宜春市城區(qū)2015-2019年大氣污染物變化趨勢(shì)及特征分析

劉慧婷，王 萍

(宜春職業(yè)技術(shù)學(xué)院，336000，江西，宜春)

0 引言

近年來，我國城市環(huán)境污染問題突出，尤其是大氣污染，對(duì)城市居民生產(chǎn)、生活及身體健康造成極大危害。有很多學(xué)者針對(duì)我國不同區(qū)域、城市的空氣質(zhì)量狀況進(jìn)行了研究分析[1-3]。李婷婷[4]對(duì)中三角城市群中的武漢、長(zhǎng)沙、南昌等6個(gè)城市的空氣質(zhì)量進(jìn)行研究，指出武漢、長(zhǎng)沙、常德污染較嚴(yán)重。鄧煜凡[5]對(duì)江西省11個(gè)地級(jí)市2017年P(guān)M2.5的污染情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)11個(gè)地級(jí)市PM2.5年均濃度均超過了國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，其中吉安和宜春年均濃度超過50 μg/m3，污染較嚴(yán)重。劉沐生[6]等對(duì)宜春市區(qū)2014年空氣主要污染物PM10、SO2、NO2進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)PM10是3種污染物中的主要污染物。而針對(duì)宜春市城區(qū)近5 a來大氣污染物的整體分析研究較少。本文以宜春市區(qū)2015-2019年6項(xiàng)污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為對(duì)象，分析污染物年、季、月分布特征，討論本地大氣污染變化規(guī)律，為宜春市城區(qū)空氣質(zhì)量改善提供理論依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于中國城市空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái)(www.aqistudy.cn)提供的2015-2019年宜春市城區(qū)5個(gè)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的PM2.5、PM10、O3、SO2、NO2和CO質(zhì)量濃度日均值。這5個(gè)站點(diǎn)分別為檳榔水業(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、宜春學(xué)院北校區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、市廣電局監(jiān)測(cè)點(diǎn)、市氣象局監(jiān)測(cè)點(diǎn)和市石油公司監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中檳榔水業(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為對(duì)照點(diǎn)。

1.2 分析方法

采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和SPSS19.0軟件對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，分析6項(xiàng)污染物的均值及變化規(guī)律。

2 結(jié)果與討論

2.1 年變化特征

2015-2019年宜春市城區(qū)空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良率分別為97.0%、84.0%、83.4%、91.0%和83.3%。6項(xiàng)污染物每年超標(biāo)累計(jì)時(shí)間如圖1所示。

圖1 宜春市城區(qū)2015-2019年不同污染物超標(biāo)累計(jì)時(shí)間分布狀況

從圖1可以看出，2015年空氣質(zhì)量狀況最好，空氣質(zhì)量為優(yōu)的累計(jì)時(shí)間最多，全年達(dá)到143 d。在6項(xiàng)污染物中只有PM2.5、PM10、O3超標(biāo)，NO2、SO2、CO的質(zhì)量濃度在此5 a內(nèi)未超過二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。在超標(biāo)的3項(xiàng)污染物中，PM10超標(biāo)時(shí)間最少，5 a累計(jì)超標(biāo)3 d。PM2.5超標(biāo)累計(jì)時(shí)間呈“單峰”型變化，O3超標(biāo)累計(jì)時(shí)間的變化為逐年增加的趨勢(shì)。在經(jīng)歷2016年和2017年P(guān)M2.5污染最嚴(yán)重的2 a后，從2018年開始，空氣質(zhì)量狀況逐漸轉(zhuǎn)好，PM2.5超標(biāo)累計(jì)時(shí)間下降，但O3污染逐漸嚴(yán)重。

2015-2019年宜春市城區(qū)出現(xiàn)首要污染物的累計(jì)時(shí)間年度變化情況見圖2。

圖2 宜春市城區(qū)2015-2019年首要污染物概況

由圖2可知，2015-2019年宜春市城區(qū)PM2.5污染呈“單峰”型變化，其中2015-2017年此3 a的PM2.5為首要污染物的累計(jì)時(shí)間遠(yuǎn)超其他污染物。PM10污染日呈“雙峰”型變化，變化幅度不明顯。O3污染日呈總體增加趨勢(shì)，2019年O3為首要污染物的累計(jì)時(shí)間反超PM2.5。CO為首要污染物的累計(jì)時(shí)間較少，5 a累計(jì)時(shí)間僅5 d。而NO2和SO2在此5 a內(nèi)沒有成為首要污染物。

2015-2019年，宜春市城區(qū)輕度污染以上累計(jì)時(shí)間達(dá)204 d，首要污染物有PM2.5、PM10和O33種(圖3)，其中PM2.5占比58.8%，O3占比39.7%。中度以上污染日和重度以上污染日的首要污染物全部都是PM2.5，由此可見宜春市城區(qū)的首要污染物還是以PM2.5為主。

圖4給出了2015-2019年P(guān)M2.5質(zhì)量濃度超標(biāo)時(shí)，分別為輕度污染、中度污染和重度污染的累計(jì)時(shí)間。

由圖4 可看出，僅2016-2018年此3 a出現(xiàn)中度污染和重度污染，并呈下降趨勢(shì)，說明空氣質(zhì)量狀況得到明顯改善。

圖5給出了2015-2019年宜春市城區(qū)6項(xiàng)污染物年均質(zhì)量濃度的變化情況。

圖3 宜春市城區(qū)2015-2019年輕度、中度、重度以上污染日首要污染物累計(jì)時(shí)間

圖4 宜春市城區(qū)2015-2019年P(guān)M2.5污染程度分布情況

(a)PM2.5 (b)PM10

(c)O3 (d)NO2

(e)SO2 (f)CO

由圖5可以看出，PM2.5、PM10、SO2的年均質(zhì)量濃度均呈“單峰”型變化，PM2.5年均質(zhì)量濃度在2017年達(dá)到峰值，5 a年均質(zhì)量濃度均超過35 μg/m3，即超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-2012)》中規(guī)定的年平均濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。PM10和SO2年均質(zhì)量濃度在2016年達(dá)到峰值，2016年和2017年P(guān)M10的年均質(zhì)量濃度超過年平均濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值70 μg/m3。O3-8h的年90百分位濃度呈逐年上升趨勢(shì)。NO2年均質(zhì)量濃度呈“單峰單谷”型變化。CO年均質(zhì)量濃度呈“U”型變化。說明顆粒物(PM2.5、PM10)質(zhì)量濃度在逐漸下降，主要因?yàn)榻? a政府出臺(tái)各項(xiàng)措施大力治理大氣污染并初見成效。另一方面，O3污染有加劇趨勢(shì)，尤其是2019年，O3-8h年90百分位濃度上升較快，并且O3的前體物NO2和CO的年均質(zhì)量濃度在2019年均有上升。

2.2 月變化特征

2015-2019年宜春市城區(qū)6項(xiàng)污染物月均質(zhì)量濃度變化特征如圖6所示。

(a)PM2.5 (b)PM10

(c)O3 (d)NO2

(e)SO2 (f)CO

從圖6中可見，PM2.5、PM10、NO2、SO2和CO的月均質(zhì)量濃度總體呈“U”型趨勢(shì)，12月、1月、2月質(zhì)量濃度最高，6-8月最低。O3月均質(zhì)量濃度呈“雙峰”型趨勢(shì)，5月和9月達(dá)到峰值，12月最低。7月的O3質(zhì)量濃度出現(xiàn)低點(diǎn)，主要是因?yàn)?月前后為梅雨季節(jié)，長(zhǎng)時(shí)間大量降雨不利于生成O3。

2.3 季節(jié)變化特征

按照中國傳統(tǒng)的季節(jié)劃分方法，12月-次年2月為冬季，3-5月為春季，6-8月為夏季，9-11月為秋季[7]。6項(xiàng)污染物季節(jié)變化趨勢(shì)如圖7所示。

圖7 宜春市城區(qū)2015-2019年6項(xiàng)污染物季節(jié)質(zhì)量濃度變化情況

由圖7可知，宜春市城區(qū)大氣環(huán)境中的5項(xiàng)污染物(PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO)季節(jié)質(zhì)量濃度呈冬高夏低的趨勢(shì)，冬季污染物質(zhì)量濃度較高一方面是因?yàn)槎撅L(fēng)速小，且常出現(xiàn)逆溫情況，污染物容易累積，不利于擴(kuò)散。另一方面是受傳統(tǒng)春節(jié)等重要節(jié)日燃放煙花爆竹等影響，而夏季風(fēng)速大，氣流流通性強(qiáng)，且降雨頻繁對(duì)污染物沖刷作用強(qiáng)[8]。O3的季節(jié)質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)與其他污染物不同，呈夏高冬低的趨勢(shì)，而春秋兩季只比夏季略低。這與O3生成的氣象條件有關(guān)，近地面O3是由前體物(NOx、CO、VOCs等)在高溫、低濕、低風(fēng)速、晴朗無云、陽光充足的情況下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的[9]。所以O(shè)3在夏季濃度高，冬季濃度低。

2.4 相關(guān)性分析

采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)方法分析宜春市城區(qū)2015-2019年的6項(xiàng)污染物年均質(zhì)量濃度的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性。在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，P<0.001表示有及其顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；P<0.01表示有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；P<0.05表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；P>0.05則表示無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。差異顯著表示這2 a的污染物數(shù)據(jù)上的區(qū)別是有可比性的。

表1給出的是2015-2019年6項(xiàng)污染物年均質(zhì)量濃度在相鄰2 a的差異性分析。

表1 6項(xiàng)污染物相鄰2年差異性分析

由表1可以看出，除PM10在2015年和2016年的年均質(zhì)量濃度比較得到的P值為0.011<0.05，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異之外，其他污染物的年均質(zhì)量濃度在相鄰兩年的的比較中，均未顯示出差異性。

在此基礎(chǔ)上挑選出6項(xiàng)污染物年均質(zhì)量濃度峰值所在的年份與2019年進(jìn)行比較，其差異性如表2所示。

由表2可以看出，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異表明PM2.52019年年均質(zhì)量濃度與2017年相比是下降的，PM102019年年均質(zhì)量濃度與2016年相比也是下降的，O3的年均質(zhì)量濃度2019年與2015年相比呈上升趨勢(shì)。SO22019年年均質(zhì)量濃度與2015年相比是有顯著性差異，即有明顯的下降。NO2和CO無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，表明這2項(xiàng)污染物年均質(zhì)量濃度變化不明顯。

表2 6項(xiàng)污染物差異性分析

3 結(jié)論

1)2015-2019年宜春市城區(qū)空氣質(zhì)量以優(yōu)良為主，優(yōu)良率均超過80%以上?？傮w來看，首要污染物是PM2.5、PM10和O3，而NO2、SO2和CO不是宜春市城區(qū)的主要污染物。

2)5 a間，顆粒物(PM2.5、PM10)平均質(zhì)量濃度、污染時(shí)間和超標(biāo)時(shí)間均呈明顯下降趨勢(shì)，且PM2.5污染具有明顯的季節(jié)特征，冬季是高峰期，夏季則是低谷。

3)5 a間，O3平均質(zhì)量濃度、污染時(shí)間和超標(biāo)時(shí)間逐年上升，尤其是2019年O3污染時(shí)間超過PM2.5。O3污染也具有明顯的季節(jié)特征，最高值集中在夏季，最小值在冬季。

4)根據(jù)相關(guān)性分析表明，宜春市城區(qū)PM2.5、PM10污染狀況逐漸改善，冬季空氣質(zhì)量呈好轉(zhuǎn)趨勢(shì)。而O3污染逐年加劇，成為宜春市城區(qū)近年來的重要大氣污染物。