2015年重庆主城区空气质量状况及气象条件分析

江文华，陈道劲

(重庆市气象台，重庆 401147)



· 大气环境 ·

2015年重庆主城区空气质量状况及气象条件分析

江文华，陈道劲

(重庆市气象台，重庆 401147)

根据环境空气质量监测数据和气象观测数据，对重庆主城区2015年空气质量总体概况及PM2.5、PM10、SO2、NO2等大气污染物浓度变化特征、空气污染特征进行了分析，并对主要气象影响因素进行了初步分析。结果表明：2015年，重庆主城区空气质量以良为主，首要污染物以PM2.5为主；PM2.5、PM10具有相似的变化特征，平均浓度冬季较高，夏季、初秋较低，1月最高，2月次之，9月最低，6月次之；SO2平均浓度冬季较高，夏季、初秋较低；NO2平均浓度无明显季节变化；PM2.5污染冬季最为严重，尤其是1月、2月，这与这几个月近地面平均风速较小、静小风频率较高及降水较少较弱密切相关；臭氧(O3)污染春夏季、初秋较为严重。

重庆；PM2.5污染；气象影响因素

空气质量的优劣程度与一个城市的综合竞争力密切相关，直接影响到投资环境和居民健康，因此越来越受到政府和公众的关注[1]。城市化过程是发展中国家实现现代化的必经之路，但是该过程往往会导致环境污染加剧，大城市工业集中、人口密集、大量消费化石燃料，而高密度的建筑群不利于大气污染物的扩散，因此容易发生严重的空气污染。

重庆位于四川盆地东部，主城区位于“两江”(长江、嘉陵江)和“四山”(缙云山、中梁山、铜锣山、明月山)之间的槽谷地带，平均风速小，相对湿度高，逆温时有发生，地理气象条件不利于大气污染物的扩散，加之传统的重工业城市和资源禀赋较差，其空气质量一直受到广泛关注。根据环境保护部统一部署和要求，重庆市(主城区)作为全国首批74个城市(京津冀、长三角、珠三角等重点区域及直辖市、省会城市和计划单列市)之一，自2013年1月1日起开始实施空气质量新标准，并向社会发布PM2.5等大气污染物的实时浓度、空气质量指数(AQI)等信息。本文根据重庆主城区环境空气质量监测数据及气象观测数据，对主城区2015年空气质量总体概况及PM2.5、PM10、SO2、NO2等大气污染物浓度变化特征、空气污染特征和主要气象影响因素进行了分析，以期为空气质量预报及雾霾天气预报预警提供参考，为有关部门制定防治大气污染与保护城市生态环境的决策提供科学依据。

1 数据说明

本文所用空气质量监测数据来源于重庆市环保局官方网站(http://www.cqemc.cn/)，时段为2015年1月1日～12月31日，共计365d。目前重庆主城区共设空气质量自动监测国控点17个(其中城市点16个，清洁对照点1个)，监测污染指标6项：PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO和O3，文中PM10、PM2.5、SO2、NO2浓度月平均值为重庆主城区各城市点平均值，不包括缙云山清洁对照点。文中所用的气象数据为重庆主城区沙坪坝气象站(国家基本气象站)观测数据，日值数据与空气质量监测日值数据同时段。

2 结果与分析

文中对季节的划分：春季3～5月，夏季6～8月，秋季9～11月，冬季1～2月、12月。

2.1 空气质量总体概况

根据环境保护部发布的《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ633-2012)行业标准，按照AQI大小，将空气质量分为一级优(0≤AQI≤50)、二级良(51≤AQI≤100)、三级轻度污染(101≤AQI≤150)、四级中度污染(151≤AQI≤200)、五级重度污染(201≤AQI≤300)、六级严重污染(AQI>300)六级。表1给出了重庆主城区2015年空气质量各级别的天数分布。由表1可见，重庆市主城区2015年空气质量以良为主，未出现严重污染。统计表明，重庆主城区2015年优良天数为292d，空气质量达标率为80.0 %。

表1 重庆主城区2015年空气质量总体状况Tab.1 The general status of air quality in Chongqing urban area in 2015

图1为重庆主城区2015年首要污染物分布。由图1可见，重庆主城区2015年首要污染物以PM2.5为主，SO2、CO未成为首要污染物；超标日中，首要污染物主要为PM2.5，少数为O3。

图1 重庆主城区2015年首要污染物分布Fig.1 The distribution of the primary pollutants of Chongqing urban area in 2015

2.2 空气污染物浓度变化特征

图2为重庆主城区2015年PM2.5、PM10、SO2及NO2平均浓度月变化曲线。由图2可见，重庆主城区2015年PM2.5、PM10月平均浓度呈现相似的变化特征，冬季较高，其中1月最高，2月次之，夏季、初秋较低，其中9月最低，6月次之；SO2月平均浓度冬季较高，其中1月最高，夏季、初秋较低，其中6月最低；NO2浓度季节变化不明显，冬季稍高，其中1月最高，夏季、初秋稍低，其中6月最低。

图2 重庆主城区2015年PM2.5、PM10、SO2及NO2平均浓度逐月变化Fig.2 The monthly variation of average concentrations of PM2.5,PM10,SO2and NO2 of Chongqing urban area in 2015

2.3 空气污染特征分析

由首要污染物分布可见，重庆主城区2015年空气质量超标日中中度污染日、重度污染日首要污染物均为PM2.5，轻度污染日首要污染物主要为PM2.5，少数为O3。图3为重庆主城区2015年PM2.5超标日数月分布。由图3可见，重庆主城区2015年PM2.5污染冬季、初春较为严重，冬季最为显著，尤其是1月、2月。

图3 重庆主城区2015年PM2.5超标日数逐月分布Fig.3 The monthly distribution of days exceeding the PM2.5 standard of Chongqing urban area in 2015

图4为重庆主城区2015年O3超标日数月分布。由图4可见，O3污染春夏季、初秋较为严重，O3超标最早出现在4月，最迟出现在9月。

图4 重庆主城区2015年O3超标日数逐月分布Fig.4 The monthly distribution of days exceeding the O3 standard of Chongqing urban area in 2015

2.4 主要气象影响因素分析

上述分析表明，重庆主城区2015年空气污染主要为PM2.5污染，因此对其进行重点分析。PM2.5在大气中含量的增加导致能见度降低而影响生活、交通和城市景观，另外对农作物产量和生态系统也有影响，由于其相对于较粗颗粒而言比表面积更大，在环境中滞留的时间更长，吸附的有害物质更多，更易进入人体支气管和肺泡区，对人体健康的危害更大[2]。

空气中的PM2.5主要是由工业及人类生产生活排放产生的，包括化石燃料燃烧、机动车尾气排放、工业污染、道路扬尘和建筑扬尘等。与北方城市不同，重庆没有采暖期和非采暖期之分，污染源排放没有较为明显的季节变化特征，因此PM2.5的季节分布在很大程度上与地理气候环境有关。研究表明[3～5]，PM2.5浓度与风速、降水、气温、相对湿度等气象因素密切相关。风是边界层内影响大气污染物扩散的重要动力因子，风对污染物整体的输送、冲淡稀释有重要的作用，特别是低层大气风向、风速的变化直接影响空气污染物的聚散及各处的浓度分布，通常情况下风速越大越有利于大气污染物的扩散。图5、图6分别为重庆主城区2015年近地面平均风速、静小风频率月分布图。由图5、图6可见，重庆主城区2015年近地面平均风速各月均在1.6m/s以下，冬季各月均在1.3m/s以下，其中1月最小，不足1.2m/s，春夏季、初秋相对较大；静小风频率各月均在50%以上，冬季各月均在65%以上，其中1月最高，在70%以上，春夏季、初秋静小风频率相对较低。

图5 重庆主城区2015年近地面平均风速逐月变化Fig.5 The monthly variation of the average wind near the ground of Chongqing urban area in 2015

图6 重庆主城区2015年静小风频率逐月变化Fig.6 The monthly variation of the static and light wind frequency of Chongqing urban area in 2015

降水也是影响大气污染的重要气象因素，降水过程可以有效去除大气颗粒物[6～8]，5mm以上的降水(24h)对大气颗粒物有较明显的清除作用[9]。图7、图8分别为重庆主城区2015年降水量、日降水量R≥5mm日数月分布图。由图7、图8可见，重庆主城区2015年冬季、初春、秋末各月降水均在40mm以下，尤其是2月，月降水量不足10mm，夏季、初秋降水量较大，各月均在200mm以上，尤其是9月，月降水量超过300mm；日降水量R≥5mm日数冬季、初春、秋末较少，各月低于3d，尤其是2月，仅1d，夏季、初秋较多，尤其是6月、9月，各月在10d以上。

图7 重庆主城区2015年降水量逐月变化Fig.7 The monthly variation of precipitation of Chongqing urban area in 2015

图8 重庆主城区2015年日降水量R≥5mm日数逐月变化Fig.8 The monthly variation of days that daily precipitation was more 5mm of Chongqing urban area in 2015

由上分析可见，重庆主城区2015年冬季平均风速较小，静小风频率较高，尤其是1月，冬季、初春、秋末降水较少较弱，尤其是2月，冬季的大气污染扩散气象条件总体较差。从空气质量监测资料分析来看，重庆主城区2015年PM2.5污染冬季严重，尤其是1月、2月，这与这几个月近地面平均风速较小、对大气颗粒物扩散作用小以及降水较少较弱、对大气颗粒物的湿沉降作用弱密切相关。

3 结 论

3.1 2015年重庆主城区空气质量以良为主，

首要污染物以PM2.5为主；超标日首要污染物主要为PM2.5，其次为O3。

3.2 从季节变化和月变化来看，2015年重庆主城区PM2.5、PM10平均浓度呈现相似的变化特征，冬季较高，夏季、初秋较低，1月最高，2月次之，9月最低，6月次之；SO2浓度冬季较高，夏季、初秋较低；NO2浓度无明显季节变化。

3.3 2015年重庆主城区PM2.5污染冬季、初春较为严重，冬季最为显著，尤其是1月、2月；O3污染春夏季、初秋较为严重，O3超标最早出现在4月，最晚出现在9月。

3.4 从气象条件来看，重庆主城区2015年冬季近地面平均风速较小，静小风频率较高，尤其是1月，冬季、初春、秋末降水较少较弱，尤其是2月，冬季的大气污染扩散气象条件总体较差；PM2.5污染冬季严重与这几个月近地面平均风速较小、静小风频率较高及降水较少较弱密切相关。

[1] 马 涛，孔令毅，杨凤辉，等.上海市城区空气质量现状与分析—兼论对空气质量日(周)报数据的利用[J]. 复旦学报(自然科学版)，2002，41(6)：604-608.

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[3] 黄亚林，刘 超，曾克峰，等.2013-2014年武汉市PM2.5的时空分布特征及其与气象条件的关系[J].生态环境学报，2015，24(8)：1330-1335.

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[5] 陈 阳，曾 钰，张 琴，等.气象因素对长沙市PM2.5周期性变化规律的影响分析[J].四川环境，2014，33(6)：81-87.

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[9] 陈小敏，邹 倩，周国兵.重庆主城区冬春季降水强度对大气污染物影响[J].西南师范大学学报(自然科学版)，2013，38(7)：113-121.

Analysis on the Air Quality Status and Meteorological Condition of Chongqing Urban Area in 2015

JIANG Wen-hua，CHEN DAO-jin

(ChongqingMeteorologicalObservatory，Chongqing401147，China)

Based on the ambient air quality monitoring data and meteorological observation data of Chongqing urban area in 2015, the general condition of air quality, variation characteristics of concentrations of PM2.5, PM10, SO2as well as NO2and air pollution characteristic were analyzed. Meanwhile, the main meteorological influencing factors were preliminarily analyzed. The results indicated that in 2015 the air quality of Chongqing urban area was dominant by fine, the main pollutant was PM2.5. The average concentrations of PM2.5and PM10had similar variation characteristics which were higher in winter and lower in summer and early autumn, highest in January, followed by February, lowest in September followed by June. The average concentration of SO2was higher in winter, and lower in summer and early autumn. The average concentration of NO2changed slightly with season. The results also showed PM2.5pollution was most serious in winter especially in January and February which was closely related to low average wind speed near the ground, high frequency of the static and light wind and less precipitation in these months. Ozone pollution was serious in spring, summer and early autumn.

Chongqing；PM2.5pollution；meteorological influencing factors

2016-01-19

中国气象局小型业务建设项目“京津冀、长三角及珠三角环境气象预报预警服务系统建设(预报子系统)”资助。

江文华(1979-)，女，湖北红安人，2005年毕业于中国气象科学研究院大气物理学与大气环境专业，硕士，工程师，主要从事环境气象业务和研究工作。

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1001-3644(2016)03-0090-04