江西省PM2.5时序分布特征及其影响因素

（江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西 赣州 341000）

近年来，我国经济快速发展，伴随而来的大气环境问题逐渐严重[1]。其中，PM2.5作为环境问题的核心之一，受到国内外学者的广泛关注[2]。目前，我国有关PM2.5的研究主要集中一线城市，而针对经济相对落后的城市研究较少[3]。本文提出利用江西省11个地级市的60个国家空气质量监测站从2017年1月1日至2017年12月31日的24 h自动监测数据，对PM2.5的污染情况、时空分布特征和污染气体影响因素进行分析，旨在为江西省开展大气污染治理提供一定的科学依据。

1 研究区域及数据

研究数据来源于生态环境部全国城市空气质量实时发布平台（http：//106.37.208.233：20035/），统计时间为2017年整年。本文以江西省为研究区域，境内共有60个监测站点，其中南昌设有监测站点9个，九江设有监测站点8个，景德镇、萍乡、新余、鹰潭、赣州、宜春和抚州各设5个，吉安和上饶各设4个。

2 研究方法

描述两变量之间的相关关系时，通常采用Pearson相关系数[4]。其计算公式如下：

式中，n为样本数量；x-和y-均为样本均值。

Pearson相关系数使用条件较高，要求数据呈正态分布，且只能描述线性相关。而Spearman相关系数是对两变量的秩次大小进行相关性分析，并不需要数据满足正态分布，还可以描述非线性关系，计算公式如下：

式中，di=xi´-yi´代表两个变量秩次差，x´和yi´是数据按从大到小排序之后在列表中的位置。

两种相关系数的取值范围都为[-1，1]，值的绝对值越大，说明两变量相关等级越高，反之相关等级越低。

3 结果与分析

3.1 PM2.5污染水平

《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）规定，PM2.5年平均浓度二级标准限值为35 μg/m3，日平均浓度限值为75 μg/m3[5]。超标率代表全年当中PM2.5日平均浓度超过二级标准限制的天数所占比例。根据分析可知，江西省11个地级市年平均浓度范围为37.9～51.3 μg/m3，所有城市均超过二级标准限值，其中，吉安市和宜春市年平均浓度超过50 μg/m3。而景德镇市和鹰潭市污染较轻，年平均浓度均在40 μg/m3以下。从全年超标率上来看，景德镇最低，仅有2.74%，九江市、吉安市和萍乡市最高，全年有13%以上的天数超过了二级标准限值。

3.2 PM2.5季节变化

各城市不同季节的污染状况如表1所示。其中，冬季PM2.5平均浓度最高，范围为53.36～80.18 μg/m3，超标率范围为11.11%～50.00%，11个城市的平均PM2.5浓度达到67.60 μg/m3，平均超标率达到29.00%，其次为秋季、春季。夏季最低，11个城市的平均PM2.5浓度仅为25.82 μg/m3，并且均无任何一天PM2.5浓度超标。冬季萍乡污染最严重，PM2.5季平均浓度达到80.18 μg/m3，超标率也达到了50%，抚州、吉安、九江和新余也都超过70 μg/m3。秋季吉安污染最为严重，达到55.44 μg/m3，超标率达到17.58%。各个城市秋季与春季污染状况基本较低。

表1 江西省各城市季节污染状况

3.3 PM2.5浓度影响因素

本文在全年尺度上进行PM2.5与其他空气污染物相关性分析。11个地级市PM2.5浓度与其他空气污染物相关系数计算结果如表2所示，江西省大部分城市PM2.5浓度与SO2、NO2、CO和O3都呈显著正相关，如果Pearson系数大于Spearman系数，就说明主要为线性相关，反之主要为非线性关系。总体来说，PM2.5浓度与SO2、NO2和CO有着较强的线性相关，而与O3是非线性相关。由表分析可知，江西省PM2.5浓度主要受到NO2的影响，但是部分城市如南昌和PM2.5浓度主要受到CO的影响，这说明CO逐渐成为PM2.5浓度上升的主要影响因素之一。而江西省各城市PM2.5浓度与O3的相关性都较小。

表2 江西省各城市PM2.5与其他空气污染物相关系数

4 结论

江西省11个地级市PM2.5年均浓度均超过了国家二级标准限值，但污染水平较轻。其中，吉安和宜春污染相对较为严重，年均浓度超过50 μg/m3。江西省各季节PM2.5浓度由低到高依次为夏季、春季、秋季和冬季。夏季，江西省的平均PM2.5浓度仅为25.82 μg/m3，各城市超标率均为0%。冬季平均PM2.5浓度达到67.60 μg/m3，平均超标率为29%，萍乡污染最为严重，浓度达到80.18 μg/m3，超标率达到50.00%。总体来看，江西省PM2.5浓度在全年尺度上与SO2、NO2、CO和O3都呈显著正相关，与SO2、NO2和CO的相关性较强，与O3的相关性较弱。