2015—2019 年阿图什市环境空气质量变化特征

谭 蕾，肖淑雅，徐 涛，晓开提·依不拉音

（1.新疆医科大学公共卫生学院，乌鲁木齐 830011；2.新疆维吾尔自治区环境监测总站，乌鲁木齐 830011）

随着中国经济社会的发展和人民生活水平的提高，环境空气质量引起了人们的广泛关注，针对地方环境空气质量变化的研究也逐渐增多［1-4］。阿图什市位于新疆西南部，远离海洋，属典型的暖温带干旱大陆性气候，其3 面环山的特殊地形易形成沙尘天气，再加之阿图什市的能源消费结构以煤炭为主，其空气污染类型主要为烟尘和沙尘混合型污染［5］。阿图什市牢固树立“绿水青山就是金山银山”理念，不断强化大气污染防治力度，全市空气质量明显改善。随着经济迅速发展、城市建设不断提高、机动车保有量迅速增长等，环境空气质量出现了新的变化。本研究根据阿图什市2015—2019 年空气质量逐日数据，分析阿图什市空气质量现状、污染特征及变化趋势，以期为阿图什市大气污染防治提供参考依据。

1 数据与方法

1.1 数据来源

研究数据来源于国家生态环境质量监测网和新疆生态环境厅公开发布的数据。提取阿图什市2015 年1 月1 日 至2019 年12 月31 日 连 续5 年 空 气质量指数（AQI）和常规6 项污染物质量浓度（SO2、NO2、CO、O3-8 h、PM10、PM2.5）的逐日数据作为研究指标。2015—2019 年空气质量指数样本为1 826 d，有效数据共1 826 d。

1.2 统计方法

使用Excel 2016 软件绘图，SPSS 25.0 软件分析污染物单项指数和空气质量综合指数（AQCI）的统计特征。

2 结果与分析

2.1 环境空气质量现状

2.1.1 空气质量等级 将AQI划分为6 个等级［6］，0～50 为优；51～100 为良；101～150 为轻度污染；151～200 为中度污染；201～300 为重度污染；大于300 为严重污染，得到2015—2019 年阿图什市不同等级空气质量天数的变化情况。2015—2019 年阿图什市空气质量各等级天数见图1。由图1 可知，阿图什市空气质量等级为优良的天数最多，有1 241 d，占总样本数的67.9%；达到轻度污染级别及以上的天数为585 d，占总样本数的32.0%。2017 年空气质量最好，优良等级天数最多，为275 d，轻度污染及以上等级天数最少，为90 d；其次为2019、2018 年和2015 年，优良等级天数分别为267、257 d 和223 d，轻度污染及以上等级天数分别为98、108 d 和142 d；2016 年空气质量最差，优良等级天数最少，为219 d，轻度污染级别及以上天数最多，为147 d。2015—2019 年阿图什市环境空气质量等级为优良的天数总体呈增多趋势，优良天数占比由59.8%上升至73.1%；轻度污染及以上的等级天数总体呈下降趋势，占比由40.2%下降至26.9%。

图1 2015—2019 年阿图什市空气质量各等级天数

2.1.2 首要污染物 2015—2019 年阿图什市首要污染物分布情况见图2。由图2 可知，除2016 年外，其余年份均以O3-8 h、PM10、PM2.5为首要污染物。以PM10为首要污染物的天数最多，为157～253 d，总体变化不明显。以O3-8 h 为首要污染物的天数次多，总体呈增多趋势，2015年最少，为46 d，2016年为54 d，2017 年明显增多，2019 年最多，为100 d，这表明O3-8 h 污染持续加重。以PM2.5为首要污染物的天数最少，呈先上升后下降趋势，2016 年最多，为78 d，2017开始减少，为66 d，2018、2019 年分别为33 d 和30 d，表明PM2.5污染有所改善。2016 年以CO 为首要污染物的天数为1 d。

图2 2015—2019 年阿图什市首要污染物分布

2.2 主要污染物浓度及变化特征

2.2.1 年变化特征 2015—2019 年阿图什市主要污染物年均质量浓度变化见图3。由图3 可知，除NO2、O3-8 h 外，SO2、PM10、PM2.5的年均质量浓度和CO 95%分位数浓度总体呈下降趋势；N02的年均质量浓度总体变化不明显；O3-8 h 90%分位数浓度总体呈上升趋势，与藏晓芳等［7］研究结果一致。主要与阿图什市采取的一系列大气污染防治措施有关，如加强绿化生态建设、实施“煤改气”工程、整治“散乱污”工业企业和推行清洁生产等，有效减少了污染物的浓度；而机动车保有量增长，增加了机动车尾气排放量，从而增加了NO2浓度，NO2在太阳辐射下发生光化学反应，增加了空气中O3的浓度。5 年间，SO2、NO2、CO、O3-8 h 的质量浓度均达到国家二级标准（SO2为60 μg∕m3，CO 为4 mg∕m3，NO2为40 μg∕m3，O3-8 h 为160 μg∕m3），PM10的质量浓度均未达到国家二级标准（70 μg∕m3），PM2.5的质量浓度仅在2019年达到国家二级标准（35 μg∕m3）［8］，与艾克代·沙拉木等［9］研究结果基本一致，说明颗粒物仍是阿图什市最主要的污染物，且O3污染问题逐渐突出。

图3 2015—2019 年阿图什市主要污染物年均质量浓度变化

2.2.2 季节变化特征 2015—2019 年阿图什市主要污染物时序图见图4。由图4 可知，除SO2外，其他5 项污染物均表现出明显的季节变化特征。SO2的日均质量浓度变化总体呈逐年降低的趋势，2015年1 月浓度最高，从2015 年6 月开始，SO2浓度降幅进一步增大，随后一直维持在较低水平。NO2和CO的日均质量浓度变化趋势为“单峰”型，每年冬季（11月至次年2 月）浓度高，夏季（6—9 月）浓度低。PM10和PM2.5的日均质量浓度变化趋势为“双峰”型，峰值出现在每年3—4 月和10—11 月，低值出现在12 月至次年2 月和6—9 月。而O3-8 h 表现为夏季（6—8月）浓度高，冬季（11 月至次年2 月）浓度低。主要是由于阿图什市冬季集中供暖导致污染物排放量大，叠加不利气象条件造成污染物浓度增加，“煤改气”工程实施后，冬季市区居民集中供热及餐饮业等部门以使用天然气为主，促使SO2浓度逐年呈明显下降趋势；阿图什市春季沙尘天气频现［10］，昼夜温差大，逆温现象多发，春季颗粒物浓度明显高于其他季节。O3则相反，由于夏季气温高、辐射强，汽车尾气以及工业排放所产生的NOX和VOCS在空气中经过一系列的光化学反应易合成O3，且随着夏季颗粒物浓度下降也会增加O3的浓度［11］。

图4 2015—2019 年阿图什市主要污染物时序

2.2.3 不同时期变化特征 2015—2019 年阿图什市主要污染物不同时期（采暖期和非采暖期）变化见图5。由图5 可知，除O3-8 h 外，其他5 项污染物的质量浓度均表现为采暖期高于非采暖期。主要由于阿图什市采暖期气温较低，在输送暖气时，煤炭和天然气等能源的消费量较大，造成污染物排放量增加，且冬季大气层多为稳定结构，不利于污染物的扩散；同时，该时段沙尘天气频发，故SO2、NO2、CO、PM10和PM2.5的质量浓度均表现为采暖期高于非采暖期。阿图什市非采暖期间气温较高，O3是在高温、强光辐射的作用下，经过一系列光化学反应而产生的二次污染物，故O3-8 h 的质量浓度表现为非采暖期高于采暖期。

图5 2015—2019 年阿图什市主要污染物不同时期变化

2.3 空气质量综合指数

空气质量综合指数（AQCI）为评价时段内空气中6 项主要污染物单项质量指数之和［12］，能客观地反映空气质量优劣状况，AQCI越大表明空气质量越差，AQCI已经成为许多城市评价当地环境空气质量的主要指标［13，14］。由表1 可知，2015—2019 年阿图什市空气质量综合指数总体呈下降趋势，由2015 年的5.0 下降到2019 年的4.1，表明空气质量逐渐变好。据2015—2019 年阿图什市主要污染物单项质量指数占比情况分析，PM10和PM2.5的占比略有下降，但依旧维持在较高水平，治理颗粒物污染仍是大气污染防治的重点；O3-8 h 占比超过NO2，成为第二大污染物，仅次于颗粒物；CO 和SO2的占比一直维持在较低水平，但防治也不容忽视。阿图什市空气质量总体向好，未来仍需加强大气污染防治。

表1 2015—2019 年阿图什市AQCI及主要污染物单项质量指数占比

3 小结

1）2015—2019 年，阿图什市环境空气质量等级为优良的天数总体呈增多趋势，首要污染物为PM10、O3-8 h、PM2.5和CO。其中以PM10为首要污染物的天数最多，总体变化不明显，其次是以O3-8 h 为首要污染物的天数呈增多趋势，以PM2.5为首要污染物的天数呈先上升后下降趋势，以CO 为首要污染物仅在2016 年出现1 d。

2）2015—2019 年，阿 图 什 市SO2、CO、PM10和PM2.5的年均质量浓度总体呈下降趋势，N02的年均质量浓度总体变化不明显，而O3-8 h 浓度总体呈上升趋势；NO2、CO、PM10和PM2.5的日均质量浓度均表现为冬季高于夏季，O3-8 h 表现为夏季高于冬季，SO2的季节性不明显，2015 年1 月浓度最高，随后呈逐年下降趋势；除O3-8 h 外，其他5 项污染物的质量浓度均表现为采暖期高于非采暖期。

3）2015—2019 年阿图什市空气质量综合指数总体呈下降趋势，颗粒物（PM10和PM2.5）占比略有下降，但依旧是最主要的污染物，O3-8 h 占比超过NO2，成为仅次于颗粒物的第二大污染物，阿图什市空气质量总体向好，未来仍需加强大气污染防治。