“十三五”期間石河子市PM_2.5時(shí)空變化特征分析

孫宇穎

摘 要：為說(shuō)明“十三五”期間新疆石河子市環(huán)境空氣中PM2.5的時(shí)空變化特征，以石河子市空氣自動(dòng)站的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析。結(jié)果表明：每年石河子市PM2.5濃度呈現(xiàn)“U”形變化，即冬季PM2.5濃度最高，大氣污染嚴(yán)重，夏季PM2.5濃度最低，環(huán)境空氣質(zhì)量較好。

關(guān)鍵詞：PM2.5;時(shí)空變化;大氣污染;石河子市

中圖分類(lèi)號(hào)：X513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）18-0144-03

Abstract： In order to illustrate the space-time change characteristics of the 13th Five-Year Plan in Shihezi， based on the ambient air quality monitoring data of the air automatic station in Shihezi， the results show that the annual concentration of fine particles showed "U" change， the highest PM2.5 concentration in winter， serious air pollution， the lowest PM2.5 concentration in summer and good ambient air quality.

Keywords： PM2.5;spatio temporal variation;atmospheric pollution;Shihezi city

空氣是人類(lèi)賴(lài)以生存的基礎(chǔ)。空氣質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到人們的健康狀況?！笆濉逼陂g，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)企業(yè)的數(shù)量不斷增加，大幅提高了煤炭等能源的消耗量，導(dǎo)致霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，大氣污染越來(lái)越嚴(yán)重。研究表明，霧霾天氣會(huì)給氣候、環(huán)境、健康以及經(jīng)濟(jì)等造成顯著的負(fù)面影響。例如：引起城市大氣酸雨、光化學(xué)煙霧現(xiàn)象，導(dǎo)致大氣能見(jiàn)度下降，阻礙空中、水面以及陸面交通;加劇慢性病的發(fā)展，易導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)和心臟系統(tǒng)疾病的惡化，改變肺功能及結(jié)構(gòu)，增加了死亡率;影響生殖能力，甚至改變?nèi)梭w的免疫結(jié)構(gòu)等。因此，政府和市民對(duì)大氣環(huán)境的關(guān)注度越來(lái)越高。許多科研工作者也對(duì)各國(guó)各區(qū)域的環(huán)境空氣狀況進(jìn)行了深入研究[1]。研究表明，大氣顆粒物已成為影響大多數(shù)城市空氣質(zhì)量的首要污染物，特別是北方地區(qū)因?yàn)槎練鉁仄?、天氣干燥以及擴(kuò)散條件差等因素影響，更容易出現(xiàn)PM2.5污染[2]。

石河子市地處天山北麓中段，準(zhǔn)噶爾盆地南部，古爾班通古特沙漠南緣，面積460 km2，建成區(qū)面積67.8 km2?！笆濉逼陂g，隨著工業(yè)的發(fā)展，煤炭等能源消費(fèi)量大幅增加，導(dǎo)致環(huán)境空氣污染日益嚴(yán)重。特別是冬季，極易出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、污染程度嚴(yán)重的天氣。PM2.5在大氣中滯留時(shí)間長(zhǎng)，傳輸距離遠(yuǎn)，且與其他空氣污染物存在復(fù)雜的轉(zhuǎn)化關(guān)系，易于滯留在細(xì)支氣管和肺泡中，引發(fā)哮喘、支氣管炎以及心血管等方面的疾病[3]。

為了分析石河子市大氣污染，基于2016—2020年的PM2.5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（未扣除沙塵天氣影響日），在不同時(shí)空條件下，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)和相關(guān)性分析等方法，分析石河子市PM2.5濃度變化特征，為日后防治大氣污染提供依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站城市空氣質(zhì)量發(fā)布平臺(tái)2016—2020年國(guó)控站點(diǎn)的日均值。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）中的數(shù)據(jù)有效性規(guī)定，剔除因儀器故障校準(zhǔn)及其他不可控因素導(dǎo)致的缺測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如求取日均值、月均值等。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于艾青詩(shī)歌館和陽(yáng)光學(xué)校，用其數(shù)據(jù)反映石河子市整體的大氣質(zhì)量。

在氣候?qū)W上，鑒于緯度不同和冷暖不同，采用候溫法劃分四季，并結(jié)合時(shí)空變化分析數(shù)據(jù)[4]。評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定10～22 ℃為春季，大于22 ℃為夏季，22～10 ℃為秋季，小于10 ℃為冬季。因此，本次將石河子市3—5月劃分為春季，6—8月劃分為夏季，9—11月劃分為秋季，12月—次年2月劃分為冬季。采暖期為每年10月—次年4月。

2 結(jié)果與討論

2.1 “十三五”期間石河子市PM2.5月均濃度變化分析

“十三五”期間，石河子市PM2.5月平均濃度呈現(xiàn)“兩頭高、中間低”的現(xiàn)象，冬季受氣象條件和采暖的影響十分明顯。2016年，PM2.5月均濃度最高值為170.0 μg/m3，最低值為10.4 μg/m3，分別對(duì)應(yīng)2月和5月;2017年，PM2.5月均濃度最高值為200.0 μg/m3，最低值為14.1 μg/m3，分別對(duì)應(yīng)1月和8月;2018年，PM2.5月均濃度最高值為173.0 μg/m3，最低值為14.4 μg/m3，分別對(duì)應(yīng)1月和7月;2019年，PM2.5月均濃度最高值為185.0 μg/m3，最低值為14.2 μg/m3，分別對(duì)應(yīng)1月和6月;2020年，PM2.5月均濃度最高值為189.0 μg/m3，最低值為14.0 μg/m3，分別對(duì)應(yīng)1月和7月?？梢钥闯觯撼?016年P(guān)M2.5月均濃度最高值出現(xiàn)在2月外，其余各年月均濃度最高值均出現(xiàn)在1月;除2016年P(guān)M2.5月均濃度最低值出現(xiàn)在5月外，其余各年月均濃度最低值均出現(xiàn)在6—8月。

“十三五”期間，石河子市PM2.5月平均濃度變化趨勢(shì)如圖1所示?？梢?jiàn)，各季度PM2.5濃度總體變化趨勢(shì)為冬高夏低。相關(guān)研究表明，大氣中PM2.5濃度與日平均氣溫呈負(fù)相關(guān)，與日平均氣壓呈正相關(guān)。石河子市屬于典型的溫帶大陸性干旱氣候，冬季長(zhǎng)而寒冷，夏季短而炎熱，一年中最高氣溫出現(xiàn)在7月，最低氣溫出現(xiàn)在1月，正好對(duì)應(yīng)PM2.5月均濃度出現(xiàn)較高的時(shí)間范圍。

2.2 “十三五”期間石河子市PM2.5濃度季度變化分析

“十三五”期間，石河子市PM2.5各季度平均濃度如表1所示?？梢钥闯?，冬季濃度最高，夏季濃度最低。2016—2020年，PM2.5冬季濃度分別是夏季濃度的12.2、9.5、9.7、8.6以及10.4倍。

“十三五”期間，石河子市PM2.5濃度季度變化趨勢(shì)如圖2所示。春季PM2.5濃度呈現(xiàn)“M”形波動(dòng)，秋季濃度呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。2018年，秋季濃度最高。

2.3 “十三五”石河子市PM2.5年均濃度變化分析

“十三五”期間，石河子市PM2.5年平均濃度變化如圖3所示。年均濃度最低值為2016年的51.9 μg/m3，是《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（35 μg/m3）的1.48倍;年均濃度最高值為2019年的62.6 μg/m3，是二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（即35 μg/m3）的1.79倍;2020年下降至56.0 μg/m3，是二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值的1.60倍。

2.4 “十三五”期間石河子市優(yōu)良天數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

“十三五”期間，石河子市優(yōu)良天數(shù)如圖4所示?？梢?jiàn)，石河子市優(yōu)良天數(shù)總數(shù)為1 325 d，其中2016年274 d，2017年257 d，2018年260 d，2019年253 d，2020年281 d，總體呈現(xiàn)先減后升的趨勢(shì)。2019年優(yōu)良天數(shù)最少，為253 d;2020年優(yōu)良天數(shù)最多，為281 d，較2019年增加了28 d。2020年優(yōu)良天數(shù)比例為77.2%，較2019年增加7.9個(gè)百分點(diǎn)。究其原因，這主要與2020年當(dāng)?shù)卣扇〉囊幌盗写胧┯嘘P(guān)，如加強(qiáng)制度建設(shè)、各部門(mén)協(xié)同配合、建立聯(lián)合執(zhí)法機(jī)制、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、開(kāi)展“散亂污”企業(yè)分類(lèi)整治、火電全部實(shí)現(xiàn)超低排放等，均有利于改善大氣環(huán)境。

“十三五”期間，在中度及以上污染天數(shù)中，以PM2.5為首要污染物的天數(shù)為394 d，占比86.98%，說(shuō)明石河子市環(huán)境空氣中主要污染物為PM2.5，如圖5所示。

3 結(jié)語(yǔ)

“十三五”期間，石河子市PM2.5月均濃度變化為“U”形，總體變化趨勢(shì)為“1—4月下降，4—9月平穩(wěn)，10—12月上升”。夏季空氣質(zhì)量較好，冬季空氣質(zhì)量較差，建議居民做好個(gè)人防護(hù)，避免長(zhǎng)時(shí)間外出。

目前，石河子市大氣中PM2.5年均濃度是《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值的1.6倍，大氣環(huán)境保護(hù)面臨巨大壓力，對(duì)此提出以下建議。

①?lài)?yán)格控制粉塵的排放，對(duì)重點(diǎn)排放企業(yè)實(shí)施精準(zhǔn)管控[5]，減少工業(yè)污染物排放總量，加大城市綠化面積，減少市區(qū)和城鄉(xiāng)接合部裸露地面，加強(qiáng)建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵控制管理，建設(shè)綠色工地。

②調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制煤炭消費(fèi)總量，加強(qiáng)和完善燃煤電廠和大型鍋爐除塵、脫硫脫硝設(shè)施的管理，淘汰落后產(chǎn)能的燃煤小鍋爐，采取清潔能源改造等方式，完成散煤燃燒污染整治。

③調(diào)整運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，將貨運(yùn)由陸運(yùn)改為鐵路運(yùn)輸，淘汰報(bào)廢老舊車(chē)輛和黃標(biāo)車(chē)，建設(shè)機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放超標(biāo)治理站，同時(shí)升級(jí)改造環(huán)衛(wèi)車(chē)輛。

④采用人工影響天氣的方法，降低空氣濕度，改變氣象條件，改善空氣擴(kuò)散條件，充分發(fā)揮應(yīng)對(duì)氣候變化和大氣污染治理的協(xié)同效應(yīng)，加強(qiáng)PM2.5和O3污染治理協(xié)同、溫室氣體和大氣污染物排放控制相協(xié)同，持續(xù)改善石河子市環(huán)境空氣質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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