石嘴山市空气质量指数变化特征及影响因素分析

2016-11-09宣冬舒陈豫英何佳

山西农经 2016年10期

关键词：石嘴山市气象要素空气质量

□宣冬舒陈豫英何佳

（1.石嘴山市气象局宁夏石嘴山7530002.宁夏回族自治区气象台宁夏银川750000）

石嘴山市空气质量指数变化特征及影响因素分析

□宣冬舒1陈豫英2何佳1

（1.石嘴山市气象局宁夏石嘴山7530002.宁夏回族自治区气象台宁夏银川750000）

以2014年～2015年石嘴山市逐日空气污染质量指数为基础，分析近2年来石嘴山市空气质量变化特点.结果表明，可吸入颗粒物为主要污染因子，空气质量季节变化明显，春季和冬季空气污染最严重；气象因子对大气污染有一定的影响，空气质量与降水、温度、风速有相关关系。

空气质量指数；AQI；气象因子；大气污染；可吸入颗粒物

石嘴山市是一个由高耗能，煤化工为主要行业的工业城市，空气污染主要由企业排放的废气、烟尘以及采暖期燃烧排放的气体，主要的污染物要PM10、PM2.5以及SO2、NO2，其中颗粒物是影响石嘴山市空气质量最主要的污染物。本文就重点研究石嘴山市空气质量的时间变化特征以及影响空气质量变化的气象因子。

1　材料与方法

本研究所用的石嘴山市日空气质量指数数据来源于中华人民共和国环境保护部网站重点城市空气质量日报数据（http：//datacenter.mep.gov.cn/），选取2014年1月～2016年2月，共计790天的数据。地面气象要素数据来源与中国气象科学数据共享服务网提供的石嘴山市地面气候资料日值数据，包括日平均气温、日平均风速、日降水量、日最大风速等。

2　结果与分析

2.1AQI值随时间变化特征

图1　石嘴山市AQI月变化分布图

图1给出了石嘴山市空气污染质量指数月平均变化情况，从图中可以看出，月平均值变化波动较大，从1月开始AQI值开始下降，到8，9月达到最低，为66.13。之后，月平均值开始上升，到次年1月达到最大，为137。在3月～5月，AQI指数又有所短暂的上升。从图2中，我们可以明显的看出，春季和冬季的AQI平均值要明显大于夏季和秋季。造成这种现象的主要原因是11月～次年4月为供暖季节，排放的废气会使AQI指数增加，早晨和夜晚容易生成逆温层，污染粒子不容易向上扩散，反而积聚在底层；同时，春季是沙尘暴和扬沙天气多发的季节，从而使得测点大气中颗粒物粒子增多，导致AQI指数增大。从每月的空气污染等级个数也可以看出来，2014年重污染和严重污染都集中在1～5月，达到13次。而2015年主要集中在12～5月，达到12次。而严重污染基本都集中在3、4、5月。

随着5月份供暖结束和汛期来临，AQI指数值逐渐减小，9月降到最小。7、8、9月正值主汛期，降水较多，雨水会清除大气中的污染粒子，另外，石嘴山地区夏季太阳辐射强、温度较高，大气对流活动比较旺盛，逆温层的生成、存在时间短，从而改善了空气质量，使得AQI指数在夏季降到最小。

图2　石嘴山市AQI季变化分布图

2.2首要污染物随时间变化特征

由于石嘴山市首要污染物主要为PM10、PM2.5以及SO2，NO2，在这首要污染物中，又以PM10和PM2.5为主，分别为343天和95天，其次为SO2为76天。PM10、PM2.5统称为颗粒物，主要来自污染源的直接排放，汽车尾气的排放以及被风扬起的尘土等。另一些则是由环境空气中硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用形成的细小颗粒物。SO2也是空气污染物的主要成分之一，它主要是由于煤、石油的不完全燃烧造成。从数据分析中我们可以看出，PM10和PM2.5在每个月都有出现，而SO2主要分布在1月、2月、3月、11月和12月，而这几个月正好是石嘴山市供暖期，由于取暖使用的煤炭不完全燃烧生成了SO2。

3　AQI指数与气象条件的关系

气象条件是制约污染物在大气中稀释、扩散、迁移和转化的重要因素。与大气污染有关的气象要素很多，主要包括风、降水、温度、湿度等。污染物在水平方向上的扩散主要靠风，风越大，水平方向空气污染物扩散能力越强，污染物浓度越小，空气质量越好。在垂直方向上，影响污染物扩散的是由温度随高度的分布决定，也即是大气静力稳定度。当大气为不稳定状态时，在热力对流的条件下，底层污染物被带到高层，地面污染物浓度降低，空气质量提高.当大气为稳定状态时，高空温度高于地面温度，热力对流减弱，上下层空气交换减弱，空气污染物向上扩散能力减少，污染物堆积在底层，空气质量降低。

通过对空气污染质量指数与气象条件的关系统计分析，结果表明空气质量指数与各气象要素有一定的制约关系，石嘴山市月空气质量指数与月平均气温在0.01水平上呈负相关，相关系数为-0.548。石嘴山市月空气质量指数与月降水日数在0.01水平上呈负相关，相关系数为-0.657。石嘴山市月空气质量指数与降水总量在0.01水平上呈负相关，相关系数为-0.584。石嘴山市月空气质量指数与月平均风速呈正相关，相关系数为0.271。

表一　各气象要素与空气质量的相关性

通过对石嘴山市空气质量指数与气象条件的关系进行全面的分析，结果表明空气质量指数与空气污染气象条件有较为密切的关系，每个气象要素对空气质量有一定的制约关系，这种关系不是单一的影响，应为气象因子与气象因子之间又存在一定的制约关系，所以单个气象要素对空气质量指数之间的关系又可能是多个气象因子潜在共同影响的结果。