徐 萌,張春鑫,徐 林,張 然,支嘉健

(畢節(jié)市環(huán)境監(jiān)測中心站，貴州 畢節(jié) 551700)

隨著城市工業(yè)化的快速發(fā)展，SO2、氮氧化合物(NOx)、臭氧(O3)、CO和大氣中的細(xì)顆粒物(PM10、PM2.5)已經(jīng)成為影響城市大氣環(huán)境質(zhì)量的重要污染物，由于它們對(duì)全球氣候變化的影響、對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害以及對(duì)人類生產(chǎn)生活和人體健康造成嚴(yán)重威脅的效應(yīng)，引起了各國政府的關(guān)注，也成為環(huán)境學(xué)家研究的熱點(diǎn)[1-2]。近年來大氣污染源增加對(duì)社會(huì)帶來的壓力與大氣環(huán)境保護(hù)措施間的相互作用是驅(qū)動(dòng)我國環(huán)境空氣質(zhì)量變化的主要因素。目前已有研究表明，我國主要通過測定SO2、NOx和可吸入顆粒物(PM10)濃度的大小來衡量城市環(huán)境空氣質(zhì)量的優(yōu)良度[3-4]。在國內(nèi)，已有不少學(xué)者基于大氣污染物實(shí)際觀測數(shù)據(jù)或利用模式對(duì)城市環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行研究，如辛金元等[5]利用2008年北京奧運(yùn)會(huì)期間北京及周邊地區(qū)大氣污染物濃度的觀測數(shù)據(jù)，對(duì)奧運(yùn)會(huì)前后北京及周邊地區(qū)大氣污染物濃度的變化進(jìn)行了分析；杜吳鵬等[6]對(duì)石家莊夏秋季節(jié)大氣污染物濃度進(jìn)行了觀測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)除NOx外，其他大氣污染物均有濃度超標(biāo)的情況出現(xiàn)；韓素芹等[7]對(duì)天津大氣污染物日變化進(jìn)行了WRF-Chem數(shù)值模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CO、NOx、O3、PM2.54種大氣污染物具有明顯的時(shí)空變化特征。另外，在我國武漢[8]、南京[9]、深圳[10]、上海[11]和廣州[12]等特大城市也開展了類似的研究，但這些研究主要集中于京津冀、長江中下游、珠江三角洲等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)中的大型城市，而對(duì)我國南方，尤其是西南地區(qū)中小城市大氣污染物的相關(guān)研究鮮有報(bào)道。

貴州省位于中國西南腹地，畢節(jié)市地處貴州省西北部，是全國唯一一個(gè)以“開發(fā)扶貧、生態(tài)建設(shè)”為主題的試驗(yàn)區(qū)，作為貴州金三角之一，該地區(qū)地處川、滇、黔三省結(jié)合部，東靠貴陽，南連安順，西鄰云南，北接四川，是烏江、北盤江、赤水河發(fā)源地，屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，具有西南地區(qū)中小城市大氣污染的典型特征。為此，本文以畢節(jié)市城區(qū)為研究區(qū)，利用畢節(jié)市區(qū)2015年的SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO和O36種大氣污染物濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)和氣象因子數(shù)據(jù)，對(duì)畢節(jié)市區(qū)大氣污染物濃度的月、季、年平均變化特征以及大氣污染物濃度之間、大氣污染物濃度與氣象因子之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析，以掌握畢節(jié)市環(huán)境空氣污染現(xiàn)狀及其影響因素，評(píng)價(jià)其空氣質(zhì)量總體狀況以及大氣污染物濃度的變化趨勢，為政府管理部門決策以及開展城市空氣污染健康危害評(píng)估提供參考。

1 材料與方法

1. 1 觀測地點(diǎn)

畢節(jié)市城區(qū)分別于2007年、2009年安裝了環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其中有2個(gè)國控站，分別為位于天河路八中站(東經(jīng)105°17′11″，北緯27°18′45″)和位于學(xué)院路畢節(jié)學(xué)院站(東經(jīng)105°18′36″，北緯27°17′25″)(見圖1)，附近無高大建筑和典型污染源，符合探測環(huán)境的要求。

圖1 畢節(jié)市城區(qū)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)位置圖Fig.1 Location of the automatic air monitoring stations of Bijie City注：上藍(lán)色點(diǎn)為八中站，下藍(lán)色點(diǎn)為畢節(jié)學(xué)院站

1. 2 大氣污染物和氣象數(shù)據(jù)來源

本次在畢節(jié)市城區(qū)在線監(jiān)測的主要大氣污染物為SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO和O3，在線監(jiān)測所使用的儀器均為美國熱電公司生產(chǎn)的環(huán)境設(shè)備，監(jiān)測時(shí)間為2015年1月1 日至12月31日。其中，采用43i型紫外熒光法SO2分析儀測定SO2的濃度，最低檢測限為0.5 ppb；采用42i型化學(xué)發(fā)光法NO-NO2-NOx分析儀測定NO2的濃度，最低檢測限為0.5 ppb；采用5030i型β射線法和微量振蕩天平法環(huán)境顆粒物監(jiān)測儀測定PM10和PM2.5的濃度，最低檢測限為0.06 μg/m3；采用49i型紫外光度法O3分析儀，測定O3的濃度，最低檢測限為0.5 ppb；采用48i型非分散紅外吸收法CO分析儀測定CO的濃度，最低檢測限為0.5 ppm。所有儀器在監(jiān)測期間每3個(gè)月標(biāo)定一次，以減少儀器造成的系統(tǒng)誤差。

2015年畢節(jié)市地面氣象數(shù)據(jù)(氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)速)由畢節(jié)市氣象局提供。

1. 3 數(shù)據(jù)處理

本文利用Excel2010對(duì)各測定指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算與數(shù)據(jù)整理，利用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行單因素方差分析，并進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析和線性回歸分析；采用Excel和Origin8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖。

2 結(jié)果與討論

2. 1 畢節(jié)市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量特征分析

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》(HJ 633—2012)，采用空氣質(zhì)量指數(shù)(Air Quality Index,AQI)來評(píng)價(jià)城市的環(huán)境空氣質(zhì)量，其具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 城市環(huán)境空氣質(zhì)量的劃分標(biāo)準(zhǔn)

空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)越大，對(duì)應(yīng)的級(jí)別越高，說明大氣污染越嚴(yán)重，對(duì)人體健康的影響也越明顯。

根據(jù)畢節(jié)市區(qū)2015年大氣污染物濃度的監(jiān)測數(shù)據(jù)，本文繪制了畢節(jié)市區(qū)2015年每月空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)所占比例的變化趨勢圖，見圖2。

圖2 畢節(jié)市區(qū)2015年每月空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)所占 比例的變化趨勢圖Fig.2 Change trend of the percentages of days with good to moderate air quality of Bijie City in 2015

由圖2可見：畢節(jié)市區(qū)2015年4～9月份空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)所占比例均為100%；空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)所占比例最低的月份為1月份，空氣質(zhì)量未達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)多達(dá)12 d，空氣質(zhì)量優(yōu)良達(dá)標(biāo)率僅為61.3%，其次是12月份和3月份，空氣質(zhì)量未達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)各有2 d，空氣質(zhì)量優(yōu)良達(dá)標(biāo)率都為93.5%。全年監(jiān)測365 d，空氣質(zhì)量未達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)為18 d，空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)所占比例為95.1%。

根據(jù)畢節(jié)市區(qū)2015年大氣污染物濃度的監(jiān)測數(shù)據(jù)(以質(zhì)量濃度計(jì)，下同)，SO2、NO2、PM10和PM2.5的年平均濃度分別為(15.59±8.49) μg/m3、(24.24±8.01) μg/m3、(47.28±28.85) μg/m3、(31.86±20.85) μg/m3，均達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)年平均濃度限值的要求，大氣中主要污染物是PM10和PM2.5，這與我國大多數(shù)城市環(huán)境空氣中的首要污染物一致[13]。畢節(jié)市區(qū)大氣污染物濃度的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，夏季和秋季的空氣質(zhì)量顯著優(yōu)于春季和冬季，春季和冬季空氣質(zhì)量優(yōu)良的平均達(dá)標(biāo)率分別為96.1%和83.7%，而夏季和秋季空氣質(zhì)量優(yōu)良的平均達(dá)標(biāo)率分別為100%和98.9%。

2. 2 畢節(jié)市區(qū)大氣污染物濃度的月變化特征分析

畢節(jié)市區(qū)2015年大氣污染物濃度的月變化特征，見圖3。

由圖3可以看出：

(1) 畢節(jié)市區(qū)大氣中SO2濃度的月變化呈單谷變化趨勢[圖3(a)]， 在冬季1月份SO2濃度最大，其值為(25.2±7.8) μg/m3，12月份次之，其值為(18.7±6.2) μg/m3，谷底出現(xiàn)在夏季的6月份，其值為(10.8 ±2.7) μg/m3。其原因除了冬季化石燃料的燃燒排放外，還與氣象因素有關(guān)，如冬季大氣層結(jié)穩(wěn)定、靜風(fēng)頻率高等因素都不利于大氣污染物的擴(kuò)散和消除，而夏季降雨量和空氣濕度大，大氣污染物受雨水沖洗稀釋，其濃度會(huì)大幅度下降[14-15]。

圖3 畢節(jié)市區(qū)2015年大氣污染物濃度的月變化物征Fig.3 Variation characteristics of monthly average concentrations of the atmospheric pollutants of Bijie City in 2015

(2) 畢節(jié)市區(qū)大氣中NO2濃度的月變化具有典型的單谷變化特征[圖3(b)]，1月份NO2濃度最高，其值為(31.7±7.9) μg/m3，2月份逐漸下降，在6月份時(shí)達(dá)到谷底，其值為(17.8±5.6) μg/m3，而后又逐漸上升，12月份時(shí)NO2濃度又增加到(27.6±6.1) μg/m3。其原因主要與冬季(12月、1月、2月)供暖所用的化石燃料的燃燒、光化學(xué)轉(zhuǎn)化以及濕沉降有關(guān)[16]。

(3) 畢節(jié)市區(qū)大氣中PM10和PM2.5濃度的變化趨勢相似，月平均濃度變化有較強(qiáng)的季節(jié)特征，近似呈“V型”[見圖3(c)、圖3(d)]?？傮w上從月份來看，PM10和PM2.5濃度都是在1、2月份相對(duì)全年較高，其中1月份PM10和PM2.5最高值分別為(77.8±46.1) μg/m3和(59.0±34.6) μg/m3，從4月份開始下降，一直到6月份其濃度值達(dá)到谷底，而后各月份的PM10和PM2.5濃度值又開始上升，到12月份又達(dá)到較高值。其原因主要是由于冬季采暖化石燃料燃燒多且干燥少雨，大氣層結(jié)穩(wěn)定，從而導(dǎo)致大氣污染物垂直輸送受到抑制與對(duì)流擴(kuò)散減緩[17]，因而冬季大氣中污染物PM10和PM2.5的濃度較高。

(4) 畢節(jié)市區(qū)大氣中O3濃度的月平均變化波動(dòng)較大[見圖3(e)]，O3濃度最大值出現(xiàn)在春季的4月份，其值為(111.7±27.8) μg/m3，其次為夏季的7月份，其值為(106.7±23.5) μg/m3，O3濃度最低值出現(xiàn)在12月份，其值為(49.6±19.3) μg/m3，本研究結(jié)果與潘月云等[18]對(duì)廣東省大氣污染研究得出的結(jié)果相似。已有研究表明，對(duì)流層O3的產(chǎn)生主要來自光化學(xué)反應(yīng)[19]，O3濃度變化速率與太陽紫外線輻射強(qiáng)度、揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)及NOx等物質(zhì)密切相關(guān)[20]。4月份畢節(jié)地區(qū)溫度升高較快，太陽輻射加強(qiáng)，有利于生成O3的光化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，此外植被在這個(gè)時(shí)期大量萌發(fā)，能產(chǎn)生大量VOCs(O3的前體物質(zhì))[21]，因此這個(gè)時(shí)期O3濃度較高；7月份雖然溫度高、太陽輻射強(qiáng)，但雨水充足，大氣中液態(tài)水含量處于全年最高，已有研究表明液態(tài)水含量是影響大氣中O3濃度下降的最關(guān)鍵因子[22]；秋季過后隨著溫度降低，太陽輻射減弱，生成O3的光化學(xué)反應(yīng)速率減緩，所以O(shè)3濃度最低值主要出現(xiàn)在冬季較冷的12月份。

(5) 畢節(jié)市區(qū)大氣中CO濃度的月平均變化趨勢與SO2濃度相同，均呈單谷變化趨勢[見圖3(f)]，其中CO濃度最大值出現(xiàn)在1月份，其值為(1.46±0.22) mg/m3，12月份次之，其值為(1.32±0.15) mg/m3，谷底出現(xiàn)在夏季的6月份，其值為(0.85±0.13) mg/m3。其原因主要是由于冬季幾個(gè)月含碳燃料不完全燃燒的排放，以及溫度過低而不利于光化學(xué)通量的增強(qiáng)，導(dǎo)致無法降低大氣中CO的濃度[23]；而6月份畢節(jié)地區(qū)溫度高，含碳等燃料使用少，且高溫使CO的氧化速率加快，使其在空氣中的濃度降低。

2. 3 畢節(jié)市區(qū)大氣污染物濃度的季節(jié)變化特征分析

根據(jù)氣象學(xué)方法將畢節(jié)市四季劃分為春季(3月1日—5月31日)、夏季(6月1日—8月31日)、秋季(9月1日—11月30日)、冬季(12月1日—2月28日)，得以畢節(jié)市2015年6種大氣污染物在各季節(jié)及全年的平均濃度,并將各大氣污染物濃度與《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)中一級(jí)和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的濃度限值進(jìn)行比較，詳見表2。

表2 畢節(jié)市2015年大氣污染物濃度季節(jié)及全年均值統(tǒng)計(jì)(單位：μg/m3)

注：表中同行不同小寫字母(a、b、c、d)表示差異顯著(p<0.05)。

由表2可以看出：

(1) 畢節(jié)市區(qū)大氣中SO2濃度的季節(jié)變化為冬季最高[(21.47±12.28) μg/m3]、夏季最低[(11.47±3.98) μg/m3]，且四季差異性顯著(p<0.05)，該研究結(jié)果與鄭鳳魁對(duì)昆明市[24]和黃璐等[25]對(duì)瀘州市大氣中SO2的研究結(jié)果相似。其原因是畢節(jié)地區(qū)屬北亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，夏季高溫多雨加之大氣氧化性強(qiáng)，加快了SO2轉(zhuǎn)換形成硫酸鹽的速度，大氣污染物受大雨沖洗稀釋，其濃度會(huì)大幅度下降；冬季畢節(jié)地區(qū)受少量北方冷氣流和西南暖氣團(tuán)的影響，云層低而薄，加之時(shí)常發(fā)生的逆溫層抑制了端流的發(fā)展，大氣常處于穩(wěn)定狀態(tài)，不利于大氣污染物的稀釋與擴(kuò)散[26]。畢節(jié)市區(qū)大氣中SO2濃度年平均值為(15.59±8.49) μg/m3，低于我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的SO2濃度年平均限值(20 μg/m3)，比2015年之前的SO2濃度年平均值[27]都有所降低。

(2) 畢節(jié)市區(qū)大氣中PM10與PM2.5濃度的季節(jié)變化特征相同且均為冬季最高[(62.93±40.48) μg/m3、(46.61±30.39) μg/m3]，春季次之[(50.47±23.81) μg/m3、(31.78±14.84) μg/m3]，秋季[(40.42±21.09) μg/m3、(26.87±13.59) μg/m3]和夏季[(35.54±16.43) μg/m3、(22.44±9.87) μg/m3]較低，冬季與其他三個(gè)季節(jié)之間的差異性顯著(p<0.05)，而夏季與秋季之間的差異性不顯著(p>0.05)，該研究結(jié)果與張羽等[28]對(duì)湛江市大氣中PM10和魏玉香等[29]對(duì)南京市大氣中PM2.5污染特征的研究結(jié)果相似。畢節(jié)市區(qū)大氣中PM10和PM2.5濃度的年平均值依次為(47.28±28.85) μg/m3、(31.86±20.85) μg/m3，分別超過我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的年平均限值(40 μg/m3、15 μg/m3)的18.2%、112.4%，但均低于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的年平均限值(70 μg/m3、35 μg/m3)。

(3) 畢節(jié)市區(qū)大氣中NO2和CO濃度的季節(jié)變化特征相同，都是冬季最高，其值分別為(28.23±8.93) μg/m3和(1.22±0.37) mg/m3，春季次之[(24.79±6.55) μg/m3、(1.06±0.24) mg/m3]，夏季最低[(21.59±7.8) μg/m3、(0.91±0.22) mg/m3]，夏季與冬季之間差異性顯著(p<0.05)，但夏季與秋季之間的差異性不顯著(p>0.05)。其原因是：①不同季節(jié)NO2和CO的排放量不同，表現(xiàn)為夏季低、冬季高；②夏秋季節(jié)畢節(jié)地區(qū)雨水多、空氣濕度大，對(duì)大氣污染物有一定的清除效果，而冬天空氣干燥，大氣層結(jié)穩(wěn)定，溫度低且大氣氧化性弱，能參與光化學(xué)反應(yīng)的NO2和CO較少，容易造成大氣污染物NO2和CO的積累[30]。畢節(jié)市區(qū)大氣中NO2濃度年平均值為(24.24±8.01) μg/m3，未超過我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)年平均限值(40 μg/m3)。

(4) 畢節(jié)市區(qū)大氣中O3濃度的季節(jié)變化最高為春季[(105.56±31.8) μg/m3]，夏季次之[(94.31±31.59) μg/m3]，冬季最低[(63.71±26.04) μg/m3]，且春季與其他三個(gè)季節(jié)之間的差異性顯著(p<0.05)，該研究結(jié)果與劉新春等[31]對(duì)新疆塔克拉瑪干沙漠和安俊琳等[32]對(duì)北京市大氣中O3濃度的研究結(jié)果有所差異。大量研究表明，北方城市地區(qū)夏季O3濃度都較其他三個(gè)季節(jié)高，因?yàn)楸狈较募局脖幻?，能產(chǎn)生大量O3前體物質(zhì)——揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)[21]，且夏季太陽輻射強(qiáng)烈，加快了大氣光化學(xué)反應(yīng)，利于更多的O3生成；但畢節(jié)市區(qū)春季大氣中O3濃度最高，這是因?yàn)楫吂?jié)夏季與春季溫度差異不大，太陽輻射強(qiáng)度相當(dāng)，加之夏季雨水充沛，對(duì)O3有著淸除作用。

綜上可見，畢節(jié)市區(qū)2015年各季節(jié)大氣污染物SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO的濃度均為冬季最高、夏季最低，這是因?yàn)槎救∨拇罅康幕剂?、春運(yùn)期間交通運(yùn)輸量急劇增加等導(dǎo)致其含量增加；而大氣中O3濃度均為春季最高、冬季最低。

2. 4 畢節(jié)市區(qū)大氣污染物濃度之間的相關(guān)性分析

為了解畢節(jié)市區(qū)大氣中各污染物之間的相關(guān)性，對(duì)畢節(jié)市2015年6種大氣污染物濃度之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析，其分析結(jié)果見表3。

表3 畢節(jié)市2015年6種大氣污染物濃度間的相關(guān)性分析結(jié)果

注：r表示相關(guān)系數(shù)；“*”表示顯著水平(p<0.05)；“**”表示極顯著水平(p<0.01)。

由表3可知，畢節(jié)市區(qū)大氣污染物SO2、NO2、CO濃度與顆粒物PM10、PM2.5濃度之間兩兩呈極顯著正相關(guān)性(p<0.01)，表明這5種大氣污染物具有同源性，因?yàn)檫@些污染物主要來自化石燃料燃燒和汽車尾氣的排放[33]；大氣污染物O3濃度與SO2、NO2、CO濃度之間呈極顯著負(fù)相關(guān)性(p<0.01)，其與PM2.5濃度之間呈顯著負(fù)相關(guān)性(p<0.05)，其與PM10濃度之間無相關(guān)性，該研究結(jié)果與薛蓮等[34]對(duì)深圳市和王海燕等[35]對(duì)呼和浩特市大氣污染特征的研究結(jié)果相似。

PM2.5是導(dǎo)致霧霾天氣的主要原因[36]，相關(guān)性分析表明PM2.5濃度與PM10、SO2、NO2、CO濃度之間呈極顯著正相關(guān)性，而其與O3濃度之間呈顯著負(fù)相關(guān)性。為了進(jìn)一步了解PM2.5與其他5種大氣污染物之間的相關(guān)關(guān)系，本文利用SPSS軟件對(duì)PM2.5濃度和其他5種大氣污染物濃度之間進(jìn)行了多元線性回歸分析，其分析結(jié)果見表4。

表4 PM2.5濃度與其他大氣污染物濃度之間的多元線性回歸分析結(jié)果

由表4可知，SO2、PM10、NO2、O3、CO 5種大氣污染物非標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)B分別為0.130、0.747、0.255、-0.077和0.678，回歸系數(shù)B的顯著性水平Sig.基本上小于0.05，可以認(rèn)為自變量對(duì)因變量有顯著影響。因此，其多元線性回歸模型方程為

PM2.5=2.718+0.130SO2+0.747PM10+0.255NO2-0.077O3+0.678CO

(n=365，R2=0.961，p<0.0001)

R2值越大，所反映的自變量與因變量的共變量比率越高，回歸模型方程與數(shù)據(jù)的擬合程度越好；相關(guān)系數(shù)R為0.980，表明該回歸模型方程可以解釋98%的5種對(duì)應(yīng)大氣污染物與PM2.5的關(guān)系。

該回歸模型方程的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5可知，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量的值Sig=0.000<0.005，說明上述多元線性回歸模型非常顯著、可信、有效，可以反映PM2.5濃度與大氣污染物SO2、PM10、NO2、O3、CO濃度之間的相關(guān)關(guān)系。

表5 回歸模型的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果

2.5 畢節(jié)市區(qū)大氣污染物濃度與氣象因子之間的相關(guān)性分析

氣象條件是影響近地面大氣中各污染物濃度的重要因素之一[37]。6種大氣污染物濃度與氣象因子數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性分析結(jié)果，見表6。

表6 大氣污染物濃度與氣象因子之間的相關(guān)性分析結(jié)果

由表6可知，氣壓與大氣污染物SO2、NO2、CO、PM10濃度之間呈顯著正相關(guān)性，其與O3濃度之間呈極顯著負(fù)相關(guān)性，該研究結(jié)果與楊瑩等[38]的研究結(jié)果相似；溫度與SO2、NO2、CO 濃度之間呈極顯著負(fù)相關(guān)性(p<0.01)，其與PM10、PM2.5濃度之間呈顯著負(fù)相關(guān)性(p<0.05)，其與O3濃度之間呈極顯著正相關(guān)性，且相關(guān)性系數(shù)最大(r=0.501)，說明溫度對(duì)大氣中O3濃度的影響較大，這是因?yàn)闅鉁貢?huì)影響太陽輻射強(qiáng)度，從而影響O3的產(chǎn)生；本研究中除相對(duì)濕度與CO濃度無顯著相關(guān)性外，其與其他大氣污染物濃度之間均呈顯著負(fù)相關(guān)性，說明較高的相對(duì)濕度不利于大多數(shù)大氣污染物的生成和積累[31,39]，這是因?yàn)镃O極難溶于水，在濕沉降中難以被清除；風(fēng)速與大氣污染物SO2、NO2、CO、PM10、PM2.5濃度之間呈極顯著負(fù)相關(guān)性，因?yàn)轱L(fēng)對(duì)空氣中污染物有稀釋擴(kuò)散和運(yùn)輸?shù)淖饔肹40]，因此其與O3濃度之間呈極顯著正相關(guān)性(p<0.01)，該研究結(jié)果與王濤等[41]對(duì)無錫市大氣污染特征的研究結(jié)果不一致，這是因?yàn)榇箫L(fēng)引起了O3的動(dòng)力輸送，雖然紫外輻射才是影響O3生成的關(guān)鍵性因素，但氣流來源不同也是影響大氣污染物濃度的一個(gè)重要因素[42]。

3 結(jié) 論

(1) 畢節(jié)市區(qū)2015年空氣質(zhì)量總體良好，空氣優(yōu)良天數(shù)占95.1%，該市的主要大氣污染物為 PM10和PM2.5；夏季和秋季的空氣質(zhì)量顯著優(yōu)于春季和冬季。

(2) 畢節(jié)市區(qū)大氣污染物SO2、PM10、NO2、PM2.5、CO的月濃度變化趨勢相同，都呈“V”型單谷變化特征，而O3的月濃度則為單峰變化趨勢；大氣污染物SO2、PM10、NO2、PM2.5、CO濃度的季節(jié)變化為冬季最高、夏季最低，O3濃度的季節(jié)變化則為春季最高、冬季最低，且季節(jié)之間的差異性顯著(p<0.05)；PM10和PM2.5濃度的年平均值均超過我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的年平均限值，SO2和NO2濃度的年平均值均未超過國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)年平均限值。

(3) 畢節(jié)市區(qū)大氣污染物濃度之間的相關(guān)性分析結(jié)果表明：大氣污染物SO2、NO2、CO 濃度與顆粒物PM10、PM2.5濃度之間兩兩呈極顯著正相關(guān)性(p<0.01)，其與O3濃度之間呈極顯著負(fù)相關(guān)性(p<0.01)；O3濃度與SO2、NO2、CO濃度之間呈極顯著負(fù)相關(guān)性(p<0.01)；PM2.5濃度與PM10、SO2、NO2、CO濃度之間呈極顯著正相關(guān)性，而其與O3濃度之間呈顯著負(fù)相關(guān)性。多元線性回歸分析得出PM2.5濃度與其他大氣污染物濃度之間的多元線性回歸模型方程為：PM2.5=2.718+0.130SO2+0.747PM10+0.255NO2-0.077O3+0.678CO。

(4) 畢節(jié)市區(qū)大氣污染物濃度與氣象因子之間的相關(guān)性分析結(jié)果表明：氣壓與SO2、NO2、CO、PM10濃度之間呈顯著正相關(guān)性，其與O3濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)性；溫度與SO2、NO2、CO濃度之間呈極顯著負(fù)相關(guān)性，其與PM10、PM2.5濃度之間呈顯著負(fù)相關(guān)性(p<0.05)，其與O3濃度之間呈極顯著正相關(guān)性，且相關(guān)系數(shù)最大(r=0.501)；相對(duì)濕度與大氣污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3濃度之間呈顯著負(fù)相關(guān)性，其與CO濃度無相關(guān)性；風(fēng)速除與O3濃度呈極顯著正相關(guān)性外，與其他大氣污染物濃度之間均呈極顯著負(fù)相關(guān)性。