滄州市空氣質(zhì)量及相關(guān)氣象條件統(tǒng)計分析

1、三人行，必有我?guī)熞?。擇其善者而從之，其不善者而改之滄州市空氣質(zhì)量及相關(guān)氣象條件統(tǒng)計分析靳紅 王淑云 （滄州市環(huán)境監(jiān)測站 061000） （滄州市氣象局 061001） 摘要：本文應用2002年6月1日至2004年5月31日滄州市環(huán)境監(jiān)測站一年的逐日空氣質(zhì)量報告數(shù)據(jù)，對滄州市的城市空氣質(zhì)量及其污染物進行了統(tǒng)計分析，并且對影響滄州市空氣質(zhì)量的氣象因子進行了初步統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)滄州市的空氣質(zhì)量受季節(jié)影響較為嚴重，屬于“煤煙型”污染，并與氣象因子具有很大的相關(guān)性。關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量 污染物 氣象因子1 引言空氣是人類不可缺少的，空氣受到污染，人類的生命就受到了威脅。近年來，人們越來越注意到空氣質(zhì)量情況對自

2、己生活的影響，隨之而起的空氣質(zhì)量研究也逐漸提升到一個新的高度?？諝赓|(zhì)量監(jiān)測已經(jīng)是環(huán)境部門多年的工作，但是對空氣質(zhì)量的預報卻剛新興起來，對空氣質(zhì)量的預報許多地方還需要不斷改進和改善，本文著重就滄州市空氣質(zhì)量及其影響氣象因子進行了統(tǒng)計分析，以期為滄州地區(qū)今后的潛勢預報提供統(tǒng)計規(guī)律，使得空氣質(zhì)量預報得以更進一步。2 資料滄州市環(huán)境監(jiān)測站從2002年4月1日才開始逐日的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測，本文選取2002年6月1日至2004年5月31日兩年逐日的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，所需氣象資料來源于滄州市氣象局常規(guī)氣象觀測數(shù)據(jù)及micaps下傳的常規(guī)氣象資料。3 方法3.1污染分指數(shù)的計算方法：決定空氣質(zhì)量的污染物有可吸

3、入顆粒物（PM10）、SO2、O3、CO、NO2，污染物的分指數(shù)Ii，可由其實測的濃度值Xi，按照分段線性方法計算。對于第i種污染物的第j個轉(zhuǎn)折點（Ci，j+1，Ii，j）的分指數(shù)值和相應的濃度值確定。當?shù)趇種污染物濃度Xi滿足不等式Ci，j<XiCi,i+j時，則其分指數(shù)計算公式為：Ii=(Ii,j+1-Ii,j)*(Xi-Ci,j)/(Ci,j+1-Ci,j)+Ii,j 式中，Ii ：第i種污染物的污染分指數(shù)；Xi ：第i種污染物的濃度監(jiān)測值；Ii,j ：第i種污染物j轉(zhuǎn)折點的污染分項指數(shù)值；Ii,j+1 ：第i種污染物j+1轉(zhuǎn)折點的污染分項指數(shù)值；Ci,j ：第j轉(zhuǎn)折點上i種污染物

4、的（對應于Ii,j）濃度限值；Ci,j+1 ：第j+1轉(zhuǎn)折點上i種污染物的（對應于Ii,j+1）濃度限值。污染指數(shù)的計算結(jié)果只保留整數(shù)，小數(shù)點后的數(shù)值全部進位。3.2空氣污染指數(shù)及空氣質(zhì)量等級的確定各種污染物的污染分指數(shù)都計算出以后，取最大者為該區(qū)域或城市的空氣污染指數(shù)API，則該項污染物為該區(qū)域或城市空氣中的首要污染物：API=max(I1,I2,I3IiIn)，其中Ii為第i種污染物的分指數(shù)；n為污染物的項目數(shù)。算出空氣污染指數(shù)后，參照表1，從而確定當日的空氣質(zhì)量等級。表1 空氣污染指數(shù)與空氣質(zhì)量的關(guān)系空氣污染指數(shù)API05050100100200200300>300空氣質(zhì)量1級（優(yōu)

5、）2級（良）3級（輕度污染）4級（中度污染）5級（重污染）4 滄州市空氣質(zhì)量初步統(tǒng)計分析在2002年6月至2004年5月兩年的空氣質(zhì)量報告中，2003年（以2002年6月1日至2003年5月31日）有254天空氣質(zhì)量優(yōu)良，有111天屬于空氣污染，其中輕度污染有209天，中度污染有7天；2004年（以2003年6月1日至2004年5月31日）有261天空氣質(zhì)量優(yōu)良，有105天屬于空氣污染，其中輕度污染有100天，中度污染有5天；兩年的空氣質(zhì)量平均濃度為二級。影響滄州市空氣質(zhì)量的首要污染物主要為PM10，其次為SO2，因為在我們研究的時間段中SO2為首要污染物的只有27天，其余704天均為PM10

6、污染；在空氣質(zhì)量3級以下的天氣中，僅有5天首要污染物為SO2，其余均為PM10（PM10又叫可吸入塵，對人的身體健康影響很大，因為PM10中粒徑大于m的顆粒物通過人的呼吸作用大部分沉積在鼻腔和咽喉里，而小于m的顆粒物則大部分沉積在支氣管和肺泡里）。5 影響滄州市空氣質(zhì)量的氣象條件城市空氣質(zhì)量的好壞與季節(jié)及氣象條件的關(guān)系十分密切。許多城市的大氣污染元兇是燃煤煙霧，其次是汽車尾氣和懸浮顆粒物污染，它們的共同作用使空氣污染更加嚴重。在污染源排放量沒有大的變化情況下，風向、風速、降雨、氣壓、溫度、總云量等氣象條件則直接影響空氣質(zhì)量的好壞。下面我們對各個氣象因子對空氣質(zhì)量的影響進行分析。5.1季節(jié)因素從

7、圖1、圖2可以看出，2003年冬季（12、1、2月）污染日最多為68天，占總污染日數(shù)的61%；其次為春季（3、4、5月）23天，占總污染日數(shù)的21%；然后為秋季（9、10、11月）12天，占總污染日數(shù)的11%；最后為夏季（6、7、8月）8天，占總污染日數(shù)的7%；2004年冬季（12、1、2月）污染日最多為59天，占總污染日數(shù)的56%；其次為春季（3、4、5月）24天，占總污染日數(shù)的23%；然后為秋季（9、10、11月）18天，占總污染日數(shù)的17%；最后為夏季（6、7、8月）4天，占總污染日數(shù)的4%。另外從圖3看出滄州兩年的PM10的平均質(zhì)量濃度為0.143mg/m3，小于國家二級標準（0.15

8、 mg/m3），但其中12、1、2三月PM10的平均質(zhì)量濃度均超過了0.2 mg/m3，其他月份除11和3月接近平均值外，都小于平均值，可見滄州市的空氣質(zhì)量與季節(jié)分布關(guān)系密切：夏季、春末、秋初空氣質(zhì)量較好，冬季、初春、深秋污染天氣多，空氣質(zhì)量較差。糾其原因：一方面這與滄州市的冬季取暖燃煤有關(guān)。滄州市自11月中旬進入取暖期，3月中旬結(jié)束，這一時期240天污染日共155天，占到總污染日的72%；其余514天中空氣質(zhì)量優(yōu)良453天，污染日61天，空氣質(zhì)量較好。因此，可以把取暖期作為影響空氣質(zhì)量的季節(jié)因素中的重要部分。另一方面與夜間輻射冷卻降溫而形成的逆溫層也有相當?shù)年P(guān)系。秋末和冬季晴朗無風的天氣里，

9、一到傍晚日落時，地面強烈地向空中吸收熱量，使地面和近地面空氣溫度迅速下降，而上層空氣降溫較慢，從而出現(xiàn)氣溫上高下低的現(xiàn)象，形成逆溫層。又因為冬季晝短夜長，晚上輻射降溫時間長，往往使低空輻射逆溫層更多出現(xiàn)，白天由于日照增溫不足，使逆溫層終日難以破壞，所以最終導致污染加重。 圖1 2003年空氣污染日數(shù)的逐月分布 圖2 2004年空氣污染日數(shù)的逐月分布（X軸：月份；Y軸：日數(shù)） （X軸：月份；Y軸：日數(shù)）圖2 月平均濃度統(tǒng)計表 （X軸：月份；Y軸：濃度mg/m3）5.2天氣現(xiàn)象統(tǒng)計在2003年的111天污染天氣中，有69天為霧天，占到污染總天數(shù)的62%；15天有煙，占到污染總天數(shù)的14%；5天大風

10、，1天揚沙，占污染總天數(shù)的5%，另外，有22天降水天氣，占污染總天數(shù)的20%。在這22天中，除10月30日降水量3.5mm、31日降水量3.7mm外，其余降水量均在0.8mm以下，并且有17天發(fā)生在取暖期。在2004年的105天污染天氣中，有72天有霧；占到污染天數(shù)的69；20天有煙，占到污染總天數(shù)的19；3天大風，2天揚沙，占污染總數(shù)的5；8天降水，占污染總數(shù)的8；眾所周知，降水有利于空氣的凈化，但由上面分析可見，小降水對空氣的凈化并不明顯，原因可能是兩方面的：一是降水使空氣濕度增大，二是降水使近地面層熱對流減弱。5.3氣壓場特征分析對216天空氣污染的天氣形勢場中進行初步分析，影響滄州市空

11、氣質(zhì)量的天氣形勢場大致分兩種：一是污染天氣的氣壓場較弱，基本處于高壓內(nèi)部或均壓區(qū)，氣壓梯度小，無冷空氣活動，近地層往往有逆溫存在，形勢穩(wěn)定，此種天氣容易造成連續(xù)數(shù)天的污染天氣；二是地面有冷鋒過境，后有冷空氣相隨，伴有小的降水天氣，此種天氣型造成的污染時間較短。5.4風場特征分析風速大，水平輸送污染物的能力就強，稀釋能力就強，空氣質(zhì)量就好；風速小，水平輸送能力就差，就容易造成污染。如表2所示，在所研究的216天污染天氣中，日平均風速為1級的有53天，為2級的有119天，1-2級風速的污染天數(shù)為污染總天數(shù)的80%，在1-3級的有211天，為污染總天數(shù)的98%；而平均風速4級以上的只有5天，所占污染

12、天數(shù)比例僅為2%，可見弱的風場反而容易造成空氣的污染，這是因為微風往往風向不定，常使污染物去而復返，導致重復污染。表2 不同風速的污染天數(shù)日平均風速1級（0.3-1.5m/s）2級（1.6-3.3m/s）3級（3.4-5.4m/s）4級以上（>5.5m/s）天數(shù)53.119395把NW、N、NE歸為北風類，把SW、S、SE歸為南風類。如表3所示，在2003年的一年中，南風類天氣有144天，北風類天氣有116天；在111天污染天氣中，屬于南風類污染的有46天，為南風類天氣的32%，屬于北風類污染的有56天，為北風類天氣的48%。如表4所示，在2004年一年中，南風類天氣有148天，北風類天

13、氣有129天；在105天污染天氣中，屬于南風類污染的有42天，為南風類天氣的28%，屬于北風類污染的有51天，為北風類天氣的40%?？梢?，北風天氣出現(xiàn)污染的比例較大，這與滄州市的污染源有關(guān)。滄州為化工城市，幾個大型污染企業(yè)（滄州煉油廠、滄州大化、滄州電廠）均在滄州市的北部，從資料來看，北風極易造成滄州市連續(xù)數(shù)天的污染天氣。表3 2003年不同風向的天數(shù)統(tǒng)計風向EWNNENWSSESW一年中的天數(shù)5637555420381690污染日中的天數(shù)12101521711530表4 2004年不同風向的天數(shù)統(tǒng)計風向EWNNENWSSESW一年中的天數(shù)4939516018401395污染日中的天數(shù)6617

14、2311910235.5總云量統(tǒng)計影響空氣質(zhì)量的另一氣象要素為總云量。如表4所示，兩年中的216天污染天氣中，十成云的天數(shù)為73天，占污染總天數(shù)的34%，六成云量以上的占污染總天數(shù)的60%。污染天氣中，低云量大多較少，只有11天低云量達6成，其余低云量均在3成以下，可見天空中中高云的存在，不利于污染物的擴散，對污染有增幅作用。表4 不同云量狀況下污染日的天數(shù)總云量012345678910天數(shù)38124144141214112073污染日中總云量較少的季節(jié)在冬季。在冬季多次污染日沒有云，分析原因，冬季處于取暖期，取暖燃煤使空氣中污染顆粒增多；再者冬季北風較多，城市處于污染源下游，容易造成空氣的污染。從污染日的分布也可以看出，在冬季連續(xù)數(shù)日出現(xiàn)較重污染的狀況比比皆是。 6 結(jié)論6.1影響滄州市空氣