2015-2019 年庆阳市环境空气质量变化规律及影响因素分析

敬东卫，张 沛，张敬林，王金相＊

（兰州城市学院 城市环境学院，甘肃 兰州 730000）

庆阳市是长庆油田的主产区，也是我国“能源金三角”的重要组成部分，截至目前陇东油区已累计向国家贡献油气当量超1.1 亿吨。近年来很多城市臭氧（O3）浓度不降反升[1-3]，与挥发性有机物（VOCs）的排放密切相关[4,5]，石油化工企业是VOCs 的重要来源[6]，庆阳市工业发展对环境空气质量的影响亟待关注。本研究基于庆阳市2015-2019 年环境空气质量六项指标（SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3）实时监测数据和污染物排放数据、气象数据，分析环境空气质量变化规律及影响因素。

1 数据来源及研究方法

空气质量优良天数、六项指标浓度年均值、首要污染物数据来源于《甘肃省发展年鉴》和《甘肃省生态环境状况公报》，月均值来源于中国空气质量在线监测分析平台，日数据和小时数据来源于中国环境监测总站。工业能源数据、城市主要污染物排放数据来源于《庆阳市发展年鉴》。庆阳市月均降水量、湿度、风速、气温、日照时长数据来源于国家气象信息中心-中国气象数据网、西峰国家基本气象站。

使用SPSS 26.0 软件中双变量相关性分析功能分析气象因子对空气质量的影响，讨论庆阳市石油产业发展及污染物排放数据对空气质量的影响。

2 环境空气质量变化规律

2.1 环境污染状况

庆阳市2015-2019 年空气质量指数（AQI）如图1所示，除部分年份采暖期（11、12、1、2 月）外月均值均达到《环境空气质量标准》II 级标准。AQI 月均值变化呈V 字型，夏、秋季AQI 值最低，冬季AQI 值显著升高。影响庆阳市环境空气质量的首要污染物为PM10、PM2.5和O3，冬季主要为颗粒物（PM2.5、PM10），夏季主要为O3，详见表1。

表1 庆阳市首要污染物天数一览表

图1 庆阳市空气质量指数（AQI）月均变化趋势图

2.2 环境空气质量变化规律

2.2.1 年变化规律

对《环境空气质量标准》中规定的六项指标进行统计分析，如图2 所示，2015-2019 年庆阳市SO2、PM10、PM2.5浓度呈明显下降趋势，SO2年均浓度达到国家一级标准，PM10、PM2.5年均浓度达到国家二级标准；NO2、CO 浓度虽然下降幅度较为平缓，但均达到国家一级标准；与其它五项指标相反，O3浓度呈上升趋势。

图2 庆阳市六项污染物浓度月均变化趋势图

2.2.2 季度变化规律

如图3 所示，庆阳市1-12月SO2、NO2、PM10、PM2.5和CO浓度呈“冬高夏低”特征。SO2最高浓度在1 月，NO2最高浓度在12 月，PM10最高浓度在1-5 月，CO、PM2.5最高浓度在1-2 月，高浓度主要出现在冬季和春季，与燃煤供暖、春季沙尘天气有关。O3浓度呈现“倒U”型的变化趋势，即“夏高冬低”，与夏季高温、高辐射导致光化学反应加强有关。

图3 庆阳市环境空气质量六项指标逐月变化规律

2.2.3 小时变化规律

由于O3浓度呈上升趋势，因此选最高时段（2019 年5-7月）数据分析小时变化规律，如图4 所示，O3浓度峰值出现在10-13 时，日出后太阳辐射逐渐增强，产生O3的量逐渐增大，13 时后太阳辐射逐渐下降，光化学反应强度也随之下降，O3浓度下降。

图4 庆阳市O3 浓度逐小时变化规律

3 环境空气质量影响因素分析

3.1 气象因素对环境空气质量的影响

利用SPSS 26.0 软件分析气象因子与污染物浓度的相关性，如表2 所示，气温、月均降水量与PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2呈极显著负相关，说明气温升高、降水量增大均会使空气污染物处于相对较低的水平；湿度与PM2.5、PM10、SO2、NO2呈极显著负相关，说明湿度升高会使颗粒物及SO2、NO2明显降低；气温与O3浓度显著正相关，解释了夏季O3浓度上升的原因。

表2 庆阳市环境空气质量六项指标与气象指标相关性系数一览表

3.2 工业污染物排放对环境空气质量的影响

利用SPSS 26.0 软件分析工业污染物排放量与环境空气中污染物浓度的相关性，如表3 所示，颗粒物浓度与工业烟（粉）尘排放量显著相关，说明工业烟（粉）尘排放对庆阳市空气中颗粒物浓度影响较为显著；颗粒物浓度与工业二氧化硫排放量的相关性系数较大，说明SO2与颗粒物排放具有类似的排放源，如锅炉、火电厂等；NO2浓度与工业氮氧化物排放量显著相关，说明庆阳市工业生产对氮氧化物的贡献量较大；O3与工业污染物排放量相关性不显著，与O3的生成机理有关，因为O3属于二次污染物，所统计的工业污染物排放量是一次污染物。

表3 庆阳市环境空气质量六项指标与工业污染物排放量相关性系数一览表

4 结论

近年来庆阳市环境空气质量改善非常明显，除O3外其他污染浓度均呈下降趋势；部分时段仍出现重污染天气，首要污染物为PM10、PM2.5和O3；全年来说，O3浓度呈现“夏高冬低”特点，其它污染物呈“冬高夏低”特点；影响庆阳市SO2和NO2浓度的主要因素为湿度，影响O3浓度的主要因素为温度；工业烟（粉）尘排放对庆阳市颗粒物（PM2.5、PM10）浓度的影响较为显著，工业氮氧化物排放对NO2浓度的影响较为显著。总体来说，庆阳市环境空气质量将逐渐得到改善，但O3污染问题必须引起高度重视。