一次大范围雾霾及雨雪对西安市空气质量的短期影响

吴昊锦 王 博(西安高新第一中，西安 710075)

一次大范围雾霾及雨雪对西安市空气质量的
短期影响

吴昊锦 王 博
(西安高新第一中，西安 710075)

随着城市极端天气的频繁发生，城市空气质量对人类健康和城市生态系统正常运转有着重要调节作用。在此背景下本实验通过长期数据的调查和整理利用环保部等部门公布相关数据为基础探究大范围雾霾及雨雪对西安市空气质量的影响。研究表明7、9到12月平均PM2.5、PM10及AQI呈稳定上升趋势，温度出现季节性下降，但三季节的整体平均值(代表全年)及大范围雾霾的加入表明西安空气质量为中度污染状态，但没有雾霾天气的全年平均温度为轻度污染状态，而短暂的降雪或日常雨雪可以迅速改善城市空气质量。

西安市；城市生态系统；空气质量指数(AQI)

1 引言

城市空气质量的特征反映了空气污染程度，它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的。空气污染是一个复杂的现象，在特定时间和地点空气污染物浓度受到许多因素影响。来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一，其中包括城市车辆的尾气、工业生产排放、居民生活等，城市的发展密度、植被等是调节空气质量的重要因素。

1.1 空气污染物

可吸入颗粒物是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤10微米的颗粒物。可吸入颗粒物的浓度以每立方米空气中可吸入颗粒物的毫克数表示。颗粒物的直径越小，进入呼吸道的部位越深。10微米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，5微米直径的可进入呼吸道的深部，2微米以下的可100%深入到细支气管和肺泡。

1.2 我国城市空气质量

2012年，325个地级及以上城市按照《环境空气质量标准》(GB3095-2012)，达标城市比例仅为40.9%；113个环境保护重点城市环境空气质量达标城市比例为88.5%，按环境空气质量新标准评价，达标城市比例仅为23.9%。

1.3 空气污染指数

我国当前采用的空气污染指数(AQI)分为五级，AQI值小于等于50，说明空气质量为优，相当于达到国家空气质量一级标准，符合自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护地区的空气质量要求。AQI值大于50且小于等于100，表明空气质量良好，相当于达到国家空气质量二级标准。AQI值大于100且小于等于200，表明空气质量为轻度污染，相当于达到国家空气质量三级标准；长期接触，易感人群病状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状。AQI值大于200，表明空气质量较差，超过国家空气质量三级标准，一定时间接触后，对人体危害较大

1.4 研究进展

关于空气污染等方面研究表明西安空气质量有着明显的季节变化特征，并且夏季优于冬季，介绍了西安地区清洁能源的使用情况，在此基础上提出了西安市大气环境质量改善措施(张建涛等，2003)。而张国勋(2003)及肖以华等(2011)和陈添探究了气象因素和植被对地区空气质量的调节作用，而张艳2010年通过探究区域大气波动探究其对上海市空气质量影响特定，而刘俊(2009)在此基础上结合极端空气现象雾霾，来探究雾霾天气对区域空气质量的影响特点，在此基础上我们在总结前人研究的基础上来探究西安城市生态系统空气质量波动特征。

2 材料与方法

2.1 实验设计

本实验通过连续观测西安市7月份、9月份及12月份每天9点的空气质量，并结合7月8日-9日，7月12日到13日两次连续空气质量对西安城市空气质量波动特征进行探究，并且对全年中常见天气进行持续观察和统计，旨在更好的阐述西安市城市空气质量特征，从而服务于人民。

由输电塔的前12阶模态分析可以看出：整个钢管塔在中横担以下部位变形较小,中横担以上部位变形较大,地线横担及上横担较易发生扭转变形,地线横担的变形尤为严重.因此，在钢管塔抗震分析时,中横担以上的部位应重点研究.

2.2 实验方法及数据分析

通过中国气象局、中国天气网、中国气象频道软件及各城市公布的空气质量数据进行2013年7、9、12月西安市的空气质量数据获取，并对各个城市7月8日和12日全天空气质量动态数据进行实时更新。

通过Microsoft Excel软件进行西安市的空气质量原始数据的记录，并利用 Microsoft Excel和Sigma plot软件进行相关图标的制作。|

3 结果与分析

3.1 西安城市生态系统空气质量月波动特征

通过收集2013年7月、9月季12月份的空气质量数据代表一年汇中夏季、秋季和冬季空气波动特征，西安市整体空气质量是以温度、PM2.5、PM10及AQI为重要波动指标。7月份空气质量数据表明：PM2.5、PM10及AQI随着时间的变化而成上升趋势，而NO2、O3、CO、SO2等指标基本趋于稳定状态；9月份这些指标趋于稳定波动但明显高于月特征；进入冬季12月份的空气特征处于上升趋势。整体三个季节的空气质量指标随着温度减少而大幅度上升(图1)。

图1 西安市2013年7、9及12月空气质量动态(包含一次大范围雾霾数据)

注：1-14、15-29、30-46分别为7、9、12月随机空气质量测定值的代表值图2 西安市2013年7、9及12月空气质量动态(不包含一次大范围雾霾数据)

3.2 西安市一次大范围雾霾天气特征

2013年12月17日西安市迎来了历史上影响最大历时最长的雾霾天气。在此基础上，通过观察记录和分析发现：在无风状态下空气质量在8小时内迅速从轻度污染达到重度污染程度，并且在此后无风的六天中，西安AQI空气质量指数维持在400-800之间(图3)，完全超过了全球绝大多数城市空气质量。在此期间，城市的各项工作基本无法展开，尽管西安高新区采用了超强距离喷雾器进行高空喷水项目，其对空气质量指数没有任何影响，而药店等场所PM口罩瞬间售罄，老年人和儿童呼吸道疾病骤升。然而26日的一阵清风一夜间还给西安人民晴天万里(在8小时内AQI从500左右骤减于60内达到优良天气)。

图3 西安大范围雾霾天气空气质量波动图

3.3 冬季小雪对空气质量的调节

通过对冬季特有降雪天气的调查与分析发现：降雪能够快速降低AQI、PM10及PM2.5等空气中悬浮的微小颗粒，而对于温室气体等基本没有影响。

图4 冬季(1月份)小雪对城市空气质量的短期调节

3.4 西安城市生态系统空气质量特征

通过对2013年各个时期的调查，经过数据平均分析发现，7、9及12月平均空气指数中PM2.5、PM10及AQI呈急剧上升趋势，但三季节的平均值(代表全年)呈现优良空气状态，并且随着季节变化温度出现和季节相适应的下降。由于12月的一次大范围雾霾天气的影响，整个西安市全年空气质量从良(AQI小于100)升至116(中度污染)，但没有大范围雾霾的数据显示全年空气质量为轻度污染(AQI低于100)且发现调查期间的短期雨雪天气可以快速改善空气质量(图5)。

图5 西安2013年平均空气质量特征(包含一次大范围雾霾天气数据)

图6 西安2013年平均空气质量特征(包含一次大范围雾霾天气数据)

4 讨论与结论

空气污染是一个复杂的现象，在特定时间和地点空气污染物浓度受到许多因素影响。来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一随着城市极端天气的频繁发生，城市空气质量对人类健康和城市生态系统正常运转有着重要调节作用。在此背景下本实验通过长期数据的调查和整理利用环保部等部门公布相关数据为基础，探究大范围雾霾及雨雪对西安市空气质量的影响。研究得出以下结论和建议：

4.1 西安市空气质量波动特征及原因

7、9及12月平均空气指数中PM2.5、PM10及AQI呈上升趋势，但三季节的平均值(代表全年)呈现轻度污染空气状态。经过详细分析我们发现冬季12月份的一次特大雾霾天气对全年的平均空气质量的贡献非常大，完全可以将全年的轻度污染程度扩大至中度污染天气，且在随后也发现了冬季雨雪天气能够在短期内降低空气中悬浮颗粒从而能在降雪24小时后快速净化空气。

4.2 市民出行锻炼建议

根据本次实验我们认为尽管早上8点的空气质量和下午16点的空气质量都比较良好，但我们建议早上晨练的老人和儿童应该在阳光下的8点进行晨练或者在每日下午16点左右进行基本的有氧锻炼，并且在雾霾天气佩戴口罩并减少户外相关活动，尽管雨雪天气可以很快缓解城市中空气质量，但本研究建议应该雨雪天一天后进行户外活动。

[1]张建涛，孟小绒，樊慧丽等.西安地区大气质量分布特点和能源使用概述[J].陕西气象，2003，27-28.

[2]刘俊，袁鸾，刘衍君.珠江三角洲一次大范围灰霾天气下的空气污染特征分析[J].环境科学导，2009，28(4)：78-82.

[3]陈添.气象条件对北京市空气质量的影响[J].环境保护，2008，5B，46-49.

The Short Effect of One Large-scale of Fog and Rain or Snow on the AQI of Xi′an City

WU Jinhao WANG Bo
(Xi′an Gao Xin No.1 High School，Xi′an 710075)

The AQI have the negative on the life or healthy to human，especially with the extreme weather such as large-scale of fog with AQI beyond 300. This experiment focus on The short effect of one large-scale of fog and rain or snow on the AQI of Xi′an city with the data from admonition of weather or APP.The result show PM2.5、PM10and AQI of July and September or December of the whole year had the increased tread which mean the bad weather with temperature decreased by season，while the average AQI of season below 100 which mean good weather.The key of the experiment is the short time of snow and rain decreased the AQI finally with short time of increased.

Xi′an city；the city ecosystem；AQI

吴昊锦，本文为高中大气环境议题的研究性学习成果

X21

A

1673-288X(2017)01-0126-03

引用文献格式：吴昊锦 等.一次大范围雾霾及雨雪对西安市空气质量的短期影响[J].环境与可持续发展，2017，42(1)：126-128.