岳阳城区空气污染的变化特征及气象影响因素分析

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1、岳阳城区空气污染的变化特征及气象影响因素分析1引言    随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，大气污染愈来愈成为人们关注的热点。API指数是反应环境空气质量水平的重要指标，是将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成单一的概念性数值形式、并分级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。污染物质量浓度变化的“周末效应”与人类活动密切相关，同时气象要素是制约污染物在大气中稀释、扩散、迁移和转化的重要因素。许多研究人员从大气污染物浓度的时空分布特征，到空气污染与气象要素的相关关系，

2、以及天气类型与大气污染物浓度的变化关系等方面对空气污染问题开展了诸多研究，并对典型污染日天气背景和成因进行了分析。还有些研究介绍了适合于当地空气污染业务的预报方法，并用最优子集回归和统计模式等方法建立了回归方程，取得了很好的预报效果。    近年来，随着岳阳城市化与工业化进程的加快，衍生了各种各样的污染源，为改善空气环境质量，采取削减二氧化硫、氮氧化物的排放、取缔和改造燃煤锅炉数量等措施后，岳阳城区主要污染物排放实现逐年递减，空气得到有效净化。从2014年1月1日开始，岳阳市环保局按照新修订的《环境空气质量标准》发布岳阳城区各地的空气质

3、量（即AQI）。本文分析了近年API指数的变化规律，探讨影响API指数的气象因子,并对典型空气污染过程天气形势进行了分析，用多元回归方法建立API指数及气象因子的预报方程,以便更好地利用已有的气象资料制作空气污染的预报，为科学有效地控制和治理岳阳城区大气污染提供必要的依据。2资料来源与选取    气象资料来源于岳阳市气象局基本气象观测站，空气污染资料（API指数）来源于岳阳市环保局，年、月、季API指数为岳阳市南湖风景区、城陵矶、开发区、云溪区、君山区5个环境空气质量评价点的平均值，季节划分为冬（上年12月一当年2月）、春（3—5月）、

4、夏（6—8月）、秋（9—11月）。3空气污染变化特征及与气象因子的关系3.1空气污染变化特征    2004—2013年岳阳城区API指数10年平均值为82，最多为2005年（97），最少为2012年（67），两者相差30，占10年平均值的37%。过去10年间，年、季API指数逐年减少，且通过0.05信度显著性检验，表明岳阳城区API指数呈显著减少的趋势。各季API指数中，10年平均值冬季最大（91），夏季最小（67），且冬季标准差最大为17.2，夏季最小为7.1，表明岳阳城区冬季空气污染最严重且年际变化较大，而夏季空气污染相对较轻且年

5、际变化较小。3.2空气污染与风向频率的关系3.2.1空气质量评价点与污染源的分布    岳阳城区的首要污染物以可吸入颗粒物为主，可吸入颗粒物的形成主要有两个途径：其一，各种工业过程（燃煤、冶金、化工、内燃机等）直接排放的超细颗粒物；其二，大气中二次形成的超细颗粒物与气溶胶等。其中，第一种途径是可吸入颗粒物的主要形成源，也是可吸入颗粒物污染控制的重要对象。在进入采暖季后，也就是每年的11月份至第二年的3月份，由于燃煤供暖，增加了空气中二氧化硫的排放量，在这个时期，二氧化硫有时为首要污染物。二氧化硫主要来源于煤炭、石油等含硫燃料的燃烧以及金

6、属冶炼、石油加工等工业废气的排放。大气中氮氧化物主要来自汽车废气以及煤和石油燃烧的废气。    岳阳市5个环境空气质量评价点中（图略），云溪区地处岳阳城区的东北部；城陵矶位于长江与洞庭湖交会的右岸，是Y字形水道南侧的洞庭湖口节点，三面临水；君山区位于城区西郊，北靠长江，南濒洞庭湖；开发区和南湖风景区毗邻，位于岳阳城区，其中开发区位于城区东部，南湖风景区滨临南湖。3.2.2年、季、月风向频率    近地层风速对污染物扩散的浓度和速率产生影响，而风向尤其是主导风向对城区空中污染物的扩散方向产生影响。图3a中，2004－2013年岳阳城区年平

7、均风向频率在N、NNE、NE方向较大，分别为16%、16%和13%，三个方向风向频率合计为45%，其他方向风向频率分别为2－7%，因此，岳阳城区以北偏东方向为主导风向。3.2.3空气污染时空分布与风向频率的关系    岳阳城区空气质量有着显著的季节和空间差异，其原因与污染源、大气状况和受体有关。岳阳城区工业污染源位于东北方向，而年主导风向为北偏东，因此，岳阳市城市工业布局方向与年主导方向一致，使得市区广大区域处于工业气流的下游，导致空气污染加剧。这一点从月季风向频率差异可以看得更清楚：冬季北偏东风向频率达57%，主导风向又叠加在污染源之

8、上，对应冬季空气污染最严重且年际变化较大；夏季S方向风向频率最大，N方位风向频率次之，对应夏季空气污染相对较轻且年际变化较小。尤其7月S方向频率达23%，S、SSW、SW方向风速分别为4.3m/s、5.2%