沈阳市大气和污染特征(2)
统计2019年沈阳市各季节空气质量等级,空气质量四季分布天数如表3所示.从表3中可以看出,2019年沈阳市全年空气质量达到优、良的天数共284 d,其中优为70 d,良为214 d.全年轻度及以上污染天气共81 d,其中轻度污染61 d,在四季均有发生;中度污染13 d,在夏季没有体现;重度污染6 d,只在春、冬季节发生;严重污染1 d,只发生在春季.
表3 2019年四季空气质量等级分布天数Table 3 The distribution days of air quality levels in the four seasons of 2019 d季节优良轻度污染中度污染重度污染严重污染春夏秋冬全年7
2019年空气质量四季分布天数百分比如图1所示,从图中可以看到,全年空气质量以良为主导,占全年天数的58.6%.春季和冬季以良为主导天气分别占本季节天数的69.5%和61.1%,夏季和秋季以良为主导天气分别占本季节天数的51.1%和52.7%,同时,夏秋季节优也占较大比例,分别为28.3%和30.8%.2019年各季节空气质量优级占比从大到小排列分别为:秋季(30.8%)、夏季(28.3%)、春季(10.9%)、冬季(6.7%).
图1 2019年空气质量四季分布天数百分比Fig.1 The percentage distribution of air quality levels in the four seasons of 2019
2.2 2019年沈阳市污染天气中常规污染物相关性分析
为了解6种常规污染物(分别为SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5)对污染天气的贡献情况,分析了2019年全年污染天气中AQI与各污染物质量浓度的相关性,结果如表4所示.
表4 2019年污染天气AQI与各污染物日均质量浓度相关性Table 4 The correlation between the polluted weather AQI and the average daily mass concentration of pollutants in 2019污染物质量浓度AQI春季夏季秋季冬季全年ρ**0.503***0.689**ρ**0.701****0.827**ρ**ρCO0.472*0.580****0.505**ρ**0.443**ρ**注: **表示在0.01水平(双侧)上显著相关; *表示在0.05水平(双侧)上显著相关.
从表4中可以看出,在各季节的污染天气中,春季AQI与PM10呈极强正相关(0.885),与PM2.5呈强正相关(0.603);夏季AQI与O3呈极强正相关(1.000),说明夏季的首要污染物为O3,原因是夏季有利于臭氧形成光化学反应,此外与PM10也呈强正相关性(0.701);冬季AQI与PM2.5(0.996)及PM10(0.941)均呈极显著正相关,与CO(0.651)和NO2(0.619)呈强正相关,有研究表明秸秆焚烧对大气中的 CO、PM2.5以及NO2质量浓度的变化均有显著影响[11].从全年的污染天气来看,AQI与PM10呈极强正相关(0.827),与PM2.5呈强正相关(0.689),可见PM10和PM2.5分别是2019年沈阳市污染天气的首要污染物.原因为PM2.5主要来自燃烧过程,对冬季和春季(3月)采暖期的影响较大,对夏秋季节无太大影响;而PM10包括PM2.5,除了上述来源以外,扬尘、材料破碎碾磨等也是PM10的重要来源,对全年均有影响,因此PM10的相关性系数更大些.
2.3 2019年沈阳市PM2.5和PM10超标天数统计分析
为分析2019年PM2.5和PM10的污染情况,统计了全年PM2.5和PM10日均值样本超标数和超标率,结果如表5所示.从表中可以看出,2019年沈阳市PM2.5和PM10日均质量浓度超标最严重的季节均为冬季,超标率分别为30.0%和15.6%,尤其是PM2.5在冬季的超标率甚至超过其他3个季节超标率的总和,而夏季没有出现PM2.5和PM10日均质量浓度超标现象,可见冬季采暖是造成颗粒物污染严重的重要原因之一[12];同时 PM2.5全年超标率接近PM10的2倍,从全年来看,2019年沈阳市大气中PM2.5污染情况更为严重.
表5 2019年PM2.5和PM10日均值超标样本Table 5 The samples of over-standard daily average values of PM2.5and PM10in 2019季节样本超标数/个样本超标率/%春夏0000秋949.94.4冬.015.6全年.17.7
2.4 2019年沈阳市PM2.5和PM10月变化特征
2019年沈阳市PM2.5和PM10质量浓度在各月份的变化趋势特征曲线如图2所示.从图中可以看到,PM2.5和PM10月平均质量浓度变化趋势相似,但PM2.5质量浓度比PM10质量浓度变化小.PM2.5质量浓度变化特征如下:1—2月PM2.5质量浓度有所上升,2—6月PM2.5质量浓度持续呈下降趋势,7月出现增大现象,8月降到最低点后开始上升,直至11月有所下降,在12月又呈现大幅度上升.沈阳市PM2.5月平均质量浓度最大值出现在2月,最小值出现在8月.分析原因主要为沈阳市11月初到3月末正值采暖期,对燃煤的需求量增加,污染物排放较多,同时冬季气温较低,道路结冰,车辆行驶缓慢,路面滞留时间延长[13],也是此期间PM2.5质量浓度偏高的原因.有研究表明[14],春节期间烟花爆竹的燃放也是导致城市PM2.5质量浓度升高的原因之一.而11月出现的PM2.5质量浓度异常情况,可能与气象因素有关.
图2 2019年PM2.5和PM10月均质量浓度变化Fig.2 Changes in monthly average mass concentration of PM2.5and PM10in 2019
PM10质量浓度变化特征如下:1—2月PM10质量浓度呈下降趋势,2—3月PM10质量浓度有所回升,3—6月PM10质量浓度急剧降低,6月之后呈锯齿状增加,在10月和12月达到2个小高峰.PM10月平均质量浓度最大值出现在1月,最小值出现在8月,二者差值超80 μg·m-3.分析原因主要为沈阳市3、4月常出现风沙天气,携带大量颗粒物,地面扬尘导致PM10质量浓度偏高.6—8月PM10质量浓度相对较低,其原因主要为沈阳市天气在此时期内一般晴朗温和,颗粒物扩散条件好,首要污染物为O3.此结果与白璐[15]研究结果一致.
文章来源:《大气与环境光学学报》 网址: http://www.dqyhjgxxb.cn/qikandaodu/2021/0726/525.html