張云霞，孟繁華，王 強，姚林玲

（張家口市氣象局，河北張家口 075000）

報道·調(diào)查

長江三角洲地區(qū)空氣污染指數(shù)的時空分布

張云霞，孟繁華，王 強，姚林玲

（張家口市氣象局，河北張家口 075000）

利用中國環(huán)境監(jiān)測總站空氣質(zhì)量資料，2011～2012年對長江三角洲地區(qū)空氣質(zhì)量的變化特點進行了統(tǒng)計分析。結(jié)果表明：長江三角洲地區(qū)的空氣質(zhì)量存在一定的時間變化規(guī)律和空間分布規(guī)律。時間變化規(guī)律：（1）長江三角洲地區(qū)的空氣質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)，2012年較2011年優(yōu)良天數(shù)增多，作為首要污染物的PM10污染程度有所減輕，空氣污染呈顯著下降趨勢。（2）冬季為污染最高發(fā)季節(jié)，春季其次，秋季再次，夏季為最少發(fā)生的季節(jié)。（3）11月是污染出現(xiàn)最多的月份，污染出現(xiàn)較少的月份是7、8、9月。空間分布規(guī)律：長江三角洲地區(qū)的空氣污染由內(nèi)陸到沿海呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，但由南向北無顯著規(guī)律。

空氣質(zhì)量 時間變化 空間分布 污染物

當(dāng)今社會，經(jīng)濟飛速發(fā)展，城市化進程不斷加快，人民生活水平不斷提高，人類活動對城市環(huán)境的影響越來越大，造成的大氣環(huán)境污染日趨嚴重。環(huán)境保護與經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的協(xié)調(diào)是各國各級政府面臨的一個嚴峻而亟待解決的問題[1]。

文章利用中國環(huán)境監(jiān)測總站空氣質(zhì)量資料，2011～2012年對長江三角洲地區(qū)空氣質(zhì)量的變化特點進行了統(tǒng)計分析，研究了長江三角洲地區(qū)空氣質(zhì)量的時間變化規(guī)律和空間分布規(guī)律。一般來講，影響空氣質(zhì)量的優(yōu)劣主要決定于人為因素和自然因素。在人為因素中主要表現(xiàn)為污染物的數(shù)量、種類、分布及污染物的排放時間和強度；在自然因素中主要表現(xiàn)為氣象條件如降水、風(fēng)向風(fēng)速等天氣現(xiàn)象對污染物的擴展、分布的影響[2]。目前就長江三角洲地區(qū)而言，對空氣質(zhì)量的變化特征、影響因素、預(yù)報準(zhǔn)確率等研究的還比較少。因此，分析影響長江三角洲地區(qū)空氣質(zhì)量的主要3種物質(zhì)（SO2、NO2、PM10）的年、季節(jié)變化特征和空間分布規(guī)律，對于城市環(huán)境保護是非常必要的。

1 資料與方法

1.1 空氣污染指數(shù)的概念

空氣污染指數(shù)（Air Pollution Index，簡稱API）就是將常規(guī)監(jiān)測的幾種空氣污染物濃度簡化為單一的概念性指數(shù)值形式，并分級表征空氣污染程度和空氣質(zhì)量狀況。其適合表示城市的短期空氣質(zhì)量狀況和變化趨勢。

1.2 空氣質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)

空氣污染指數(shù)對應(yīng)的污染物濃度限值、空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量類別見表1和表2。

1.3 資料及來源

該文所用空氣污染指數(shù)（API）數(shù)據(jù)取自中國環(huán)境監(jiān)測總站。數(shù)據(jù)包括長江三角洲地區(qū)蘇州、常州、無錫、臺州和南京等16個城市2011年1月1日至2012年12月31日的逐日空氣污染指數(shù)、首要污染物、空氣質(zhì)量級別和空氣質(zhì)量狀況。其中，2011年16市中常州、無錫、臺州和徐州4個城市僅有311 d的數(shù)據(jù)，剩下12個城市分別僅有351 d的數(shù)據(jù)，2012年16市每個城市分別只有358 d的數(shù)據(jù)。

1.4 研究方法

因為長江三角洲地區(qū)16個城市2011年和2012年每年的數(shù)據(jù)都不全，所以采用百分比和平均值的方法對數(shù)據(jù)進行處理。分別從污染日數(shù)百分比和API平均值兩個角度來研究長江三角洲地區(qū)空氣污染指數(shù)的時空分布。統(tǒng)計不同等級空氣質(zhì)量日所占百分比，分別概述2011年和2012年長江三角洲地區(qū)的空氣質(zhì)量狀況。統(tǒng)計長江三角洲整個地區(qū)總的月污染日數(shù)百分比和16市每個市的月季污染其百分比并做圖表，以研究其月季變化特征。統(tǒng)計長江三角洲地區(qū)16市每個市的年污染日數(shù)百分比并做圖表，以研究其年變化特

征。計算長江三角洲地區(qū)16市每個市的年API平均值并做圖表，并根據(jù)16市每個市的年污染日數(shù)百分比來研究其空間分布特征。

表1 空氣污染指數(shù)對應(yīng)的污染物日均值濃度限值 mg/m3

表2 空氣污染指數(shù)范圍及對應(yīng)的空氣質(zhì)量級別

表3 2011年長江三角洲地區(qū)16市各個等級污染日數(shù)

表4 2011年長江三角洲地區(qū)不同等級污染日數(shù)及所占百分比

圖1 2011年長江三角洲地區(qū)各個等級空氣質(zhì)量日所占百分比

圖2 2012年長江三角洲地區(qū)各個等級空氣質(zhì)量日所占百分比

表5 2012年長江三角洲地區(qū)16市各個等級污染日數(shù)

2 結(jié)果分析

2.1 長江三角洲地區(qū)空氣質(zhì)量狀況

按照空氣質(zhì)量劃分標(biāo)準(zhǔn)，空氣質(zhì)量按照污染指數(shù)

細分為7個等級，即優(yōu)、良、輕微污染、輕度污染、中度污染、中度重污染、重度污染。

表6 2012年長江三角洲地區(qū)不同等級污染日數(shù)及所占百分比

圖3 2011～2012年長江三角洲地區(qū)月污染日數(shù)百分比對比

圖4 2011年長江三角洲地區(qū)16市月污染日數(shù)百分比變化序列

圖5 2012年長江三角洲地區(qū)16市月污染日數(shù)百分比變化序列

由表3和圖1可知，2011年長江三角洲整個地區(qū)空氣污染指數(shù)（API）達到優(yōu)等級（API＜50）的日數(shù)占全年的18.99%，達到良等級（51＜API＜100）的日數(shù)占全年的71.72%，輕微污染日（101＜API＜150）占全年的7.92%，輕度污染日（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）分別占全年的0.05%、0.15%和0.2%。

由表4可知，在2011年長江三角洲地區(qū)的16個城市中，共出現(xiàn)污染天數(shù)為507 d，其中輕微污染占絕大多數(shù)，為總數(shù)的85.21 %；輕度污染其次，為10.45 %；中度污染、中度重污染和重度污染分別占0.59%、1.58%和2.17%。

由表5和圖2可知，2012年長江三角洲地區(qū)空氣污染指數(shù)（API）達到優(yōu)等級（API＜50）的日數(shù)占全年的20.15%，平均為72 d，達到良等級（51＜API＜100）的日數(shù)占全年的74.14%，平均為255 d，輕微污染日（101＜API＜150）占全年的8.17%，平均為29 d，輕度污染日（151＜API＜200）占全年的0.4%，平均約為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）分別占全年的0.035%、0.035%和0.07%，均不足1 d。

由表6可知，在2012年長江三角洲地區(qū)的16個城市中，共出現(xiàn)污染天數(shù)為499 d，其中輕微污染占絕大多數(shù)，為總數(shù)的93.79 %；輕度污染其次，為4.61%；中度污染、中度重污染和重度污染分別占0.4%、0.40%和0.80%。

2.2 時間變化規(guī)律

2.2.1 月季變化特征

將16市每月的污染日數(shù)進行統(tǒng)計并加和得出長江三角洲整個地區(qū)每月的污染日數(shù)及其所占百分比，從圖3可以看出：2011年和2012年除了1月和2月兩個月份之外，其它月份的的折線走勢大致相同，1月和2月兩個月的月污染日數(shù)百分比相差很大，幾乎成相反的走勢。從地區(qū)總的月污染日數(shù)百分比分布可以看出：5月的月污染日數(shù)百分比最高，達到16.53%，11月的月污染日數(shù)百分比次高，達到15.21%。7、8、9月的月污染日數(shù)百分比很低，8月最低，為0，7月的月污染日數(shù)百分比為0.63%，以上幾個月份的月污染日數(shù)百分比在2011年和2012年相同。12個月份的污染日數(shù)百分比呈現(xiàn)出從3月到5月遞增，5月到8月遞減，8月到11月再次遞增的趨勢。

從長江三角洲地區(qū)16市每個城市每月的污染日數(shù)百分比狀況來看，圖4和圖5分別呈現(xiàn)了與前面相類似的規(guī)律，7、8、9這3個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月卻有月污染日百分比低峰值，3月卻有月污染日百分比高峰值。綜合兩圖來看，16個市的月污染日百分比高峰值分別易出現(xiàn)在2月，3月，4月，5月，10月和11月。從兩圖中還可以看出，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卻轉(zhuǎn)移到了10月。

綜上得出以下結(jié)論：長江三角洲地區(qū)污染最高發(fā)季節(jié)為冬季，其次為春季，再次為秋季，最少發(fā)生的季節(jié)為夏季。從長江三角洲整個地區(qū)來看，污染出現(xiàn)最多的月份是11 月，而7、8、9 月則是污染出現(xiàn)較少的月份。

2.2.2 年變化特征

將2011～2012年長江三角洲地區(qū)16個城市的年污染日百分比進行對比（表7和圖6）可以看出，2012年較2011年除紹興、合肥、南通、寧波、溫州和鎮(zhèn)江6個城市的年污染日百分比有了大于2%的變化之外，其余11個城市的年污染日百分比變化都小于2%，16個城市中蘇州、杭州、上海、臺州、合肥、寧波、溫州和湖州8個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個城市的年污染日百分比有所上升，其中鎮(zhèn)江上升最多，上升了5.18%。單獨分析每個城市，很難發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

但從長江三角洲整個地區(qū)的角度來分析，從圖1、圖2長江三角洲地區(qū)空氣質(zhì)量狀況可以看出，2012年16個城市空氣污染指數(shù)（API）達到優(yōu)良等級的總?cè)諗?shù)所占百分比，較2011年都有所上升，分別由18.99%、71.72%上升到20.15%、74.14%。16個城市的年污染總?cè)諗?shù)也由2011年的507 d降低到2012年的499 d，在總污染日中輕微污染日的百分比有所上升，由85.21 %上升到93.79 %，而輕度污染日、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。這表明：2012年的空氣質(zhì)量比2011年的要好很多。

表7 2011～2012年長江三角洲地區(qū)16市的年污染日數(shù)及所占百分比

圖6 2011～2012年長江三角洲地區(qū)16市的年污染日數(shù)百分比對比

圖7 2011～2012年長江三角洲地區(qū)16市的API平均值對比

2.3 空間分布規(guī)律

2.3.1 由沿海到內(nèi)陸

從地圖上可以看出，16個城市中有些城市非?？拷Ｑ?，如上海、臺州、溫州等，而有些城市則離海洋相對很遠，如徐州、合肥等。

從年污染日百分比的角度來分析，對比2011年和2012年長江三角洲地區(qū)16個城市每個城市的年污染日百分比（圖6），可以發(fā)現(xiàn)：城市由沿海到內(nèi)陸呈現(xiàn)出年污染日數(shù)百分比升高的趨勢。但個別地區(qū)，11年數(shù)據(jù)顯示，相對靠近內(nèi)陸的城市徐州的年污染日數(shù)百分比值并不高，而相對靠近沿海的城市湖州的年污染日數(shù)百分比值卻很高。12年數(shù)據(jù)顯示，相對靠近內(nèi)陸的城市合肥、徐州的年污染日數(shù)百分比值并不高，而相對靠近沿海的城市紹興的年污染日數(shù)百分比值卻很高。

從API平均值的角度來分析，由表8和圖7可以發(fā)現(xiàn)：2011年長江三角洲地區(qū)16個城市的API平均值主要分布在60～85之間，其中合肥的API平均值最高，達到81.36，臺州的API平均值最低，為62.62，南通的API平均值次低，為62.15，上海的API平均值也很低，為63.60。2012年長江三角洲地區(qū)16個城市的API平均值主要分布在55～80之間，其中徐州的API平均值最高，達到77.82，上海的API平均值最低，為58.37，臺州的API平均值次低，為59.32。綜合2年的API平均值（圖8）可以看出，內(nèi)陸城市比沿海城市的API平均值要高很多。但個別的2011年徐州的API平均值卻相對不高，而溫州的API平均值卻相對很高；2012年湖州的API平均值相對很高。從總的趨勢來看，長江三角洲整個地區(qū)的API平均值由沿海到內(nèi)陸逐漸上升且2012年比2011年要低，這說明長江三角洲地區(qū)的空氣污染呈現(xiàn)出從內(nèi)陸到沿海逐漸下降的趨勢，而且長江三角洲地區(qū)的空氣質(zhì)量2012年較2011年有所好轉(zhuǎn)。

表8 2011～2012年長江三角洲地區(qū)16市的API平均值

圖8 2011年（a）和2012年（b）長江三角洲地區(qū)16市的API平均值對比

2.3.2 由南向北

經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計研究表明，由南向北未發(fā)現(xiàn)明顯的變化規(guī)律。

3 結(jié)論

2011～2012年對長江三角洲地區(qū)空氣質(zhì)量的變化特點進行統(tǒng)計分析，總結(jié)如下。

（1）長江三角洲地區(qū)的空氣質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)，2012年較2011年優(yōu)良天數(shù)增多，作為首要污染物的PM10污染程度有所減輕，空氣污染呈顯著下降趨勢。

（2）冬季是污染最高發(fā)季節(jié)，春季其次，秋季再次，夏季為最少發(fā)生的季節(jié)。

（3）11月是污染出現(xiàn)最多的月份，污染出現(xiàn)較少的月份是7、8、9月。

（4）長江三角洲地區(qū)的空氣污染由內(nèi)陸到沿海呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，但由南向北無顯著規(guī)律。

[1] 雷正翠，董芹，霍焱，等．常州城市空氣質(zhì)量變化特征及其與氣象條件的關(guān)系．中國氣象學(xué)會2008年年會大氣環(huán)境監(jiān)測、預(yù)報與污染物控制分會場論文集，2008，295～299

[2] 德慶卓嘎，假拉，次仁．拉薩市區(qū)近十年空氣污染等級與氣象條件關(guān)系的分析．Proceedings of Conference on Environmental Pollution and Public Health（CEPpH2011），2011，183～187