2005～2012年山东中南部四大城市大气环境质量状况分析

1、20052012 年山东中南部四大城市大气环境质量状况分析张泽，徐跃通（山东师范大学人口资源与环境学院，济南）摘要：根据济南、淄博、泰安、济宁四市20052012 年空气质量日报数据，运用统计分析的方法，对四市空气污染指数（API） 月、季节变化特征与年变化趋势、首要污染物及空气质量等级等进行了统计分析对比，并简单说明了API与环境空气质量指数（AQI）之间的优缺。研究结果表明：（1）泰安空气质量总体优于淄博、济宁和济南，济南空气质量最差；（2）四城市具有明显而相似的 API 月、季节变化特征，具体表现为 7、8 月份 API 月均值相对较低，1、2、11、12 月份 API月均值相对较高，其

2、次，API 季节变化特征说明，四市冬季空气质量最差，其次是春季和秋季，夏季空气质量最好，API季节均值最低；（3）泰安、济宁 API 年均值呈上升趋势，说明空气质量在逐渐恶化；济南 API 年均值整体下降，空气质量改善；淄博 API 年均值变化呈现倒 U 型变化，其年际变化最大；（4）济南、淄博、泰安、济宁首要污染物均为可吸入颗粒，8 年时间序列中所占比例均在78%以上，次要污染为二氧化硫，主要出现在冬季。关键词：大气环境质量、空气污染指数（API）、空气质量指数（AQI）Analysis on Variation Characteristics of Air Environment qual

3、ity in Four Cities in Central and southern Shandong Province during 2005 2012Zhang ze, Xu yuetong( School of Population，Resources and Environment，Shandong Normal University， Jinan ，China)Abstract: Based on air pollution index（API）of Jinnan,Zibo,Taian,Jining during the period of 2005-01-01 to 2012-12

4、-31,the monthly, seasonally variation characteristics and annual variation tendency of API in four cities was analyzed by the statistical analysis method. Furthermore, the relationship between API and AQI were analyzed. Statistic result s showed that the air quality in Taian was better than Zibo, Ji

5、ning, Jinan, the monthly and seasonal variation of API in Jinnan,Zibo,Taian,Jining are obvious and similar, and the air qualities were best in summer and worst in winter .In general, the API in Taian,Jining, were rising during 2005- 2012, that means the air quality was destroying, Jinan was in the o

6、pposite state and Zibo changed complex. Results also showed that the primary air pollutants are mainly sulfur dioxide in four cities.Key words: Air environment quality; Air Pollution Index; Air quality index随着社会经济的不断发展，人民生活水平的提高，空气质量状况逐渐为大众关注。城市人口密集、工业集中、大量消耗化石燃料，高密度的建筑群不利于污染物的扩散，大气污染问题十分严重；同时城市空气环境

7、质量关系着整个地区甚至国家的居民生活质量和经济发展, 所以受到普遍重视1-3。对于大气环境质量评价的方法较多，主要有人工神经网络法、模糊聚类法、主成分分析法和空气污染指数法等，其中以空气污染指数 API 法（Air Pollution Index）应用较为普遍4-5，并被作为 2000 2012年全国重点城市空气质量日报发布指标之一。因此，本文利用 20052012年济南、淄博、泰安、济宁市空气污染指数 API 历史资料进行四大城市空气质量状况分析，并简单介绍了新的城市空气质量日报发布指标AQI。1.资料来源及处理1. 1 资料来源本文资料来源于环境保护部数据中心公布的重点城市空气质量日报6，

8、日报发布形式为空气污染指数( API) 、首要空气污染物、空气质量级别和空气质量状况。其中，API 是一种向公众公布的、反映和评价空气质量状况的指标，API 将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式，并分级表征空气质量级别、空气质量状况及对人体健康的影响，适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。根据中国环境监测总站 2000 年颁布的城市空气质量日报技术规定，依据 API 数值将我国城市空气质量划分为 7 级（见表1）7。表1 空气质量分级标准API 空气质量级别 空气质量状况 对人体健康的影响0 50 优 可正常活动51 100 良 可正常活动101 150 1 轻微

9、污染 长期接触， 易感人群出现症状151 200 2 轻度污染 长期接触， 健康人群出现症状201 250 1 中度污染 一定时间接触后， 健康人群出现症状251 300 2 中度重污染 一定时间接触后， 心脏病和肺病患者症状显著加剧 300 重度污染 健康人群明显出现强烈症状， 提前出现某些疾病1.2资料处理采用统计计算方法，将 20052012年四个城市的空气污染指数 API 逐日监测值进行月平均、季平均、年平均，然后分析对比。处理原数据过程中发现，四市中有几年均缺失了一日的日监测数据，在 8年时间序列分析过程中影响微小，故不作进一步处理。2. API 变化特征2.1 API 月、季节变化

10、特征通过对济南、淄博、泰安、济宁 20052012年的 API 日均值计算处理，得出 4市 8年 API月均值，结果见图1。由图1可见，泰安各月份的 API均值明显低于其他三市，说明泰安空气质量总体最好在四市中；淄博空气质量趋于第二，优于济宁和济南；济南各月份整体最差，除 6、9、10 月份低于济宁，其他月份均大于三市API月均水平。济南、淄博、泰安、济宁 112月份是遵循先降低后升高趋势，符合北方城市的空气质量变化规律8，7、8 月份 API月均值相对较低，1、2、11、12 月份 API月均值相对较高，空气质量最差。5060708090100110123456789101112月份API淄

11、博API年月均值济宁API月平均值泰安API月平均值济南API月平均值 图 1 20052012年山东省中南部四城市各月份API月平均值根据山东气候特征，将一年四季划分，春季为 35月，夏季为 68月，秋季为 911月，冬季为当年 12月到次年 2月份9。表 2 统计了四城市 20052012年四季中API的平均值及其标准差。由表 2 可见，济南、淄博、泰安、济宁均具有明显的 API 季节变化特征，各市冬季平均值最高，其次是春季和秋季，夏季空气质量最好，API 均值最低。这是因为四城市是典型的北方城市，冬季采暖导致了能源消耗加剧，污染变重；另外，四城市冬季由于白天日照时数短，夜间地面长波辐射强

12、，在晴朗微风的夜晚，近地层容易形成大气逆温。而逆温层形成后会像盖子一样抑制着污染物向高空扩散所以在逆温层里空气质量往往较差。从表 2 还可以看出，各季节 API 均值反应的空气质量状况，泰安最好，济南最差，淄博和济宁相差不多；API 的波动春季和秋季济南最大，冬季泰安最大，夏季是济宁。表2 济南、淄博、泰安、济宁 API 季节变化城市春季 夏季 秋季 冬季平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差济南 85.31 7.83 75.59 5.17 81.08 10.51 95.87 7.62淄博 78.71 2.57 68.16 3.93 73.31 7.57 82.41 5

13、.70泰安 66.25 3.20 63.48 2.34 65.39 5.85 79.06 8.90济宁 76.89 1.65 73.46 8.39 79.92 4.49 82.56 6.43表 3 20052012 年四城市各级空气质量级别所占的天数及良好率分布项目各级空气质量级别所占天数/ d良好率/%级 级 大于级济南 淄博 泰安 济宁 济南 淄博 泰安 济宁 济南 淄博 泰安 济宁 济南 淄博 泰安 济宁2005 7 17 46 70 255 290 315 270 103 58 4 25 71.78 84.11 98.90 93.152006 12 10 53 36 295 300 3

14、04 302 58 55 8 27 84.11 84.93 97.81 92.602007 15 14 67 16 296 302 288 322 54 49 10 27 85.21 86.58 97.26 92.602008 4 11 63 17 291 307 291 320 71 48 11 29 80.60 86.89 96.99 92.082009 7 5 43 13 287 308 291 320 70 51 30 31 80.77 85.99 91.76 91.482010 12 3 42 12 295 315 289 318 57 46 33 34 84.34 87.36 90

15、.93 90.662011 16 6 32 14 303 315 299 313 45 43 33 37 87.64 88.19 90.93 89.842012 9 25 41 16 316 304 295 325 40 36 29 24 89.04 90.14 92.06 93.43 均值 10 11 48 24 292 305 297 311 62 48 20 29 74.05 86.77 94.52 91.982.2 API年际变化趋势表 3 山东省中南部四城市各级空气质量级别所占的天数及良好率分布。统计结果表明，济南平均每年处于级和级的天数为302 d，一年中有62 d 在级以上，空气

16、受到污染；淄博在级以上的天数为48天位居济南之后，泰安和济宁有20、29天在级以上。值得说明的是，济南在20072010年均出现2或3天的重度污染，对人们的健康影响很大。 由表 3 可见，济南空气质量良好率最高为2012年89.04%，相较最低年份2005年 71.78%，两者差距17.26%；淄博最大最小年份之间相差6.03% 。济宁各年级空气质量良好率变化很小维持稳定；泰安空气质量良好率呈下降趋势，2010年为最低年份。 图 2 呈现了 20052012 年济南、淄博、泰安、济宁 API 年均值变化。由图可见，在 8 年时间序列中，济南 API 年均值为90.5077.19，呈下降趋势；济

17、宁、泰安 API 年均值分别为 70.74 83.45和 62.25 73.97，呈上升趋势；淄博倒 U 型变化，2009 年空气质量最差，2012年空气质量最好，年际变化最大。城市空气质量波动与多方面的因素有关，其中政府的环保规划起着重要作用，如济南 20012004 年之间的良好率仅为 62.91%，在2005 年政府环保规划方案中便将大气污染防治作为重点工作来抓，采取了一系列措施如淘汰小规模燃煤锅炉、对多家重点单位实施限期治理、开展大气环境容量测算工作、强化机动车尾气污染防治的监督管理、突出扬尘控制等，因此自 2005 年开始济南空气质量逐渐提高改善10。6065707580859095

18、20052006200720082009201020112012年份API淄博API年平均值济宁API年平均值泰安API年平均值济南API年平均值图 2 济南、淄博、泰安、济宁 20052012 年API年均值变化同时，通过对 20052012 年山东省中南部四城市首要污染物天数统计。统计结果表明，四城市首要污染物都是可吸入颗粒，济南、淄博、泰安、济宁可吸入颗粒出现天数分别为2700、2545、2293、2691 天，所占比例均在 78%以上，济南与济宁更是在 92%以上；次要污染为二氧化硫，主要出现在冬季，表明空气污染呈现出风沙扬尘、烟煤型的混合污染特征。3AQI 与 API 对比分析自 2

19、013 年1 月1 日起，各直辖市、省会城市、计划单列市和京津冀、长三角、珠三角区域内的地级以上城市共74个城市，已执行新的环境空气质量标准（GB 3095-2012），并按环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）（HJ 633-2012）发布环境空气质量指数（AQI），不再按原城市空气质量日报技术规定（总站办字200026号）发布空气污染指数（API）11。AQI与原来发布的空气污染指数（API）有着很大的区别。首先是名称上的改变，由“空气污染指数”到“空气质量指数”。AQI分级计算参考的标准是新的环境空气质量标准（GB3095-2012），参与评价的污染物为细颗粒物（PM2.5）、可吸入

20、颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、臭氧（O3）、一氧化碳（CO）六项，评价因子在原SO2、NO2、PM10 三项基础上增加了O3、CO和PM2.5 ，以更好地表征环境空气质量状况，反映我国当前复合型大气污染形势；二是调整了指数分级分类表述方式，与对应级别空气状况对人体健康影响的描述更匹配；三是完善空气质量指数发布方式，将日报周期从原来的前一日12时到当日12时修改为0点到24点，实时报时间周期为 1 小时，发布频次更高，其评价结果也将更加接近公众的真实感受。4. 结论 API 适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势，体现城市大气污染状况。通过对济南、淄博、泰安、济

21、宁多年的 API 变化特征分析，得到以下结论：（1）泰安空气质量总体优于淄博、济宁和济南，济南空气质量最差。（2）四城市具有明显而相似的 API 月、季节变化特征，具体表现为 7、8 月份API月均值相对较低，1、2、11、12 月份 API月均值相对较高，其次，API 季节变化特征说明，四市冬季空气质量最差，其次是春季和秋季，夏季空气质量最好，API 季节均值最低。（3）泰安、济宁 API 年均值呈上升趋势，说明空气质量在逐渐恶化；济南 API 年均值整体下降，空气质量改善；淄博 API 年均值变化呈现倒 U 型变化，其年际变化最大。（4）济南、淄博、泰安、济宁首要污染物均为可吸入颗粒，8 年时间序列中所占比例均在78%以上，次要污染为二氧化硫，主要出现在冬季。参考文献：1 Arun Srivastava, V. K. Jain. A study to characterize the suspended p