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目 录

1 引言 1

2 数据与方法 2

2.1 空气质量指数 2

2.2 数据来源 3

2.3 分析方法 3

3 空气污染物随时间变化特征 3

3.1 静海区空气质量等级分布 3

3.2 空气质量指数(AQI)变化趋势 5

3.3 空气污染物质量浓度月变化 5

4 气象条件对空气污染的影响 6

4. 1 降水对空气污染的影响 7

4. 2 风速对空气污染的影响 9

4. 3 气温对空气污染的影响 10

5 结论 11

参考文献 11

致 谢 14

2013-2015年静海区空气污染特征及其气象条件分析

陈足音

, China

ABSTRACT：Based on the meteorological and air pollution data of JingHai region in January 2013 to December 2015, using the correlation analysis method to analyze variation of the 6 kinds of air pollutants of JingHai region, and study the relationship between it and meteorological conditions, in order to comprehend and grasp the characteristics of air pollution and weather driving rules of JingHai region, to provide the theory basis for prevent air pollution of JingHai region. The results show that between 2013 and 2015 the JingHai region's air quality overall situation is not optimistic, the rate of reaching the air quality standard is only 39.25%, but the environmental air quality is improving year by year. The main pollutants of air pollution in the JingHai region are PM_2.5 and PM₁₀, CO is lighter pollution. The major reasons of high level of PM_2.5 in JingHai region are industrial emissions, combustion of coal and vehicle emissions, etc. The trend of the region's air quality change is sever in winter, less polluted in summer. The amount of precipitation, hours of sunshine, the average temperature and average wind speed are inversely proportional to air quality values index (AQI) of JingHai region, the correlation coefficient of hours of sunshine and average temperature is bigger, the correlation coefficient of precipitation and the average wind speed is small.

Key word: air pollution, primary pollutants, meteorological conditions, air quality index, correlation analysis

1 引言

随着我国经济的高速发展，能源的需求量持续增加，各种新型的工业、企业和运输业都呈现出急速发展的趋势，这导致我国城镇区域各种污染物浓度急剧上升，严重威胁着空气质量和人体健康，从而引发了广泛性、长期性和普发性的空气污染问题。

近些年来，空气污染问题已经受到越来越多的人士的关注，国内外的众多学者针对空气污染等环境问题展开了大量而广泛的研究。邹旭东等人^[1]通过对1951-2012年沈阳市的气象条件变化的分析，并研究气象条件变化与空气污染物的相关关系，得出结论：沈阳市空气污染加重问题主要是由于气候变暖与风速降低造成的。李文杰等人^[2]通过研究京津石三市空气污染指数（API）的时空分布特征表明：京津石三市夏季的空气质量最好，同时也表明有较大的时间和空间差异存在于气象条件对大气污染的作用中。孙长征等人^[3]通过分析衡水市大气污染特点与气象因素表明：低层的空气湿度与空气温度会在较大程度上影响空气污染物的浓度。赵敬国等人^[4]在研究兰州大气污染与气象条件的关系中表明：空气质量情况受到来自风向、降水、温度和相对湿度等气象条件的显著影响，特别是降水非常利于空气污染物的去除；除此外，城市热岛效应与空气污染情况之间也存在着有一定的相关关系。张裕芬等人^[5]在以天津市为例，研究气象因素对环境空气质量达标的影响中表明：在采暖季与非采暖季，高污染的天气状况出现的概率有显著的差别。国内外一些学者也发展了许多从空气污染物的时间变化中除去气象因素的影响来对空气污染的治理措施进行评估的方法^[6-10]，例如Rao等^[6]方法和Kuebler等^[7]的时间尺度分离法。使用定性或定量的方法分析气象因素与空气污染物之间的相关关系^[8]，主要构建的关系模型有：天气形势与空气污染物浓度^[11-12]，个别气象因素与空气污染物浓度^[13]，天气型结合数值模拟^[14-15]。国际上，美国、日本等国家很早就进行了空气污染的相关研究，因此近几年来，国外在大气污染方面研究比国内多^[16-20]。

静海区位于天津市西南部，处于中国经济迅猛发展的京津冀地区，该地区的空气污染问题一直是人们的普遍关注的焦点。静海区主要以燃烧煤炭为主，尤其近几年来，其经济发展迅速，汽车数量稳定增长，再加上周边城市和工厂的影响，静海区的空气污染问题也呈现出加重的趋势。本研究基于天津市静海区2013年1月到2015年12月的气象要素数据和空气污染质量指数日报数据，利用相关分析的方法，研究三年间静海区的6种空气污染物浓度随时间变化的特征，并研究其与气象条件之间的相关关系。伴随着城市人口的逐渐增多，城市空气污染问题面临着越来越严峻的挑战，研究和改善空气环境质量是当前全球所面临的紧迫的问题，探讨空气污染与气象条件变化对空气质量的影响，可以为大气环境污染治理提供科学的依据，对静海区空气环境质量问题的提升有着十分重要的作用。

2 数据与方法

2.1 空气质量指数

空气质量指数（Air Quality Index，简称AQI）是一种定量的描述空气质量情况的无量纲指数。空气质量分指数（Individual Air Quality Index，简称IAQI）是一种描述单项空气污染物的指数。

参与空气质量状况评价的主要污染物有可吸入颗粒物（PM₁₀）、臭氧（O₃）、二氧化氮（NO₂）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO₂）、细颗粒物（PM_2.5）等六项。

空气质量根据空气质量指数（AQI）的大小分为六级，与空气质量中的六个类别相对应，AQI的级别与空气污染的情况呈正比，AQI等级越高，说明空气污染问题越为严重，对人体的损伤越为巨大。其中一级至六级分别为：优、良、轻度污染、中度污染、重度污染、严重污染。

表1 空气质量分指数（IAQI）与污染物浓度限值 (环境空气质量标准（GB3095-2012）)

空气质量指数（AQI）与过去发布的空气污染指数（API）有很大的差别。空气质量指数（AQI）分级计算参考的标准为新的环境空气质量标准（GB3095-2012），参与评价的空气污染物有SO₂、NO₂、PM₁₀、PM_2.5、O₃、CO等六项；而空气污染指数（API）分级计算参考的标准为旧的环境空气质量标准（GB3095-1996），参与评价的空气污染物只有SO₂、NO₂和PM₁₀等三项，且空气质量指数（AQI）采用分级限制标准更为严格。所以空气质量指数（AQI）较空气污染指数（API）监测出的空气污染物指标更加充分，评价结果也更加客观。

空气质量分指数计算方法：

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