南昌市2014-2018年空气质量评价

年份严重污染重度污染中度污染轻度污染良优总天数201412135519595361201502543196119365201613833204117366201702733203119364201800016199139354合计29331809975891810为了进一步了解南昌市空气质量的分布特征，图1给出了2014~2018年南昌市空气质量级别日数逐月分布，季节性变化明显。从图中可以看到，空气质量级别优的日数，6~8月接近峰值,经分析表明，这一部分是由于夏季空气湿度较高，各项污染物更易得到稀释和净化，尤其是颗粒物[10]；空气质量级别良的日数，6~7月为峰谷；轻度污染主要发生于5月和10~3月；而中度污染发生密集的时间段几乎与轻度污染保持一致；重度污染主要发生于12~1月；而严重污染则仅出现2d，1月和2月各1d。也就是说，秋末冬季到春初（10月至次年3月）,空气质量较差，出现轻度、中度、重度甚至严重污染的日数较多，占总污染日数的74%。图1南昌市各月份空气质量级别分布AQI指数变化图2（a）2014年空气质量指数变化图图2（b）2015年空气质量指数变化图2（c）2016年空气质量指数变化图图2（d）2017年空气质量指数变化图图2（e）2018年空气质量指数变化图参考2014-2018年逐日的空气质量指数数据制出图2（a）~（e）。综合这组图大致能够看出空气质量变化的基本特征：全年空气质量波动较大，季节性分布显著，冬天的空气状况最差，其次是秋天，当属夏季最好，7月-9月是一年中空气质量最好的时间段。污染由重到轻排列为:冬季＞秋季＞春季＞夏季；尽管南昌一直位于中部省会城市空气质量前列，五年间AQI均值一直维持在80以下，但前四年尤其是2014年污染情况最重。由图2（a）的数据分析可知，对图2（b）、2（c）、2（d）、2（e）同理可得，2014年全年平均空气质量指数为75，2015年为67，2016、2017年为68，波动幅度较小，而2018年急速下降到了58。且每年走势基本一致，从入秋以来AQI逐渐攀升，在1月份达到峰值，而后又迅速下降，到3月份时下降的速度显著减缓。五年的高峰值位于2014年1月，月平均空气质量指数为136，属于轻度污染，当月只有6d的空气质量达标，而同时段的2015年达标日数是16d，2016年达标天数为26d，2017年为21天，2018年为28天。纵观2014-2018年的整体空气质量变化趋势，2018年相较前四年空气状况好了很多。通过对南昌市逐日AQI数据的统计分析可知：2014-2018年空气质量日均指数是67，根据2012年发布的环境空气质量标准应属于良，空气质量等级为Ⅱ级。2014-2018年的空气质量就全国范围来看，属于程度较轻的。就波动情况而言，空气污染有好转的趋势。而这种现象在2018年十分显著，历史数据表明，2018年12月20号南昌市的AQI仅为25。2014-2018年空气污染物特征3.1污染物类型《环境空气质量标准》（GB3095—2012）设定了作为6项基本项目的空气污染物的浓度最低限值，“基本项目”其中包括二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、颗粒物（PM10）、颗粒物（PM2.5），要求在全国范围内实施。“其他项目”包括总悬浮颗粒物（TSP）、氮氧化物（NOx）、铅（Pb）、苯并[α]芘（B[α]P）,计四项。根据本文研究需要，在此仅分析该6项基本项目。3.2污染物的年际变化图3（a）2014-2018年NO2平均浓度变化图图3（b）2014-2018年SO2平均浓度变化图图3（c）2014-2018年CO平均浓度变化图图3（d）2014-2018年O3平均浓度变化图图3（e）2014-2018年PM2.5浓度变化图图3（f）2014-2018年PM10浓度变化图图3（a）~（f）给出了2014~2018年南昌市污染物浓度的年均变化，由图3（a）可知NO2浓度在五年间大致呈下降趋势，2018年后已明显低于环境空气质量年均浓度一级标准(GB3095-2012)。根据图3（b）可知，SO2浓度在五年间急速下降，从2014年的23.7μg/m3下降到2018年的9.2μg/m³，而自2016年以后年均浓度就已远远低于环境空气质量一级标准线(GB3095-2012)。观察图3（c）了解到，CO浓度一直维持在国家一级标准线以下且较稳定，几乎可排除此污染物作为城区首要污染物的可能。分析图3（d）可知，O3浓度一直维持在环境空气质量年均浓度一级标准(GB3095-2012)以下，从2014到2017年大致呈上升趋势，2018年轻微下降。观察图3（e），PM2.5浓度在五年内大体呈下降趋势。2014年远远高于国家二级标准的35μg/m³，但好在2018年有所好转。根据图3（f），PM10浓度在2014-2018年间较不稳定，但总体并未达到于国家一级标准。前四年一直维持在国家二级标准浓度线以上，好在2018年有所下滑。3.3污染物的季节变化对2014至2018年的空气污染物数据按月汇总分析，最终的结果表明各污染物的浓度变化具有显著的时段特征，污染浓度在秋冬季节较高，较高值一般出现在1~3月和10~12月。这与南昌地区夏季盛行偏南风，秋冬时节盛行偏北风显著相关[11]，如图4（a）~（f）所示。图4（a）2014-2018年NO2浓度季度变化图4（b）2014-2018年SO2浓度季度变化图4（c）2014-2018年CO浓度季度变化图4（d）2014-2018年O3浓度季度变化图4（e）2014-2018年PM2.5浓度季度变化图4（f）2014-2018年PM10浓度季度变化对图4（a）进行分析，NO2的各季度污染浓度呈现凸型变化，夏季达到最低，秋冬污染较为严重，前四年年均浓度呈上升趋势，2017年达到最高；由图4（b）可知，近5年来SO2的污染浓度逐年下降，2018年达到最低值9.18µg/m3，且污染由重到轻排列为:春季＞夏季＞秋季＞冬季；对图4（c）进行分析，CO春、夏浓度相较其他两季更高，但一直远远高于国家一级标准，2018年冬季相较秋季大幅攀升，达到1.0957mg/m3；观察图4（d）可知，O3在同年的春、夏天浓度都较稳定，冬季最低，多数居于50~60µg/m3，2018年甚至低达28.3µg/m3。由图4（e）可知，2014-2018年间PM2.5的污染浓度波动较明显，其中PM2.5的排放量在冬季严重超标，2014年污染最重，全年超标。从图4（f）可以看到，近5年来PM10的污染浓度呈现起伏型发展趋势，2014-2016年这三年间明显升高，也属冬季污染状况最为严重，尤其2016年冬天平均浓度达115μg/m³之高，超过国家二级标准设定的浓度限值1.6倍，由此可知PM2.5及可吸入颗粒物PM10的污染浓度在冬季最为集中,在夏季达到最低。然而气象条件也占一部分原因，由于南昌位于典型的亚热带湿润季风气候区，具有季风明显的特征，因此夏季空气中的可吸入颗粒浓度不高[12]。3.4AQI与污染物的关系分析通过单因子评价法，分析南昌市AQI的日均值与PM2.5、PM10、CO、NO2、SO2、O3的相关性，进一步思考影响南昌市空气质量的主要污染成分。由图5（a）、（b）可知，PM2.5、PM10均与AQI呈高度线性相关，其线性回归模型分别为：AQI=1.0786ρ（PM2.5）+24.419，R2=0.9141;AQI=0.7242ρ（PM10）+14.345，R2=0.9163图5（a）PM2.5与空气质量指数的关系图5（b）PM10与空气质量指数的关系图5（c）NO2与空气质量指数的关系图5（d）CO与空气质量指数的关系图5（e）SO2与空气质量指数的关系NO2、CO、SO2均与AQI为低度线性相关，其线性回归模型分别为:AQI=1.4662ρ（NO2）+22.601，R2=0.3856;AQI=72.579ρ（CO）-4.711，R2=0.3584;AQI=1.7348ρ（SO2）+38.06，R2=0.3091.图5（f）O3与空气质量指数的关系而O3与AQI虽然为低度线性相关，但由于∣r∣接近于0，因此该两变量之间线性相关极弱，其相关方程式分别为:AQI=0.1143ρ（O3）+61.061，R2=0.0086由此可得，影响我市空气质量主要的污染物是和PM10和PM2.5，其次是NO2、CO和SO2这三种污染物，虽然对南昌市的空气质量有一定的影响，但是相较于前两种污染物的影响力而言，作用是相对更小的。结论①南昌市区空气质量以优、良为主，污染天气主要为轻度污染。②在年内空气质量指数大致呈U型变化曲线，且季节特征十分明显，污染由重到轻排列为:冬季＞秋季＞春季＞夏季；其中重度污染主要发生于12~1月③影响城区大气环境的主要污染物为PM2.5和PM10。近五年来NO2、SO2污染情况明显减少；而O3和CO浓度一直维持在较低的安全水平。④根据PM2.5、PM10与空气质量的相关关系及变化趋势，估测南昌市空气质量有逐年转好的趋势。

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