摘要：根據(jù)上海市2001年1月1日至2002年12月31日的空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)資料，分別做了年平均、空氣質(zhì)量級(jí)別和首要污染物的統(tǒng)計(jì)，還具體統(tǒng)計(jì)了上海市空氣污染指數(shù)的每月平均值、每日的空氣污染指數(shù)和可吸入顆粒物、NO2和SO2的污染指數(shù)，并做折線圖加以分析。結(jié)果表明，上海市的空氣污染狀況不僅受大尺度的天氣現(xiàn)象如季風(fēng)和降雨量的影響，還和近地面風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度、霧和逆溫層有很大的關(guān)系。

關(guān)鍵詞 ：空氣污染指數(shù)  首要污染物  可吸入顆粒物  二氧化氮  二氧化硫

1 引言

地球上的大氣是環(huán)境的重要組成要素，并參與地球表面的各種過程，是維持一切生命所必需的。大氣質(zhì)量的優(yōu)劣，對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康有著直接的影響，污染的空氣也可損害我們的生活質(zhì)素，其中一個(gè)例子是影響能見度。因此，對(duì)空氣質(zhì)量的變化規(guī)律進(jìn)行分析是必要的。本文根據(jù)上海市的空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)資料，分析了上海市2001～2002年空氣質(zhì)量變化的規(guī)律及原因。

2 資料分析

2.1 資料來源

本文中的空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)來源于國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局(http://www.zhb.gov.cn)和上海環(huán)境熱線(http://www.envir.online.sh.cn)，資料時(shí)段是2001年1月1日至2002年12月31日。具體分析空氣污染指數(shù)的月平均值和每日的空氣污染指數(shù)的變化規(guī)律，統(tǒng)計(jì)其可吸入顆粒物、NO2和SO2的污染指數(shù)，并做出折線圖。

2.2 上海市2001年和2002年平均空氣污染指數(shù)對(duì)比

從空氣污染指數(shù)的年平均值中可以看出總的空氣質(zhì)量狀況。上海市2001年的平均空氣污染指數(shù)為75.6，2002年的平均空氣污染指數(shù)為79.5，2002年的年平均空氣污染指數(shù)比2001年的有所增加。

2.3 五大城市空氣質(zhì)量級(jí)別對(duì)比

日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)的及時(shí)發(fā)布，使人們可以在第1時(shí)間了解相關(guān)城市的空氣質(zhì)量狀況。為了更好地應(yīng)用日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)，不僅應(yīng)了解某一時(shí)點(diǎn)的城市空氣質(zhì)量狀況，而且應(yīng)對(duì)某一時(shí)段空氣質(zhì)量的趨勢(shì)有更加感性的認(rèn)識(shí)。2001～2002年上海市不同空氣質(zhì)量級(jí)別所占天數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

1)  空氣質(zhì)量級(jí)別I代表優(yōu)，II代表良，III1代表輕微污染，III2代表輕度污染，IV1代表中度污染，IV2代表中度重污染，V代表重污染[1，2]。

從表1可以看出，2002年和2001年相比較，空氣質(zhì)量級(jí)別為優(yōu)的天數(shù)均為73d，沒有變化；空氣質(zhì)量級(jí)別為良的天數(shù)在2002年是208d，比2001年減少了28d；而空氣質(zhì)量級(jí)別為輕微污染的天數(shù)在2002年是69d，是2001年的2倍?？傮w上說，2002年上海市的空氣污染指數(shù)較2001年有所增加。

2.4 首要污染物

在空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)中，首要污染物是一個(gè)非常重要的概念，是指空氣中最主要的一種污染物。因此，對(duì)上海市的首要污染物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)十分必要。

本文分別統(tǒng)計(jì)出2001年和2002年上海市每天的首要污染物。2001年，上海除了73d空氣質(zhì)量為I級(jí)，其余的283d中有272d首要污染物是可吸入顆粒物，有5d的首要污染物是NO2，有6d的首要污染物是SO2。2002年，上?？諝赓|(zhì)量未達(dá)到優(yōu)級(jí)有283d，其首要污染物全部都是可吸入顆粒物。因此，可吸入顆粒物是造成上海市空氣污染的最主要的污染物。減少可吸入顆粒物的排放，就能比較有效地降低空氣污染指數(shù)，提高空氣質(zhì)量。

可吸入顆粒物包括一系列化學(xué)物質(zhì)，2種主要成分是鉛和芳香族的碳?xì)浠衔铩p少人為排放的可吸入顆粒物可采取2種措施：(1) 改變?nèi)剂系臉?gòu)成，以減少可吸入顆粒物的生成，如用天然氣代替煤，用核能發(fā)電取代燃煤發(fā)電等。(2) 在煙塵排放到大氣環(huán)境之前，采用控制設(shè)備將塵除掉，以減輕大氣環(huán)境污染程度。

2.5 上海空氣污染指數(shù)月平均值分析

為了對(duì)上海的空氣質(zhì)量狀況有個(gè)大體的了解，本文分別統(tǒng)計(jì)了2001年和2002年上海市的空氣污染指數(shù)的月平均值，并作出折線圖（見圖1和圖2），以便更直觀地描述和分析上海的空氣質(zhì)量變化規(guī)律。

2001年，上海市空氣污染指數(shù)月平均值的折線圖有2個(gè)波峰，最大值出現(xiàn)在3月份，月均值達(dá)到了124，次波峰出現(xiàn)在11月份，平均為109。6～9月污染指數(shù)平均值基本持平，有輕微下滑，9月份下降至最低值51，形成波谷。除了3月份和11月份的空氣污染指數(shù)的月平均值超過100，空氣質(zhì)量級(jí)別達(dá)到III級(jí)，其它各個(gè)月的月均值都為50～100，即空氣質(zhì)量狀況為良好。

2002年，上海市空氣污染指數(shù)月平均折線圖相對(duì)2001年的起伏比較小。波峰出現(xiàn)在3月份和1月份，月均值分別為107和102。5～8月的空氣污染指數(shù)月均值比較低，8月份達(dá)到波谷，月均值為57。9月份折線開始上揚(yáng)，到11月份到達(dá)94后又開始下降。除1月份和3月份空氣污染指數(shù)的月均值稍微超過空氣質(zhì)量級(jí)別II級(jí)指標(biāo)，其它月份的空氣質(zhì)量狀況都為良好。

對(duì)比2001年和2002年的空氣污染指數(shù)月均值可以看出，空氣污染指數(shù)的變化有一定的規(guī)律：API折線都基本上是呈“高―低―高”的趨勢(shì)的變化，2個(gè)波峰分別出現(xiàn)在春季和秋季。污染指數(shù)的月平均值冬季高、夏季低，春季呈逐漸下降的趨勢(shì)，而秋季呈上升趨勢(shì)。3月份和11月份的空氣污染指數(shù)較高，而6～9月的空氣污染指數(shù)都偏低，且折線的起伏比較和緩?？諝馕廴局笖?shù)的這種規(guī)律性的變化很大程度是受大尺度的天氣現(xiàn)象的影響。

上海屬北亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季盛行偏南風(fēng)（最多東南風(fēng)和東風(fēng)），偏南風(fēng)的風(fēng)向頻率為53%；冬季盛行偏北風(fēng)（最多西北風(fēng)和北風(fēng)），風(fēng)向頻率為54%；春秋2季為南北風(fēng)向轉(zhuǎn)換季節(jié)，春季最多東到東南風(fēng)，秋季最多東到東北風(fēng)。年均風(fēng)速3.1m/s。夏季以南到東南風(fēng)的平均風(fēng)速為最大，冬、春季以偏北風(fēng)為最大，全年中以西南風(fēng)的平均風(fēng)速為最小。風(fēng)向影響著污染物的擴(kuò)散方向，風(fēng)速的大小決定著污染物的擴(kuò)散和稀釋狀況。夏季的東南風(fēng)和東風(fēng)帶來了海面新鮮空氣，海面的空氣受污染小且濕度較大，有利于污染物的濕沉積。冬季的主導(dǎo)風(fēng)是來自大陸，空氣較為污濁且干燥。因此，夏季的空氣污染程度遠(yuǎn)小于冬季。而春秋2季為風(fēng)向轉(zhuǎn)換的季節(jié)，春季逐漸由陸風(fēng)轉(zhuǎn)換為海風(fēng)，污染指數(shù)呈下降趨勢(shì)，而秋季由海風(fēng)轉(zhuǎn)換為陸風(fēng)，污染指數(shù)有所上升。

各種形式的降水特別是降雨能夠有效地吸收、淋洗空氣中的各種污染物，使空氣變得新鮮，因此降雨量對(duì)空氣質(zhì)量狀況也有影響。上海全年的雨量充沛，總雨量平均1149mm，因冬夏季風(fēng)交替，降水具有季節(jié)性變化。雨量季節(jié)分配不均，多雨、少雨不定，干濕交替出現(xiàn)，形成全年3個(gè)多雨期和3個(gè)少雨期，全年70%的雨量集中在4～9月的汛期，汛期有春雨、梅雨、秋雨3個(gè)雨期。2001年，上海市降水偏多且集中（見圖3）。冬、春季氣溫異常偏高，梅雨期（6月）雨量偏多，因而6月份的API較低。夏季高溫天氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，盛夏出現(xiàn)連續(xù)的大暴雨，8月份出現(xiàn)日降水量超過200 mm的特大暴雨。雖然6～8月降水量有很大的波動(dòng)，但這段時(shí)間API折線的變化并不大，由此可以看出夏季風(fēng)對(duì)污染物稀釋擴(kuò)散的影響遠(yuǎn)大于降水的影響。秋季晴熱少雨，因此空氣污染指數(shù)比較高。9月份雖然已進(jìn)入冬季，但由于受熱帶風(fēng)暴的影響，大氣穩(wěn)定度低，空氣中的污染物易于稀釋擴(kuò)散，空氣污染指數(shù)降至最低值。

除了季風(fēng)和降雨，霧也是影響空氣質(zhì)量的重要因素。上海市的霧有個(gè)高峰期，主要出現(xiàn)在10～12月和1月，次高峰期在3～5月。霧像一頂蓋子，它會(huì)使空氣污染狀況加劇。

3 上海空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)分析

為了更具體地分析上海的空氣質(zhì)量狀況，本文分別統(tǒng)計(jì)了2001年和2002年上海市每日的空氣污染指數(shù)，并作出折線圖（見圖4、圖5），以便更直觀地描述和分析上海的空氣質(zhì)量變化規(guī)律。

在2001年，上海市空氣污染指數(shù)線起伏相當(dāng)大。API最高值達(dá)到了358，空氣質(zhì)量級(jí)別為V，而最低值為21，空氣質(zhì)量為優(yōu)。波峰出現(xiàn)在11月22日，次波峰出現(xiàn)在3月2日，而波谷則是在5月6日。1～5月份和10、11、12月份的API波動(dòng)比較大，而6～9月相對(duì)比較緩和。

3月上旬和3月下旬上海市由于受高氣壓所主控，近地面風(fēng)速降至1m/s以下，清晨還多次出現(xiàn)接地逆溫層，致使污染物的擴(kuò)散條件較差。11月的中下旬大氣環(huán)流較為穩(wěn)定，基本處在高氣壓控制下，部分地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了迷霧天氣，近地面以偏西風(fēng)為主且平均風(fēng)速較小，清晨出現(xiàn)多次接地逆溫層，大氣環(huán)境污染氣象條件較差。因而3月上中旬和11月中下旬的空氣污染指數(shù)都較高。6月、7月和9月的空氣質(zhì)量均達(dá)到了國(guó)家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，8月份僅有1d空氣質(zhì)量超標(biāo)。
2002年，上海市空氣污染指數(shù)線起伏也很大。API最高值達(dá)到了434，達(dá)到了重度污染，而最低值為19，空氣質(zhì)量級(jí)別為I級(jí)。波峰出現(xiàn)在4月上旬，次波峰出現(xiàn)在3月下旬和11月中旬，而波谷則是在7月初。1～4月份和11、12月份的API波動(dòng)比較大，而5至10月相對(duì)比較緩和。3月末4月初、11月中旬和1月中旬都出現(xiàn)了空氣污染指數(shù)超過200的現(xiàn)象。這些變化與2001年的基本一致。

由上述分析可以看出，上海市的空氣質(zhì)量狀況不僅和季風(fēng)、降水和霧有關(guān)系，還受近地面風(fēng)速、逆溫層和大氣穩(wěn)定度影響。近年來上海市區(qū)房屋建筑密度不斷增大，現(xiàn)在達(dá)56%，受其影響，城市中年均風(fēng)速有逐年變小的趨勢(shì)，這也使得城市中大氣污染物的稀釋、擴(kuò)散條件變差。

4 結(jié)語(yǔ)

4.1 2002年的年平均空氣污染指數(shù)比2001年有所增加。

4.2 2001～2002年上海市的空氣污染級(jí)別多為II級(jí)，即空氣質(zhì)量狀況為良好。達(dá)到重污染的天數(shù)很少。

4.3 可吸入顆粒物是造成上海市空氣污染的最主要的污染物。因此，對(duì)可吸入顆粒物的排放加以控制，可以大大減少空氣污染。

4.4 上海市空氣污染指數(shù)月平均值折線基本上都是呈“高―低―高”的趨勢(shì)變化，2個(gè)波峰分別出現(xiàn)在春季和秋季。污染指數(shù)的月平均值冬季高、夏季低，春季呈逐漸下降的趨勢(shì)，而秋季呈上升趨勢(shì)。3月份和11月份的空氣污染指數(shù)較高，而6～9月的空氣污染指數(shù)都偏低，且折線的起伏較小。空氣污染指數(shù)的這種規(guī)律性變化很大程度是受大尺度的天氣現(xiàn)象影響，如季風(fēng)、降雨量和霧。

4.5 上海市空氣污染指數(shù)折線的起伏很大，波峰一般出現(xiàn)在3、4月份和11月份。春季和冬季空氣污染指數(shù)比較高且波動(dòng)較大，夏季和秋季的空氣質(zhì)量狀況較好且折線比較平緩，這不僅與季風(fēng)和降雨有關(guān)，還受近地面風(fēng)速的大小、霧、逆溫層的出現(xiàn)與消散和大氣穩(wěn)定度影響。

5 參考文獻(xiàn)

1  吳兌，鄧雪嬌編著.環(huán)境氣象學(xué)與特種氣象預(yù)報(bào).北京：氣象出版社，2001.

2  張書余編著. 城市環(huán)境氣象預(yù)報(bào)技術(shù).北京：氣象出版社，2002

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