雾霾组成成分的特征研究

毛敏 田琳琳

（1.重庆工程学院软件学院，重庆 400056；2.重庆电信职业学院，重庆 400900）

随着我国经济发展和城市化进程速度的加快，向大气排放的各种污染物日益增多，使得空气质量严重恶化，从而导致雾霾天气愈演愈烈。雾霾天气己经成为我国许多城市面临的主要大气污染问题[1]。因此，研究雾霾的组成成分及其与空气质量之间的关系具有重要的理论和实际意义。

近年来，雾霾现象呈现频率增多且程度加重的趋势，对人们的生活造成了不可忽视的影响，已成为我国大气污染防控的重点对象[2]。基于此，蒙嘉璐等研究了雾霾对交通安全的影响及其相关性[3]；韩贵甫分析了雾霾天气的形参原因及其负面影响[4]；毛敏等以上海为例研究了夏季雾霾的影响因素[5]。目前，国内外对雾霾空间分布特征及其治理问题的研究已较为完善，而较为全面地对雾霾的组成成分及其与空气质量之间的关系研究尚少，且很少人针对四季的雾霾进行研究。

本文基于2020 年西安地区地面监测站的污染物数据，分析了全年和各季节中雾霾主要污染物的成分含量及其变化趋势，结合空气质量数据，研究了各季节污染物与空气质量指数的变化趋势及其相关性。

一、雾霾的成因

雾霾是指大量极细微的干尘粒等浮游在空中，使水平能见度小于10km的空气普遍混油现象，其包括大量人为排放的颗粒物以及气体与颗粒物互相转化形成的污染物，这些污染物日益增多，逐渐富集便形成了雾霾[2]。雾霾天气是指相对湿度小于百分之九十，能见度小于10 千米的大气污染状况。雾霾天气同样会导致能见度降低，会对人们的出行造成巨大的困扰，甚至危害生命健康。雾霾污染的原因主要有以下几点：1.空气湿度较大的地区，且灰尘多，人和车的出行会导致灰尘的剧烈运动而形成雾霾；2.风力较小的地区，灰尘和水汽漂浮在空中无法扩散；3.汽车数量的增加，汽车尾气的排放量增大；4.工业废气的排放；5.冬季燃烧取暖等。

二、雾霾的主要组成成分分析

雾霾的组成成分较为复杂，包括许多人为排放的污染固态物质以及污染性气体与大气中悬浮的互相转化形成污染性粒子。本文选取了2020 年西安地区地面监测站的污染物数据，数据采样间隔均为每天给出一个平均值，分析了全年中雾霾主要的污染物成分含量及其变化趋势（如图1 所示），从中提取出1、4、7 和10 月的污染物成分数据进行了详细分析，研究了各季节每种污染物含量的变化特征（如图2～图5 所示）。

从图1 中可以看出，西安地区大气中各种污染物含量基本呈现相似的走势。

从图2 中可以看出：①冬季各污染物的含量最高。②春季和秋季的污染物含量次之且变化较为一致。③夏季的污染物含量最少，但是O3浓度为全年中最高。④颗粒物PM2.5/PM10质量浓度明显高于其他各类污染物的含量。

三、主要污染物与AQI 的相关性分析

AQI 是反映和评价空气质量状况的新指标，为了了解到几种主要污染物对空气污染的影响程度，分析了全年中几种主要的污染物与AQI 的变化趋势及相关性，如图6～图11 所示。

表1 AQI 与主要污染物的相关系数统计

总结：雾霾污染问题已对人们的生活造成了不可忽视的影响，而且雾霾的组成成分较为复杂。探索雾霾的主要组成成分与AQI 之间的变化规律对进一步研究雾霾及其防治具有重要的参考作用。本文利用西安站的地面观测数据，探索了雾霾的主要成分和AQI 的变化关系，在日值数据的比较中，研究结果表明：PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO 浓度与AQI 呈强正相关关系，与O3呈负相关关系。然而，雾霾的发生是多种因素共同作用的结果，仅仅探索雾霾的主要污染物对空气质量的影响是不够充分的，这些问题仍有待深入研究和探索。