安顺市空气质量特征与气象条件关系分析

　　摘要:选取2015—2018年安顺市空气质量小时数据和日数据，并结合同期气象观测资料和micaps资料对安顺市的空气质量特征与气象条件进行分析，结果表明:安顺市的空气质量优良率较高，达95%以上，主要污染物是PM2.5，其次是O3，冬季污染日最多，秋季次之，春、夏两季污染日数最少;当降水量在0～0.5mm、风速在3.1～5.0m/s、日照≤1h、相对湿度在60%～90%时，出现污染日的概率较大，分别为:82.6%、67.4%、76.1%、82.6%，1.0mm的降水会使空气中的吸湿性颗粒物的浓度增加，从而使空气质量变得更差。

　　当日照时数<1h时，首要污染物以PM2.5为主，日照时数>1h时，特别是>8h时，首要污染物以O3为主;500hPa亚洲中高纬呈一槽一脊型，低纬南支槽建立并逐渐东移使安顺从偏西气流转为西南气流，空气质量逐渐转差，槽过转为西北气流时空气质量转好;当近地面吹偏南风时，空气质量较好，而吹偏北风时，空气质量转差;天空中云量较多时，大气层结较稳定，不利于污染物的扩散;污染物浓度与海平面气压呈正相关的关系。

　　关键词:空气质量;气象条件;关系;AQI;PM2.5;安顺市

　　0引言

　　随着社会经济的快速发展，各种工业、生产、生活及交通等排放的污染物不断增加，使得大气中的各种颗粒污染物和气体污染物的浓度不断增加，空气质量变得越来越差，特别在一些发达城市，空气污染问题亟待解决。大量的环境保护工作者和气象工作者对空气质量的特征及其与气象条件的关系进行了分析和研究[1-5]，这些研究主要针对污染较严重的城市。安顺的空气质量优良率虽然较高，但近几年有转差的趋势;安顺是中国的优秀旅游城市之一，空气质量状况是影响旅游业发展的重要因素之一。

　　本文选取2015—2018年安顺市空气质量小时数据和日数据，并结合同期气象观测资料和micaps资料对安顺市的空气质量特征与气象条件关系进行分析，找出空气质量与各气象要素的关系，并对典型的污染过程进行分析，得出不利于大气污染物扩散的天气环流形势，为安顺市空气污染防治工作和环境空气质量指数AQI预报提供一定的参考依据。

　　1安顺市空气质量状况

　　2015—2018年安顺市环境空气质量大多为Ⅰ级和Ⅱ级(图1a)，占全年总日数的95%以上，从2016年开始环境空气质量指数AQI为Ⅰ级的占比逐渐减小，而AQI为Ⅱ级的占比逐渐增加，且2017年和2018年轻度污染(Ⅲ级)日数增多，说明近三年安顺市的空气质量有转差的趋势。2015—2018年AQI为Ⅰ级的日数最多，为752d，占总日数的51.5%，其次是Ⅱ级663d，占统计日数的45.4%，4a间安顺市的中度和重度污染日数均为1d，没有出现过严重污染。

　　整体来看安顺市的空气质量优良率较高，主要受轻度污染的影响。从四季污染日数的分布来看，冬季污染日数最多，占总污染日数的52.2%，秋季次之，春、夏两季污染日数最少，均为5d。从四季首要污染物出现日数的分布来看，四季都有PM2.5污染，秋、冬两季PM2.5污染出现的频率最高，分别为23.9%和43.5%;夏季O3污染出现的频率最高，占夏季总污染日数的60%，冬季没有O3污染;SO2污染只出现在冬季;4a期间只出现一次PM10污染，没有出现过NO2或CO污染。从以上分析得出，安顺市的污染日主要出现在秋、冬两季;O3是安顺市夏季的主要污染物，其余季节的主要污染物为PM2.5。

　　2空气质量与气象条件的关系

　　2.1各气象要素对空气质量的影响

　　空气质量与气象条件有密切的关系，气象条件影响污染物的形成、扩散、输送和稀释等[6]。对2015—2018年安顺市的46个污染日的降水量、日最大风速、日照和相对湿度进行分级统计分析，污染日的降水量在0～2.1mm，其中降水量为0mm时，有33个污染日，占总污染日数的71.7%。随着降水量的增加，污染日数逐渐减少，当降水量>2.1mm时，没有出现过污染日，说明降水的增加对污染物的稀释有一定的作用;当风速≤2.0m/s或>7.0m/s时，没有出现过污染日，而风速在3.1～5.0m/s时，有31个污染日，占总污染日数的67.4%，说明风力在2～3级时容易出现污染天气，当风速越大时越有利于污染物的扩散，空气质量越好[7-9]。

　　当日照时数为0h时，有18个污染日，日照时数在0.1～1.0h时，有17个污染日，两者加起来占总污染日数的76.1%，表明阴天或者阴天为主的天空状况容易出现污染天气，这是因为阴天时大气中的能量条件较差，层结较稳定，空气的对流弱，污染物容易在低层稳定维持;当日照时数在2.1～7.0h或>11.0h时，没有出现过污染日，当相对湿度RH<40%时，没有污染日出现，随着湿度的增加，污染日数呈先增加后减小的趋势。

　　当70%≤RH<80%时，污染日数达到最多，为15d，占总污染日数的32.6%，当80%≤RH<90%时，污染日数减小到11d，总的来看60%≤RH<90%时，出现空气污染的概率最大。对污染日进行统计发现:98%的污染日能见度在1～9km(轻雾)，2%的污染日能见度<0.5km(大雾)，雾的存在说明空气中水汽充足，风速较小，且大气稳定。

　　充足的水汽会增加空气中吸湿性颗粒物的浓度，而较小的风速和稳定的大气会使污染物在某地长时间维持，从而使得空气质量变差;59%的污染日在大气的中低层(700hPa以下)有逆温层存在，逆温层的存在不利于逆温层低以下的大气对流活动，使污染物不能向垂直方向扩散，从而使大气污染加重，有研究表明逆温层低高度越低，空气污染越严重[10]。

　　2.2首要污染物与气象条件的关系

　　安顺市四季都有PM2.5污染，且PM2.5污染占4年总污染日数的78%，夏季的主要污染物为O3，O3污染占夏季总污染日数的60%，因此选择PM2.5和O3作为研究对象。对PM2.5污染日和O3污染日进行统计分析得出:当日照时数<1h时，没有O3污染，而83.3%的PM2.5污染日是在日照时数<1h的条件下产生的，特别是当日照时数为0h时，最有利于PM2.5污染日的产生;当日照时数>1h时，PM2.5污染日的占比明显减小，而O3污染日的占比明显增加，66.7%的O3污染日是在日照时数>8h时产生的。

　　以上分析表明:在日照时数<1h时，空气污染的首要污染物以PM2.5为主，而日照时数>1h时，特别是>8h时，首要污染物以O3为主，原因是太阳辐射使大气中的氧分子分解成氧原子，氧原子又与周围的氧分子结合生成O3，太阳辐射时间越长，越有利于O3的形成。

　　3典型污染过程分析

　　2017年12月23—27日，除25日外，其余4天安顺市空气质量出现轻度到中度污染，选择这次过程为研究对象，分析25日前后两天空气质量转差的原因。22日08时500hPa亚洲中高纬呈一槽一脊型，中低纬为纬向环流型，安顺受偏西气流影响。

　　23日08时500hPa亚洲中高纬为两槽一脊型，两槽分别位于乌拉尔山脉附近和贝加尔湖以东-内蒙古西部，在阿拉伯海附近有南支槽生成，到25日08时贝加尔湖以东的槽移至我国东北-湖北，南支槽移至印度并形成低涡中心，23—25日，安顺受偏西气流影响，首要污染物浓度从101μg/m3降低到67μg/m3;到26日南支槽移至孟加拉湾，安顺转为受西南气流影响，首要污染物浓度增加到114μg/m3。27日南支槽靠近，西南气流增强，安顺出现1.0mm的降水，空气质量变差，首要污染物浓度增加到136μg/m3，AQI等级升级为中度污染。

　　28日08时南支槽移过贵州，移至湖南西部，安顺转为槽后西北气流控制，空气质量转为良，首要污染物浓度降低到50μg/m3。由以上分析可知:此次污染过程南支槽建立并逐渐东移使安顺从偏西气流转为西南气流，空气质量逐渐转差，槽过转为西北气流时空气质量转好;1.0mm的降水不但对污染物没有稀释和冲刷的作用，反而使空气中的吸湿性颗粒物的浓度增加，从而使空气质量变得更差，这与徐琼芳[7]等的研究一致。

　　22日吹偏南风，云量基本为0，PM2.5浓度为65μg/m3，23日—24日11时转偏北风，污染物浓度增加，且23日PM2.5浓度高于24日，这可能是23日云量较多的原因，24日11时—25日23时转为偏南风，且云量逐渐减少到0，PM2.5浓度减小到67μg/m3，26日转为偏北风，且云量增加，空气质量又开始转差，27日虽然风向转为偏南风，但云量为10，同时在20时左右有0.1mm的降水，空气质量升级为中度污染，28日以后维持偏南风，云量减少，并且无降水，PM2.5浓度从180μg/m3迅速减小到69μg/m3。

　　可知:当近地面吹偏南风时，空气质量较好，而吹偏北风时，空气质量转差，因为南风带来的大部分是海上的暖湿空气，而北风会将北方的沙尘和污染气体等输送进来;天空中云量较多时，大气层结较稳定，不利于污染物的扩散。从海平面气压场来看，污染物浓度增加时，气压也增强，说明污染物浓度与海平面气压呈正相关的关系，这与张尚鹏等[11]的研究一致。

　　4结论

　　(1)安顺市的空气质量优良率较高，达95%以上;主要污染物是PM2.5，占总污染日数的78%，夏季的主要污染物为O3，占夏季总污染日数的60%;冬季污染日最多，占总污染日数的52.2%，秋季次之，春、夏两季污染日数最少。

　　(2)当降水量在0～0.5mm、风速在3.1～5.0m/s、日照≤1h、相对湿度在60%～90%时，出现污染日的概率较大，分别为:82.6%、67.4%、76.1%、82.6%，而降水量>2.1mm、风速≤2.0m/s或>7.0m/s、日照时数在2.1～7.0h或>11.0h、相对湿度<40%时，没有出现过污染日，1.0mm的降水不但对污染物没有稀释和冲刷的作用，反而使空气中的吸湿性颗粒物的浓度增加，从而使空气质量变得更差。

　　(3)日照时数<1h时，空气污染的首要污染物以PM2.5为主，日照时数>1h时，特别是>8h时，首要污染物以O3为主。

　　(4)500hPa亚洲中高纬呈一槽一脊型，低纬南支槽建立并逐渐东移使安顺从偏西气流转为西南气流，空气质量逐渐转差，槽过转为西北气流时空气质量转好;当近地面吹偏南风时，空气质量较好，而吹偏北风时，空气质量转差;天空中云量较多时，大气层结较稳定，不利于污染物的扩散;从海平面气压场来看，气压增强时，污染物浓度也增加，说明污染物浓度与海平面气压呈正相关的关系。

　　参考文献:

　　[1]杜怡心，胡琳，王琦，等.2016年西安市气象条件对大气污染影响评价[J].陕西气象，2018(1).

　　[2]史鹏英，刘引鸽，张妍，等.2007—2013年宝鸡市大气环境空气质量评价及治理措施[J].环境科学导刊，2016(4).

　　[3]顾沛澍，刘端阳，陈鹏，等.2016年12月江苏省两次连续污染过程气象条件对比分析[J].环境科学研究，2018(7).

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