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《重庆医科大学》 2017年
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我国31个省会城市空气质量指数的分布特征及其与气象因素的关系

罗琳  
【摘要】:目的:随着我国城市经济的持续高速增长,各城市规模的不断扩大,城市雾霾天气也随之大范围频繁的出现,城市的空气污染问题已成为我国当前最受关注的环境问题。日趋严重的空气污染问题对资源、环境、居民健康都产生了日益巨大的威胁。在我国,空气污染并不是某一个城市的问题,而是全国性大范围地区的问题。加之,在中国空气污染转型的背景下,以PM10、SO2、NO2为必测参数计算得到的空气污染指数(API)将无法准确表征我国现今空气污染的实际情况。因此,国家环境保护部已于2013年发布了新的指数——空气质量指数(AQI)用来表示空气质量情况,且将对大气能见度和人体健康有显著影响的细颗粒物PM2.5纳入常规污染物监测中。本文旨在利用新颁布的定量描述空气质量状况的无量纲指数——空气质量指数(AQI),来研究空气污染在各省会城市的分布特征和变化趋势,利用相关性分析研究AQI与气象因素关系。最后,通过研究结果客观反映我国环境空气质量现状,同时也为制定相应防治空气污染的政策、法律法规提供合理的科学依据。方法:空气质量指数(AQI)数据来源于中华人民共和国环境保护部数据中心(http://datacenter.mep.gov.cn/index)公布的每日空气质量指数(AQI)、首要污染物和空气质量级别。气象数据来源于web站点“Reliable Prognosis”(https://rp5.ru/中国天气_)公开发布的每日气象数据集,该网站的天气数据由地面气象站通过气象数据国际自由交换系统提供。时段是2014年1月1日至2016年12月31日,选取了我国除了香港,澳门,台湾之外的所有省会城市,共31个。利用Excel整理所收集的AQI和气象数据;运用专业软件Arc GIS绘制统计地图;采用SPSS的两变量关联性分析探究AQI与各气象因素的相关性,P0.05为相关性显著,相关系数大于零为正相关,小于零为负相关。最后,根据统计分析结果绘制图表描述我国31个省会城市AQI的时空分布特征及其与气象因素的相关性。结果:1我国北方城市AQI值高于南方城市,AQI值由北向南降低趋势比较明显,直至海口,AQI取得最低值;AQI高值区主要分布在华北平原地区;2014年至2016年的年均AQI值及标准差分别98±25、91±22、88±22,直观呈现出明显下降趋势;我国省会城市空气质量指数(AQI)以夏季作为转折点,冬季到夏季AQI值大幅度降低,夏季之后AQI值逐渐升高,直至冬季升到最高,AQI值冬高夏低;但拉萨除外,拉萨的AQI值春季最高,另外三季AQI值变化不明显;同时发现广州的AQI值季节差异不明显,北京AQI值冬季最高,春夏秋无明显差异。2 31个省会城市空气质量污染天数比例排名前五位的城市是济南(65%)、郑州(59%)、武汉(53%)、北京(50%)、石家庄(49%);空气质量污染天数比例排名较低的五位城市是海口(2%)、昆明(2%)、福州(4%)、拉萨(7%)、贵阳(8%);2014年至2016年的污染天数比例分别为35%、29%、28%,年均污染天数逐年减少,空气质量有所改善;总体上看,北方城市污染天数(19%)比例大于南方城市(11%),北方城市一年空气质量较南方低。3在污染天数中,PM2.5是我国大部分省会城市的首要污染物,第二污染物为PM10、臭氧(8h O3);其中兰州、呼和浩特、拉萨的首要污染物是PM10,第二污染物分别是PM2.5,PM2.5,臭氧(8h O3);PM2.5是我国七个地区全年和秋冬季的首要污染物;在春季,PM10是西北地区的首要污染物;在夏季,臭氧(8h O3)是我国七个地区的首要污染物。4七个地区(东北、西北、华北、华中、华东、西南、华南)的月均温度与月均AQI呈负相关,相关系数分别为-0.740、-0.853、-0.684、-0.752、-0.653、-0.701、-0.599;四个地区(华中、西南、华南、华东)的月均湿度与月均AQI呈负相关,相关系数分别为-0.526、-0.519、-0.559、-0.553;两个地区(华北、华东)的月均风速与月均AQI呈负相关,相关系数分别为-0.384、-0.451。结论:我国空气质量指数(AQI)整体表现出明显的北高南低的空间特征和冬高夏低的季节特征;31个省会城市污染天数比例排名前五位的城市分别是济南(65%)、郑州(59%)、武汉(53%)、北京(50%)、石家庄(49%);污染天数比例排名后五位的城市分别是海口(2%)、昆明(2%)、福州(4%)、拉萨(7%)、贵阳(8%);2014年至2016年的污染天数比例分别为35%、29%、28%,年均污染天数逐年减少,空气质量有所改善;北方城市污染天数(19%)比例大于南方城市(11%),北方城市一年空气质量较南方低;PM2.5是我国主要空气污染物,其次是PM10、臭氧(8h O3);臭氧(8h O3)是我国在夏季的首要空气污染物;PM10是我国西北地区在春季的首要空气污染物;空气质量指数(AQI)与地区气象因素(温度、湿度、风速)存在显著的负相关关系,温度较高的夏季,AQI值反而较低,温度较低的冬季,AQI值反而较高;湿度对区域AQI值有清除作用;风速的大小对区域AQI值变化有着直接影响,风速越大,AQI值越小,表明污染物越容易扩散,反之,风速越小,则表明污染物不易扩散。综上可知,我国的空气污染状况在各城市各区域各季节具有不同的特征,且与地区气象因素存在相关性,建议以区域为导向,根据各城市各区域实际的现状制定符合当地污染特征的防治方案。
【学位授予单位】:重庆医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X51;X16

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