花溪空气质量逐年变化分析

花溪区气象局 吴丹，朱应明，夏大伟，袁秀，石云，李斌

一、引言

贵阳市花溪区作为风景优美的旅游胜地，近年来正在全力推进全域旅游的发展模式，花溪环境空气质量的优劣直接影响花溪对旅游人群的吸引力。本文采用花溪站2013年1月—2015年6月大气污染物浓度逐时监测数据分析花溪区浓度变化、二级天数以及环境空气质量指数变化情况。

二、资料与方法

采用贵阳市环境监测中心站花溪监测站 2013年1月—2015年6月 SO2、NO2、PM10、CO、O3、PM2.5等 6种大气污染物浓度逐时监测数据，分析各污染物浓度变化、二级天数、AQI指数变化及空气质量综合指数的变化情况。

评价标准是新的《环境空气质量标准》（GB3095-2012），参与评价的污染物为SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO 等六项。其中污染物基本项目浓度限值二级标准为：S02年平均二级标准为60ug/m3、24h平均值二级标准为150ug/m3；N02年平均二级标准为40ug/m3、24h平均值二级标准为80ug/m3；CO24h平均值二级标准为4mg/m3；O3日最大8小时平均值二级标准为160ug/m3、1h平均值二级标准为200ug/m3；PM2.5年平均二级标准为35ug/m3、24h平均值二级标准为75ug/m3；PM10年平均二级标准为70ug/m3、24h平均值二级标准为150ug/m3。

空气质量综合指数的计算需涵盖全部六项污染物，计算方法如式2所示：

式中：Isum——环境空气质量综合指数；

Ii——污染物i的单项指数，i包括全部六项指标。

各污染物的单项指数Ii计算方法如式3所示：

式中：Ci——污染物i的浓度，当i为 SO2、NO2、PM10及 PM2.5时，Ci为月均浓度，当i为CO时，Ci为日均值的第95百分位数浓度，当i为O3时，Ci为日最大8小时值的第90百分位数浓度。

Si——污染物i的日均值二级标准（对于O3，为8小时均值的二级标准）

AQI分级计算根据《环境空气质量指数（AQI）技术规定》（HJ633一2012）中的有关规定，首先对污染物分指数进行计算，计算方法如式1所示：

式中：

IAQIp为污染物项目p的空气质量分指数；

Cp为污染物项目p的质量浓度值；

BPHi为空气质量分指数及对应的污染物项目浓度限值表中与Cp相近的污染物浓度限值的高位值；

BPLo为空气质量分指数及对应的污染物项目浓度限值表中与Cp相近的污染物浓度限值的低位值；

IAQIHi为空气质量分指数及对应的污染物项目浓度限值表中与BPHi对应的空气质量分指数；

IAQILo为空气质量分指数及对应的污染物项目浓度限值表中与BPLo对应的空气质量分指数。

空气质量分指数IAQI分级标准：0—50为一级，51—100为二级，101—150为三级，151—200为四级，201～300为五级，＞300为六级。

三、结果与分析

（一）污染物浓度与空气质量综合指数年度变化

花溪区2013年至2015年上半年各种污染物浓度和空气质量综合指数情况见图1、表1：

图1 花溪站污染物浓度年度变化（单位：ug/m3,CO为mg/m3×102）

表1 花溪2013年—2015年上半年CO、O3百分位浓度和综合指数变化情况

从图1、图2、表1可以看出，花溪空气质量总体来说在逐渐转好。NO2、PM10浓度及CO第95百分位浓度呈逐年下降趋势，NO2浓度在2014年、2015年上半年下降率分别为20.00%、4.17%；PM10浓度在2014年、2015年上半年下降率分别为14.10%、4.48%；CO第95百分位浓度在2014年、2015年上半年下降率分别为 10.00%、4.44%。SO2、CO、PM2.5浓 度降速变缓，下降后又有上升趋势，SO2浓度在2014年、2015年上半年下降率分别为4.00%、-16.67%；CO浓度在2014年、2015年上半年下降率分别为11.48%、-7.55%。而O3浓度、第90百分位浓度均呈明显上升趋势，O3浓度在2014年、2015年上半年上升率分别为39.47%、13.21%；O3第90百分位浓度在2014年、2015年上半年上升率分别为48.15%、15.00%。

图2 花溪站单项空气质量综合指数年度变化

花溪空气质量综合指数逐年下降，在2014年、2015年上半年下降率分别为8.78%、2.53%。单项空气质量综合指数中，NO2、PM10、CO及PM2.5是逐年下降的，SO2先下降后在2015年上半年又上升，O3是明显呈上升趋势，其中2014年上升幅度大。

（二）空气质量指数（AQI）年度变化

从图3可以看出，花溪首要污染物为PM2.5和PM10。PM2.5和PM10的空气质量分指数为二级，2013年为最高，SO2、NO2、CO、O3空气质量分指数为一级，NO2、PM10分指数逐年下降，SO2、CO、及PM2.5空气质量分指数先下降后又有所上升，唯有O3空气质量分指数呈现逐年上升趋势。

图3 花溪站空气质量分指数年度变化

花溪各级别天数变化见图4：

从表2可以看出，花溪一、二级天数在逐年增加，三、四、五级天数在减少，未出现AQI为六级严重污染的日子。2013年一、二级优良天数为289天，优良率为79.18%；2014年一、二级优良天数为313天，优良率为85.75%；2015年上半年一、二级优良天数为155天，优良率为85.64%。花溪空气质量指数三级以上污染天数逐年减少，2013年三级轻度污染天数为60天，占比16.44%；四级中度污染天数为15天，占比4.11%；五级重度污染天数为1天，占比0.27%。2014年三级轻度污染天数为43天，占比11.78%；四级中度污染天数为6天，占比1.64%；五级重度污染天数为3天，占比0.82%。2015年上半年三级轻度污染天数为25天，占比13.81%；四级中度污染天数为1天，占比0.55%。

表2 花溪2013年—2015年上半年各级别天数

（三）大气污染物浓度月变化

可以看出，SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5浓度2013年至2015年的月变化具有单谷型特征，峰值出现在12—1月，最低值出现在7月。夏季强对流天气过程频繁，降水多，空气流通性大，加快了污染物的扩散，冬季时由于受云贵准静止锋影响，大气层结比较稳定，不利于颗粒污染物的扩散，加上冬季取暖燃烧大量的煤炭等燃料，释放了大量的SO2、CO等气体，使得夏季浓度最低，冬季浓度最大。PM2.5、PM10在10月都有一个次峰值，应该与本地秋收后农民大量焚烧农作物秸秆有关系，花溪区及周边种植的主要秋收农作物为水稻，其成熟收割期从9月下旬至10下旬，农民处理秸秆的方式主要是焚烧。O3浓度2013年至2015年的月变化具有双峰型特征，分别在春季5月、秋季10月出现峰值，12月—1月与7月出现最低值。从2013年至2015年年际变化情况来看，NO2、PM10、CO、PM2.5浓度明显呈逐年下降趋势，其中春季、秋季及冬季的降幅较大，5—7月的降幅变化很小，在7月几乎均达到相同的最低值，花溪区主汛期为5—8月，7月降水量最多，说明降水对降低污染物浓度起到很大作用。SO2浓度变化不明显，在上半年浓度逐年有上升趋势，而下半年则是逐年下降趋势。O3的浓度明显逐年上升，2015年4月浓度最高，较2013年、2014年增幅分别为180%、25%。2013年与2014年相比，SO2的变化趋势基本一致，NO2、PM10、CO、PM2.5、O3浓度变化在 2013年幅度波动更大些，SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5的浓度峰值均出现在2013年，而O3的浓度峰值出现在2015年。

（四）大气污染物浓度日变化

可以看出，2013—2015年上半年SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5的浓度日变化均具有双峰型变化特征，出现峰值的时段一致，约出现在9时—11时及19时—21时，污染物浓度增加至峰值的时段与人们早晚上下班出行的时段高度一致，说明汽车、工厂等是主要的污染物来源；O3浓度日变化具有单峰型变化特征，峰值出现在下午15—17时，是在白天阳光作用下经过化学反应生成的污染物，与人类生产生活关系不大。

从年际变化看，NO2、PM10、CO、PM2.5的浓度逐年降低，2014年降幅明显，NO2两个峰值浓度分别比2013年减少了19%、11%，PM10两个峰值浓度分别比2013年减少了19%、12%，PM2.5两个峰值浓度分别比2013年减少了10%、9%，CO两个峰值浓度均比2013年减少了14%。SO2浓度变化趋势有反复，2014年上午12时之前浓度比2013年低，12时之后比2013年高，2015年浓度高于2013年。O3浓度逐年升高，其中2014年升高幅度最大，2014年峰值比2013年增加40%，2015年峰值浓度比2014年增加6%，增幅放缓。

四、结论

（1）花溪空气质量综合指数逐年下降，一、二级天数在逐年增加,空气质量转好。

（2）花溪区首要污染物为PM2.5，次污染物为PM10。

（3）2013年 至 2015年 SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5浓度的月变化具有单谷型特征，O3浓度的月变化具有双峰型特征。NO2、PM10、CO、PM2.5逐月浓度明显呈逐年下降趋势，其中春季、秋季及冬季的降幅较大，5—7月的降幅变化很小。SO2逐月浓度变化不明显，在上半年浓度呈逐年上升趋势，而下半年则呈逐年下降趋势。O3的逐月浓度明显逐年上升。

（4）2013—2015 年 SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5浓度的日变化均具有双峰型变化特征，O3浓度日变化具有单峰型变化特征。NO2、PM10、CO、PM2.5的逐日浓度逐年降低，2014年降幅明显；SO2逐日浓度变化趋势有反复；O3逐日浓度逐年升高。