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目 录

摘要 1

Abstract 2

引言 3

1 数据与方法 4

1.1 数据来源 4

1.2 统计和计算方法 4

1.2.1 统计方法 4

1.2.2 计算方法 4

2 结果与分析 5

2.1 AQI的时间变化特征 5

2.1.1 AQI的年际变化特征 5

2.1.2 AQI的月变化特征 6

2.2 AQI的空间变化特征 8

2.3 首要污染物变化特征 8

2.4 AQI与气象要素的相关性 9

2.4.1 AQI与温度的相关性 9

2.4.2 AQI与相对湿度的相关性 10

2.4.3 AQI与气压的相关性 11

2.4.4 AQI与能见度的相关性 12

2.4.5 AQI与风速的相关性 13

3 结论与讨论 13

参考文献 14

致谢 16

长三角主要城市AQI变化特征

贾单杰

，China

Danjie Jia

Abstract：Based on the analysis of the change characteristics of AQI in four major cities in the Yangtze River Delta region in 2014-2016, this paper summarizes the AQI time distribution characteristics, spatial distribution characteristics and primary pollutant change characteristics of the major cities in the Yangtze River Delta from 2014 to 2016. In this paper, the correlation coefficient calculation and significance test method are used to discuss the correlation between AQI change and meteorological factors. The AQI changes in major cities in the Yangtze River Delta have obvious temporal characteristics, and the urban air quality is gradually improving. The average annual AQI index declines year by year. The AQI index was higher in spring and winter, and the peak appeared in January. The summer and autumn AQI index was lower, and the index was the lowest in August. There are obvious regional differences in the spatial changes of AQI in the Yangtze River Delta region. This difference is influenced by multiple factors such as land and sea location and economic structure. The changes in AQI between cities are interrelated and air pollution has changed from local to regional issues. In the area of primary pollutants, the number of days without major pollutants increased, PM_2.5 and PM₁₀ affected the number of days gradually reduced, NO₂ and ozone eight hours increased, urban particulate matter decreased, automobile exhaust emissions increased, the overall air quality improved. AQI and meteorological elements of the relevance of the more complex. AQI is negatively correlated with temperature, relative humidity, wind speed and visibility; and positively correlated with air pressure.

Key words: Yangtze River Delta; AQI; change characteristics; meteorological elements

引言

近些年来我国经济发展迅速，在国家政策的推动下，已经形成了以京津冀、长三角以及珠三角为代表的几大城市群。长三角地区从改革开放以来，成为了我国经济发展速度最快、最活跃的地区，经济增长速度明显高于全国平均，包括以上海为龙头的16个地级市在内的10.96万平方公里的范围，已经被公认为世界六大城市群之一，确立了长三角自身具有优势和特色的市场化道路，对全国经济发展起着重要的主导作用。然而，在经济发展的同时，长三角地区的污染问题也越来越严重。尤其是最近几年，长三角地区严重雾霾污染事件频发，造空气质量严重下降，并形成了具有地区特性的“长三角霾”。长三角霾一般天然尘埃不足10%，其中主要组分是有机酸盐、硫酸盐、硝酸盐，尤其是铵盐等吸水性很强的人为污染物，其所占的比值较之京津冀地区更高，而这类粒子吸水后会急速膨胀，且长三角地区相对湿度较高，在同等污染条件下，比京津冀等城市群更容易形成雾霾从而影响空气质量。

这引起学者的广泛关注，并对其空气污染成因和特征从不同层面进行了分析。在全国环境污染方面，Rui Han等^[1]探讨了长期以来中国霾的时空分布特征，认为霾的发生可分为3个不同时期且有明显的区域性差异；孟晓艳等^[2]分析了近年来我国城市环境质量状况，结果证明空气污染状况与年际变化和季节变化均相关；赵洪宇等^[3]分析了间华北地区API和气象因素的关系及空气污染的时空分布特征；具体到几大城市群地区的污染情况，刘晓慧等^[4]研究了长三角地区灰霾分布特征与影响因子；孙丹等^[5]分析了京津冀、长三角和珠三角中代表城市API的年际和季节变化特征；李明艳等^[6]采用AQI对京津冀地区主要城市进行了特征分析；在首要污染物研究方面，王冠岚等^[7]分析了京津冀地区空气质量状况和首要污染物分布特征；王丽涛等^[8]应用MM5-Models-3 /CMAQ 空气质量模拟系统对河北及周边地区进行了区域尺度的模拟，得出了该地区霾的出现与二次颗粒物的形成有非常密切的关系的结论；在臭氧和颗粒物污染方面，程进^[9]采用马尔可夫链和空间马尔可夫链分析方法，对长三角城市群PM₁₀年均浓度的时空演化特征进行了分析；李莉等^[10]通过新模型模拟了长三角地区臭氧和PM₁₀的污染特征，模拟了化学转化条件下长三角大气污染输送；易睿等^[11]在分析长三角臭氧污染特征的基础上进一步探讨了其影响因素；在分析空气质量变化与气象要素的关系方面，吕梦瑶等^[12]探究了不同控制条件下，南京地区2005年冬季里，灰霾产生的影响因素，计算了不同类型人为热源排放以及人为热源、城市建筑对该区域主要污染物浓度和能见度的影响；周奕珂等^[13]利用2013年冬季长江三角洲地区PM_2.5质量浓度、地面和高空气象资料，从污染物和气象因子出发建立影响能见度的多元非线性回归方程，并分析了受特定条件影响下，相对湿度对能见度的贡献。

本研究拟通过分析2014-2016年长三角地区4个主要城市AQI的变化特征，结合气象要素的变化特征，总结出长三角地区主要城市2014年-2016年AQI时间分布特征、空间分布特征和首要污染物变化特征，并探究该地区AQI变化与气象要素的相关性。

1 数据与方法

1.1 数据来源

本次研究选取长三角地区4个主要代表城市，分别为南京、上海、苏州、杭州。其地理位置分布如图1所示。4个城市2014-2016年的空气质量指数（AQI）数据来自国家环境保护部数据中心的AQI日报（datacenter.mep.gov.cn），气象要素数据来自Weather Forecastamp;report网站（www.wunderground.com）。其中AQI数据有几天缺测，由于对整体无较大影响，不作特殊处理和说明。

1.2 统计和计算方法

1.2.1 统计方法

AQI全称Air Quality Index，即空气质量指数，是定量描述空气质量状况的非线性无量纲数。其数值越大、级别和类别越高、表征颜色越深，说明空气污染越严重，对人体的健康危害也越大。在国际上是通用的大气环境质量评价体系，有6个等级分别描述空气清洁或者污染的程度，以及对健康的影响。在我国于2013年3月发布新的空气质量评价标准，污染物监测为6项：SO₂、NO₂、PM₁₀、PM_2.5、CO和O₃，数据每小时更新一次。

空气质量指数的取值范围定为0～500，其中0～50、51～100、101～200、201～300和大于300，分别对应国家空气质量标准中日均值的 I级、II级、III级、IV级和V级标准的污染物浓度限定数值，在实际应用中，又把III级和IV级分为III（1）级、III（2）级和IV（1） 级、IV（2）级。I级，空气质量评估为优，对人体健康无影响；II级，空气质量评估为良，对人体健康无显著影响；III级，为轻度污染，健康人群出现刺 激症状；IV级，中度污染，健康人群普遍出现刺激症状；V级，严重污染，健康人群出现严重刺激症状。

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