宋 濤，王婷婷

（1.牡丹江市氣象局，黑龍江 牡丹江 157000；2.黑龍江省氣象局，黑龍江 哈爾濱150001）

1 引言

大氣污染是指由自然或人為原因使大氣中某些成分超過(guò)正常含量或排入有毒有害的物質(zhì)對(duì)人類、生物和物體造成危害的現(xiàn)象。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)排放量的增加，空氣污染已成為提高人民生活水平的一個(gè)瓶頸，它可誘發(fā)多種呼吸道疾病甚至致癌，楊民[1]的研究表明，PM10月均濃度與同期呼吸道疾病月發(fā)病人數(shù)的變化趨勢(shì)基本一致,兩者呈顯著性正相關(guān);當(dāng)PM10日均濃度明顯升高后1～2 d,呼吸道疾病發(fā)病人數(shù)也隨之增多。此外，氣溶膠還可通過(guò)吸收、散射等作用削弱到達(dá)地面的直接太陽(yáng)輻射從而影響氣候。受對(duì)流層大氣氣溶膠增多的影響，1961-2003年間天津日照時(shí)數(shù)明顯減少，市區(qū)每日日照時(shí)數(shù)90年代比60年代減少1 h以上[2]。由于大氣污染的影響范圍廣、危害大，已成為全球最為關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。

目前對(duì)黑龍江省大氣污染的研究主要集中在對(duì)污染過(guò)程以及首要污染物PM10的特征分析上，而對(duì)污染物的時(shí)空分布和變化趨勢(shì)的統(tǒng)計(jì)研究尤其是對(duì)多個(gè)城市的對(duì)比研究相對(duì)較少，故本文選取黑龍江省三個(gè)主要城市：哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江作為研究對(duì)象，對(duì)比分析污染物的變化特征。

2 資料和方法

本文利用哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江2005年1月1日-2010年12月31日的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，時(shí)間分辨率為1 d，該數(shù)據(jù)由中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部數(shù)據(jù)中心下載http://datacenter.mep.gov.cn/。

空氣污染指數(shù)(API)是將常規(guī)監(jiān)測(cè)的幾種空氣污染物濃度簡(jiǎn)化成為單一的概念性指數(shù)數(shù)值形式，可根據(jù)以下公式計(jì)算得出。

設(shè)I為某污染物的污染指數(shù)，C為該污染物的濃度。則：

C大與C小是API分級(jí)限值表（表略）中最貼近C值的兩個(gè)值，C大為大于C的限值，C小為小于 C的限值；I大與 I小是在API分級(jí)限值表中最貼近I的兩個(gè)值，I大為大于I的值，I小為小于I的值。各污染物的污染分指數(shù)計(jì)算出以后，取最大者為該城市的空氣污染指數(shù)API=max(I1,I2,……In),該項(xiàng)污染物即為該城市空氣中首要污染物。

3 總體污染特征

根據(jù)空氣污染指數(shù)可將空氣質(zhì)量劃分為7檔，其中空氣質(zhì)量為優(yōu)、良時(shí)，人們可正?；顒?dòng)。三個(gè)城市中齊齊哈爾空氣質(zhì)量?jī)?yōu)、良天數(shù)所占比例最高為93.92%，其次是牡丹江89.26%，再次是哈爾濱84.37%；而空氣質(zhì)量為優(yōu)的天數(shù)比例，牡丹江要明顯高于其它兩城市；在中、重度污染中，哈爾濱的天數(shù)比例最高為0.33%，牡丹江則為0。由此可見(jiàn)，哈爾濱的空氣污染要比其它兩城市嚴(yán)重（表1）。

表1 2005年1月1日-2010年12月31日哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江各檔空氣質(zhì)量天數(shù)所占百分比

目前中國(guó)計(jì)入空氣污染指數(shù)的項(xiàng)目為二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物，其中污染分指數(shù)最大的污染物確定為當(dāng)天該市的首要污染物，當(dāng)各污染分指數(shù)<50時(shí)，則不報(bào)告首要污染物。利用公式(1)計(jì)算得到各首要污染物的質(zhì)量濃度時(shí)間序列（圖1），三座城市主要的首要污染物均為PM10，其所占天數(shù)比例都>94%，在所統(tǒng)計(jì)的時(shí)間內(nèi)，哈爾濱，牡丹江都出現(xiàn)了以SO2、NO2為首要污染物的日子，齊齊哈爾則沒(méi)有以NO2為首要污染物的報(bào)告。NO2、SO2為首要污染物主要發(fā)生在冬季取暖期，這主要是由化石燃料燃燒所引起。從圖1可看出，哈爾濱及牡丹江的PM10濃度有明顯的周期變化，周期為1 a，冬季為濃度峰值，夏季為谷值，而齊齊哈爾的PM10濃度基本在一固定值的上下波動(dòng)，無(wú)明顯峰谷變化。此外，2008年以后，圖中牡丹江的空白點(diǎn)增多，即空氣質(zhì)量為優(yōu)的天數(shù)增加，且PM10濃度基本<0.2mg/m3，空氣質(zhì)量明顯提高。

圖1 2005年1月1日-2010年12月31日哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江首要污染物濃度時(shí)間序列

4 PM10的濃度變化特征

4.1 年變化特征

統(tǒng)計(jì)三個(gè)城市PM10的年平均濃度，從圖2可看出，哈爾濱年平均濃度值呈上下波動(dòng)趨勢(shì)，齊齊哈爾及牡丹江PM10濃度則基本呈遞減趨勢(shì)。2005-2010年哈爾濱的PM10濃度均>0.105 mg/m3，一直高于其它兩城市，2009年達(dá)最高為0.112 mg/m3；牡丹江的PM10濃度在2008年及2010年出現(xiàn)大幅降低，減小幅度約為0.01 mg/m3，占總濃度的10%左右，2010年降至0.084mg/m3，首次低于齊齊哈爾；6 a平均PM10濃度，齊齊哈爾最低為0.093 mg/m3，其次是牡丹江0.098 mg/m3，哈爾濱最高為0.11mg/m3，齊齊哈爾的空氣質(zhì)量總體上要優(yōu)于其它兩城市。

圖2 2005年1月1日-2010年12月31日哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江PM10的年平均質(zhì)量濃度

4.2 月變化特征

黑龍江省的取暖期一般為10月-次年4月，該時(shí)期PM10濃度較高，室外氣溫越低，化石燃料燃燒越多，PM10的排放量就越大，故三城市的PM10濃度都是在1月和12月份最高（圖3），而在取暖期的其它月份濃度相對(duì)較低。哈爾濱在1、12月份的PM10平均濃度分別為0.152 mg/m3、0.155mg/m3，而空氣質(zhì)量為良的PM10濃度界限值是0.15mg/m3，即哈爾濱在1、12月份空氣質(zhì)量屬輕微污染級(jí)別，心臟病及呼吸系統(tǒng)患者應(yīng)減少戶外活動(dòng)。非取暖期5-9月為PM10濃度低值期，這主要是因?yàn)闇p少了PM10的排放，且該時(shí)期對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈有利于污染物擴(kuò)散，降水增多也可加速顆粒物的沉降。在哈爾濱及齊齊哈爾4、5月份出現(xiàn)了一個(gè)濃度的小高峰，這可能與沙塵暴有關(guān)。此外，取暖期每月的PM10濃度標(biāo)準(zhǔn)差較大，即濃度波動(dòng)大，這是因?yàn)槊磕耆紵欧帕肯嗖钶^大，而非取暖期PM10的來(lái)源主要是汽車(chē)尾氣排放，排放量相對(duì)比較穩(wěn)定，濃度波動(dòng)較小。

5 小結(jié)

圖3 2005年1月1日-2010年12月31日哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江PM10的月平均質(zhì)量濃度和標(biāo)準(zhǔn)差

本文分析了哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江2005年1月1日-2010年12月31日的空氣質(zhì)量情況以及首要污染物的變化特征，獲得初步結(jié)論如下：

（1）在統(tǒng)計(jì)的6 a時(shí)間里，齊齊哈爾、牡丹江空氣質(zhì)量?jī)?yōu)、良的天數(shù)占總統(tǒng)計(jì)天數(shù)的比例>85%，其中牡丹江空氣質(zhì)量為優(yōu)的天數(shù)比例為35.45%，位居三城市之首。哈爾濱優(yōu)良天數(shù)的比例為84.37%，且重度污染天數(shù)比例最高為0.33%，其污染要比其它兩城市嚴(yán)重。

（2）三個(gè)城市主要的首要污染物均為PM10，所占天數(shù)比例都>94%。哈爾濱、牡丹江的首要污染物還包括NO2、SO2，齊齊哈爾則無(wú)NO2為首要污染物的情況。

（3）哈爾濱PM10濃度的年變化特征表現(xiàn)為上下波動(dòng)，齊齊哈爾、牡丹江PM10濃度則基本呈遞減趨勢(shì)。6 a的平均PM10濃度哈爾濱>牡丹江>齊齊哈爾，齊齊哈爾的空氣質(zhì)量總體上要優(yōu)于其它兩城市。

（4）因燃燒排放增加，取暖期10月-次年4月為三個(gè)城市PM10濃度高值期，而5-9月受排放源減少，對(duì)流增強(qiáng)，降水增多的影響，PM10濃度較取暖期明顯減小，其中哈爾濱、齊齊哈爾在5月出現(xiàn)一個(gè)濃度的小高峰，這可能是受沙塵暴影響。

[1]楊民,丁瑞強(qiáng),王式功,等.蘭州市大氣氣溶膠的特征及其對(duì)呼吸道疾病的影響[J].干旱氣象,2005,23(1):54-57.

[2]郭軍,任國(guó)玉.天津地區(qū)近40年日照時(shí)數(shù)變化特征及其影響因素[J].氣象科技,2006,34（4）：415-420.