南京市冬季大气污染物时空分布特征

王珺雨

(南京信息工程大学 大气科学学院，江苏 南京 210044)

1 引言

随着工业化进程和城市化的高度发展，南京市已成为长三角地区人口密集和经济发达的大型城市，但是在工业发展和经济增长的同时，人口急剧增加、机动车面临饱和等问题，使得空气污染问题日益严重，重度污染和低能见度天气频繁出现，对公路、铁路、航空、航运造成很大影响。空气中的颗粒污染物，尤其是PM2.5浓度的增加，直接威胁人体健康和生命安全。面对城市大气环境恶化的严峻形势，已引起了人们的广泛关注[1,2]。

研究表明：南京地区的首要污染物是大气颗粒物和复合气体，包括PM2.5、PM10、SO2和NO2[3,4]。硫氧化物和氮氧化物具有腐蚀性和生理刺激作用，不仅危害呼吸系统，而且SO2和NO2作为酸雨和光化学烟雾的主要前体物，是造成区域大气复合型污染的重要原因[3,5]。沈毅等[6]利用2007～2008年南京近郊一个站点的监测数据分析了当年南京大气污染物的变化特征，发现冬季PM10出现高值，而且大气污染物浓度呈现一定的周末效应。常炉予等[7]利用2010～2012年8月份南京奥体中心监测点的资料发现大气污染物存在明显日变化，07时和12时为污染物浓度最高时刻，而且周边地区的气象条件对SO2和NO2等主要污染物有很大影响。实际上，由于南京市的工业园区主要分布在其东北部和江北，单一站点的监测数据并不能全面反映大气污染物的时空分布。近几年随着城区监测站点的增加，使得详细分析城区各方位大气污染物分布特征成为可能。因此本文利用2015～2017年1月份南京市浦口、玄武湖、中华门、仙林大学城、奥体中心5个测站的大气污染物监测资料对近3年城区的污染物时空分布进行分析，掌握全市区各区域的污染特点，为进一步开展南京市大气污染物的相关研究提供参考。

2 数据来源

本文数据来源于南京市环境监测中心提供的2015～2017年1月份浦口站、玄武湖、中华门、仙林大学城、奥体中心测站的大气成分监测资料，包括二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)以及PM10、PM2.5和空气质量指数(AQI)。

各监测站点分布如表1所示，其中浦口站位于长江以北的老山森林公园附近，玄武湖站位于城中玄武湖风景点内，中华门站位于城南，仙林大学城站位于城东，奥体中心站位于城西区域。

表1 南京市各监测站点分布

3 南京市冬季5个测站大气污染物时空分布

目前我国把包含PM2.5、PM10等污染物浓度变化的AQI(Air Quality Index)指数作为大气污染指标。大气污染程度分为：轻度污染(101≤AQI≤150)、中度污染(151≤AQI≤200)、重度污染(201≤AQI≤300)、严重污染(AQI>300)[8]。由图1 可见，各测站PM2.5、PM10和AQI变化趋势基本一致，2015年1月初各站都出现了AQI200的重度污染，其中PM2.5超过150 g/m3，200 g/m3PM10300 g/m3，2015年1月下旬出现了AQI200的连续重度污染天气，PM2.5>200 g/m3，PM10接近300 g/m3。2016年1月上中旬除了5～6日和12日以外，AQI都100，5～6日PM2.5和PM10均大于200 g/m3，但其他时段污染程度低于2015年同时段。2016年下旬AQI大多低于100。2017年除了1月1～4日、9～10日AQI超过100以外，其他时间段空气质量良好。近3年来南京市各区总体AQI呈下降趋势，空气污染得到有效控制。

图1 2015～2017年1月份南京市各监测站点PM2.5、PM10和AQI变化

但从图1也可以发现，AQI100时，仙林大学城站、中华门及奥体中心站的PM10和PM2.5高于浦口站、玄武湖站，这主要是由于仙林大学城、中华门和奥体中心附近人口密度大，机动车密集所致，而浦口站接近老山森林公园，玄武湖站位于湖区附近，机动车少，人为排放量少。

大气污染物除了PM2.5和PM10之外，还包括SO2、NO2、O3、CO等。分析城区各站的SO2、NO2、O3浓度变化可以发现(图2)，近3年各站SO2浓度总体下降趋势明显，2015～2016年NO2和CO振荡变化，但2017年下降显著。而近3年O3浓度呈逐渐上升趋势。

2015年1月初重度污染期间，中华门站的NO2浓度相对其他4站稍低，但1月9～11日SO2浓度较高，超过了60 g/m3，奥体中心站该时段NO2浓度最高，超过120g/m3。1月下旬连续重度污染期间，各站点SO2相较于月初反而有所降低，奥体中心站和浦口站NO2超过了120 g/m3。2016年1月份各站SO2较2015年同时段偏低。虽然NO2呈振荡变化，但较2015年重度污染期间还是有所下降。2017年1～4日轻度污染期间，各站NO2偏高，均达100 g/m3，但SO2持续走低。该时段玄武湖站和中华门站O3含量偏高。浦口站该时段CO浓度较其他4站明显偏低，这可能是由于浦口站地处老山风景区，机动车相对较少所致。

总体而言，冬季1月份大气污染有所减轻，人为排放有所减小，尤其2017年1月份SO2、NO2的人为排放得到有效控制。

4 结论

本文利用2015～2017年1月份南京市浦口、玄武湖、中华门、仙林大学城、奥体中心5个测站的大气污染物监测资料分析了近3年南京城区的污染物的时空分布特征，得到如下结论。

(1)近3年来南京市各区总体AQI呈下降趋势，空气污染得到有效控制。仙林大学城站、中华门及奥体中心站的PM10和PM2.5高于浦口站、玄武湖站，这主要是由于仙林大学城、中华门和奥体中心附近人口密度大，机动车密集，人为排放量较高所致。

图2 2015～2017年1月份南京市各监测站点SO2、NO2、O3

(2)近3年各站SO2浓度总体下降趋势明显，2015～2016年NO2和CO振荡变化，但2017年下降显著。而近3年O3浓度呈逐渐上升趋势。2015年1月初重度污染期间，中华门站的NO2浓度相对其他4站稍低，SO2浓度较高；奥体中心站NO2浓度较高。2017年初轻度污染期间，各站NO2偏高，但SO2持续走低。该时段玄武湖站和中华门站O3含量偏高。浦口站该时段CO浓度较其他4站明显偏低，这可能是由于浦口站地处老山风景区，机动车相对较少所致。