代佳玲，曹 青，于梦杰

(滨州学院 化工与安全学院， 滨州 山东 256603)

1 引言

经济持续高速发展，能源消耗急剧增加，大量的废气、烟尘排入环境，严重的影响了World Scientific Research Journal环境质量，空气质量愈来愈成为人们关注的热点问题[1～5]。空气质量指数(Air Quality Index，简称AQI)是定量描述空气质量状况的指数，分为五级，相对应空气质量的6个类别，其数值越大说明空气污染状况越严重，对人体健康的危害也就越大。参与空气质量评价的主要污染物为细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)等六项[6，7]。空气质量的好坏影响到人民群众的直接利益，影响我国经济运行健康发展，更影响全面建设小康社会的中国梦；拥有良好的大气环境对于创造良好的城市投资环境以及保障城市可持续发展是必不可少的。因此控制大气污染，改善大气环境质量，研究影响空气污染的因素及相应的控制措施已破在眉睫。本文为滨州市为例，分析空气质量变化，为控制空气污染、改善滨州市空气质量提供科学依据。

2 滨州市概况

滨州市位于山东省北部、黄河三角洲腹地、渤海湾西南岸，属暖温带亚湿润季风气候，气候温润，四季分明，冬冷夏热，光照充足，降水丰沛，雨热同期。年平均气温在12～13 ℃，春、夏、秋、冬四季界线明显。夏季炎热多雨，7月极端高温可达40.9 ℃，冬季寒冷，1月极端低温可达-22.8 ℃。春秋两季光照柔和，少雨雪天气，天高气爽，气候宜人。

3 空气质量时空变化特征

选择滨州市监测对象，取每天监测数据的平均，得到2014～2017年全年的监测结果。现对滨州市空气质量状况变化特征进行分析。

3.1 年度的变化特征

经分析，2014～2017年滨州市AQI平均值分别为：119、111、105、101，符合国家环境空气质量Ⅲ级标准(101～150)，属于轻度污染。由表1可知，滨州市空气质量为良好以上的天数呈上升趋势，在2017年达到最多为219 d；空气质量为轻度污染、重度污染的天数都呈现下降的总趋势，轻度污染和重度污染在2015年最多，分别达到117 d和23 d；空气质量为中度污染的天数总体呈下降趋势；空气质量为严重污染的天数呈下降趋势，在2016、2017年均为5 d。

表1 2014～2017年空气质量分类状况

由此可知，在2014～2017年里，滨州市的空气质量逐年提高，严重污染的天数逐年下降，质量为优，良好的天数在逐年上升。

3.2 季度的变化特征

从整体来看，滨州市的空气质量存在典型的季节性特征(图1)。季度平均AQI值曲线呈“U”形，第三季度有明显的下降趋势，第二季度下降的幅度较小，比较平缓，第四季度又明显地上升。一季度和四季度的AQI相对要高，空气质量较差，而二、三季度的AQI要低一些，空气质量为优。这是因为滨州地区夏季雨水相对较多，而冬季的供暖期从每年的11月15日至次年3月20日，在此期间的空气质量相对较差。

表2 2014～2017分季度空气质量等级平均分布情况

图1 AQI年度变化

从表2中可以看出，近四年来空气质量为优的平均天数为32，主要分布在三四季度，中度以上污染的情况主要分布在第一季度和第四季度，轻度污染全年分布比较均匀。结合图1，可以看出在第四季度的空气质量为优的天气主要分布在11月15日之前，重度污染和严重污染的天数主要分布在第一季度和第四季度，中度污染的天数也主要分布在第一季度和第四季度，由此说明，冬季供暖期影响了空气质量等级。

3.3 月度的变化特征

由图2可知，在AQI月变化图中，8月份空气质量较好，1月份和12月份的空气质量较差，1月份和12月份时滨州处于供暖期，这两个月份室外气温最低，大气中气流下沉，不利于颗粒物的扩散。

图2 AQI月变化

4 空气质量与大气主要污染物的关系

为了研究不同天气状况对空气质量的影响，选取近四年全年12个月的气象资料与空气质量进行分析。得到AQI与大气主要污染物的相关性表，如表3所示。

表3 AQI与大气主要污染物的相关性

由表3可知，空气质量与气温有相关性，空气质量好时与气温呈正相关，空气质量差时与气温呈负相关。从图中可表示为，当空气质量为优、良、轻度污染时，气温与空气质量的相关性直线呈上升趋势，其相关系数分别为0.0039、0.291、0.0265；当空气质量为中度污染、重度污染和严重污染时，气温与空气质量的相关性直线呈下降趋势，其相关系数分别为-0.1958、-0.1169、-0.0446。

5 结论

本研究以滨州市空气质量为研究对象，根据监测数据对城区AQI进行了分析，并利用相关性分析进行了相关性进行研究，得出以下结论。

(1)滨州市的空气质量存在典型的季节性特征。季度平均AQI值曲线呈“U”形，第三季度有明显的下降趋势，第二季度下降的幅度较小，比较平缓，第四季度又明显地上升。一季度和四季度的AQI相对要高，空气质量较差，而二、三季度的AQI要低一些，空气质量为优。这是因为滨州地区夏季雨水相对较多，而冬季的供暖期从每年的11月15日至次年3月20日，在此期间的空气质量相对较差。

(2)空气质量等级为优的天气，主要分布在三、四季度，而在第四季度的空气质量为优的天气主要分布在11月15日之前，重度污染和严重污染的天数主要分布在第一季度和第四季度，中度污染的天数也主要分布在第一季度和第四季度，由此说明，冬季供暖期影响了空气质量等级。

(3)滨州市空气质量年度变化曲线且整体呈现下降趋势；空气质量为优的天数增加，重度污染和严重污染的天数下降。综上所述，说明滨州市环境空气质量有所好转。

(4)由空气质量季度变化曲线可知，滨州市空气质量污染最重的的是一、四季度，一、四季度污染明显比二、三季度严重。

(5)空气质量与气温存在相关性，当空气质量为优、良、轻度污染时，与气温呈正相关；当空气质量为中度污染、重度污染、严重污染时，与气温呈负相关。

(6)空气质量为中度污染、重度污染、严重污染与PM2.5线性相关性的R2值在0.64～0.95之间，线性相关性较好。