长江三角洲地区空气污染指数的时空分布

时间：2024-08-31

张云霞，孟繁华，王强，姚林玲

（张家口市气象局，河北张家口 075000）

报道·调查

长江三角洲地区空气污染指数的时空分布

张云霞，孟繁华，王强，姚林玲

（张家口市气象局，河北张家口 075000）

利用中国环境监测总站空气质量资料，2011～2012年对长江三角洲地区空气质量的变化特点进行了统计分析。结果表明：长江三角洲地区的空气质量存在一定的时间变化规律和空间分布规律。时间变化规律：（1）长江三角洲地区的空气质量有所好转，2012年较2011年优良天数增多，作为首要污染物的PM10污染程度有所减轻，空气污染呈显著下降趋势。（2）冬季为污染最高发季节，春季其次，秋季再次，夏季为最少发生的季节。（3）11月是污染出现最多的月份，污染出现较少的月份是7、8、9月。空间分布规律：长江三角洲地区的空气污染由内陆到沿海呈现出逐渐下降的趋势，但由南向北无显著规律。

空气质量时间变化空间分布污染物

当今社会，经济飞速发展，城市化进程不断加快，人民生活水平不断提高，人类活动对城市环境的影响越来越大，造成的大气环境污染日趋严重。环境保护与经济可持续发展的协调是各国各级政府面临的一个严峻而亟待解决的问题[1]。

文章利用中国环境监测总站空气质量资料，2011～2012年对长江三角洲地区空气质量的变化特点进行了统计分析，研究了长江三角洲地区空气质量的时间变化规律和空间分布规律。一般来讲，影响空气质量的优劣主要决定于人为因素和自然因素。在人为因素中主要表现为污染物的数量、种类、分布及污染物的排放时间和强度；在自然因素中主要表现为气象条件如降水、风向风速等天气现象对污染物的扩展、分布的影响[2]。目前就长江三角洲地区而言，对空气质量的变化特征、影响因素、预报准确率等研究的还比较少。因此，分析影响长江三角洲地区空气质量的主要3种物质（SO2、NO2、PM10）的年、季节变化特征和空间分布规律，对于城市环境保护是非常必要的。

1 资料与方法

1.1 空气污染指数的概念

空气污染指数（Air Pollution Index，简称API）就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化为单一的概念性指数值形式，并分级表征空气污染程度和空气质量状况。其适合表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。

1.2 空气质量分级标准

空气污染指数对应的污染物浓度限值、空气污染指数范围及相应的空气质量类别见表1和表2。

1.3 资料及来源

该文所用空气污染指数（API）数据取自中国环境监测总站。数据包括长江三角洲地区苏州、常州、无锡、台州和南京等16个城市2011年1月1日至2012年12月31日的逐日空气污染指数、首要污染物、空气质量级别和空气质量状况。其中，2011年16市中常州、无锡、台州和徐州4个城市仅有311 d的数据，剩下12个城市分别仅有351 d的数据，2012年16市每个城市分别只有358 d的数据。

1.4 研究方法

因为长江三角洲地区16个城市2011年和2012年每年的数据都不全，所以采用百分比和平均值的方法对数据进行处理。分别从污染日数百分比和API平均值两个角度来研究长江三角洲地区空气污染指数的时空分布。统计不同等级空气质量日所占百分比，分别概述2011年和2012年长江三角洲地区的空气质量状况。统计长江三角洲整个地区总的月污染日数百分比和16市每个市的月季污染其百分比并做图表，以研究其月季变化特征。统计长江三角洲地区16市每个市的年污染日数百分比并做图表，以研究其年变化特

征。计算长江三角洲地区16市每个市的年API平均值并做图表，并根据16市每个市的年污染日数百分比来研究其空间分布特征。

表1 空气污染指数对应的污染物日均值浓度限值 mg/m3

表2 空气污染指数范围及对应的空气质量级别

表3 2011年长江三角洲地区16市各个等级污染日数

表4 2011年长江三角洲地区不同等级污染日数及所占百分比

图1 2011年长江三角洲地区各个等级空气质量日所占百分比

图2 2012年长江三角洲地区各个等级空气质量日所占百分比

表5 2012年长江三角洲地区16市各个等级污染日数

2 结果分析

2.1 长江三角洲地区空气质量状况

按照空气质量划分标准，空气质量按照污染指数

细分为7个等级，即优、良、轻微污染、轻度污染、中度污染、中度重污染、重度污染。

表6 2012年长江三角洲地区不同等级污染日数及所占百分比

图3 2011～2012年长江三角洲地区月污染日数百分比对比

图4 2011年长江三角洲地区16市月污染日数百分比变化序列

图5 2012年长江三角洲地区16市月污染日数百分比变化序列

由表3和图1可知，2011年长江三角洲整个地区空气污染指数（API）达到优等级（API＜50）的日数占全年的18.99%，达到良等级（51＜API＜100）的日数占全年的71.72%，轻微污染日（101＜API＜150）占全年的7.92%，轻度污染日（151＜API＜200）占全年的0.97%，中度污染日（201＜API＜250）、中度重污染日（251＜API＜300）和重度污染日（API＞300）分别占全年的0.05%、0.15%和0.2%。

由表4可知，在2011年长江三角洲地区的16个城市中，共出现污染天数为507 d，其中轻微污染占绝大多数，为总数的85.21 %；轻度污染其次，为10.45 %；中度污染、中度重污染和重度污染分别占0.59%、1.58%和2.17%。

由表5和图2可知，2012年长江三角洲地区空气污染指数（API）达到优等级（API＜50）的日数占全年的20.15%，平均为72 d，达到良等级（51＜API＜100）的日数占全年的74.14%，平均为255 d，轻微污染日（101＜API＜150）占全年的8.17%，平均为29 d，轻度污染日（151＜API＜200）占全年的0.4%，平均约为1 d，中度污染日（201＜API＜250）、中度重污染日（251＜API＜300）和重度污染日（API＞300）分别占全年的0.035%、0.035%和0.07%，均不足1 d。

由表6可知，在2012年长江三角洲地区的16个城市中，共出现污染天数为499 d，其中轻微污染占绝大多数，为总数的93.79 %；轻度污染其次，为4.61%；中度污染、中度重污染和重度污染分别占0.4%、0.40%和0.80%。

2.2 时间变化规律

2.2.1 月季变化特征

将16市每月的污染日数进行统计并加和得出长江三角洲整个地区每月的污染日数及其所占百分比，从图3可以看出：2011年和2012年除了1月和2月两个月份之外，其它月份的的折线走势大致相同，1月和2月两个月的月污染日数百分比相差很大，几乎成相反的走势。从地区总的月污染日数百分比分布可以看出：5月的月污染日数百分比最高，达到16.53%，11月的月污染日数百分比次高，达到15.21%。7、8、9月的月污染日数百分比很低，8月最低，为0，7月的月污染日数百分比为0.63%，以上几个月份的月污染日数百分比在2011年和2012年相同。12个月份的污染日数百分比呈现出从3月到5月递增，5月到8月递减，8月到11月再次递增的趋势。

从长江三角洲地区16市每个城市每月的污染日数百分比状况来看，图4和图5分别呈现了与前面相类似的规律，7、8、9这3个月的月污染日百分比最小，而且2011年2月有月污染日百分比高峰值，3月份有月污染日百分比低峰值，而2012年2月却有月污染日百分比低峰值，3月却有月污染日百分比高峰值。综合两图来看，16个市的月污染日百分比高峰值分别易出现在2月，3月，4月，5月，10月和11月。从两图中还可以看出，2011年11月有月污染日百分比高峰值，而2012年月污染日百分比高峰值却转移到了10月。

综上得出以下结论：长江三角洲地区污染最高发季节为冬季，其次为春季，再次为秋季，最少发生的季节为夏季。从长江三角洲整个地区来看，污染出现最多的月份是11 月，而7、8、9 月则是污染出现较少的月份。

2.2.2 年变化特征

将2011～2012年长江三角洲地区16个城市的年污染日百分比进行对比（表7和图6）可以看出，2012年较2011年除绍兴、合肥、南通、宁波、温州和镇江6个城市的年污染日百分比有了大于2%的变化之外，其余11个城市的年污染日百分比变化都小于2%，16个城市中苏州、杭州、上海、台州、合肥、宁波、温州和湖州8个城市的年污染日百分比有所下降，其中合肥下降最多，下降了7.6%。其余8个城市的年污染日百分比有所上升，其中镇江上升最多，上升了5.18%。单独分析每个城市，很难发现规律。

但从长江三角洲整个地区的角度来分析，从图1、图2长江三角洲地区空气质量状况可以看出，2012年16个城市空气污染指数（API）达到优良等级的总日数所占百分比，较2011年都有所上升，分别由18.99%、71.72%上升到20.15%、74.14%。16个城市的年污染总日数也由2011年的507 d降低到2012年的499 d，在总污染日中轻微污染日的百分比有所上升，由85.21 %上升到93.79 %，而轻度污染日、中度污染日、中度重污染日和重污染日所占的百分比都有所下降。这表明：2012年的空气质量比2011年的要好很多。

表7 2011～2012年长江三角洲地区16市的年污染日数及所占百分比

图6 2011～2012年长江三角洲地区16市的年污染日数百分比对比

图7 2011～2012年长江三角洲地区16市的API平均值对比

2.3 空间分布规律

2.3.1 由沿海到内陆

从地图上可以看出，16个城市中有些城市非常靠近海洋，如上海、台州、温州等，而有些城市则离海洋相对很远，如徐州、合肥等。

从年污染日百分比的角度来分析，对比2011年和2012年长江三角洲地区16个城市每个城市的年污染日百分比（图6），可以发现：城市由沿海到内陆呈现出年污染日数百分比升高的趋势。但个别地区，11年数据显示，相对靠近内陆的城市徐州的年污染日数百分比值并不高，而相对靠近沿海的城市湖州的年污染日数百分比值却很高。12年数据显示，相对靠近内陆的城市合肥、徐州的年污染日数百分比值并不高，而相对靠近沿海的城市绍兴的年污染日数百分比值却很高。

从API平均值的角度来分析，由表8和图7可以发现：2011年长江三角洲地区16个城市的API平均值主要分布在60～85之间，其中合肥的API平均值最高，达到81.36，台州的API平均值最低，为62.62，南通的API平均值次低，为62.15，上海的API平均值也很低，为63.60。2012年长江三角洲地区16个城市的API平均值主要分布在55～80之间，其中徐州的API平均值最高，达到77.82，上海的API平均值最低，为58.37，台州的API平均值次低，为59.32。综合2年的API平均值（图8）可以看出，内陆城市比沿海城市的API平均值要高很多。但个别的2011年徐州的API平均值却相对不高，而温州的API平均值却相对很高；2012年湖州的API平均值相对很高。从总的趋势来看，长江三角洲整个地区的API平均值由沿海到内陆逐渐上升且2012年比2011年要低，这说明长江三角洲地区的空气污染呈现出从内陆到沿海逐渐下降的趋势，而且长江三角洲地区的空气质量2012年较2011年有所好转。

表8 2011～2012年长江三角洲地区16市的API平均值

图8 2011年（a）和2012年（b）长江三角洲地区16市的API平均值对比

2.3.2 由南向北

经数据统计研究表明，由南向北未发现明显的变化规律。