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摘 要：基于2020年冬季伊宁市SO2、NO2、CO和O3等气态污染物监测数据，采用数理统计方法，研究了伊宁市气态污染物浓度变化特征。结果表明：伊宁市城区冬季SO2和O3-8h均达标，但NO2和CO第95百分位数浓度分别超标0.33倍和0.22倍，城区燃煤和机动车排放对空气质量有明显影响。工作日SO2、NO2、CO平均浓度分别比周末高出7.4%、13.4%和19.2%，O3-8h则相反。SO2与NO2、CO这3种污染物来源相近。
关键词：伊宁市 冬季 气态污染物 空气质量 来源
中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）07（b）-0060-04
Variation Characteristics of Gaseous Pollutant Concentration in Winter in Yining City
GU Tianjun
（Office of the Third Commissioner of Xinjiang Ecological Environment Supervision， Xinjiang Department of Ecological Environment， Urumqi， Xinjiang Uygur Autonomous Region， 830063 China）
Abstract： Based on the monitoring data of SO2， NO2， Co， O3 and other gaseous pollutants in Yining City in the winter of 2020， the concentration variation characteristics of gaseous pollutants in Yining City were studied by mathematical statistics. The results show that SO2 and O3-8h in winter in Yining City are up to the standard， but the 95th percentile concentrations of NO2 and CO exceed the standard by 0.33 times and 0.22 times respectively. The emission of coal and motor vehicles in urban area has a significant impact on air quality. The average concentrations of SO2， NO2 and CO on weekdays were 7.4%， 13.4% and 19.2% higher than those on weekends， respectively， while O3-8h was the opposite. The sources of SO2， NO2 and CO are similar.
Key Words： Yining City; Winter; Gaseous pollutants; Air quality; Source
随着经济快速增长，城市化进程不断加快，能源消费增加迅速，大气污染问题日益突出也越来越受到关注。大气污染不仅影响环境空气质量、气候变化与经济社会发展，对人体健康也产生重要作用。目前，我国大气污染呈现区域性、复合性和长期性的特点[1，2]。地处伊犁河谷盆地中央的伊宁市，近年来经济发展加快，机动车保有量稳步增加，冬季空气污染问题受到广大市民关注。针对大气污染问题，伊宁市通过调整优化产业结构、控制煤炭消费量、调整运输结构、提升机动车排放水平、治理散乱污企业、工业企业升级改造和强化区域联防联控等系列措施，取得了一定成效。本研究基于2020年冬季伊宁市SO2、NO2、CO等气态污染物监测数据，研究了冬季各类气态污染物浓度变化特征和相互關系，为该地区大气污染治理和防控提供科学参考。
1 数据与方法
1.1 研究区概况
伊宁市地处伊犁河谷盆地中央，东连伊宁县，西邻霍城县，南濒伊犁河，北依科古尔琴山。伊宁市市域总面积644.01km2，建成区面积122km2，属北温带大陆性气候，四季分明，年均气温10.5℃，年均降水量245mm，年均日照3080h。
1.2 数据来源
大气污染物SO2、NO2、CO和O3的浓度数据来源于伊宁市城区3个国家环境空气质量自动监测站（http：//183.203.223.83：85/aqi/），时间范围为2020年12月1日—2021年2月27日。其中新政府片区监测点位于伊宁市南部，第二水厂监测点位于伊宁市东北部，环保局监测点位于伊宁市西北部。按照气象学上分类12月、1月和2月为冬季。
1.3 数据统计与分析
SO2、NO2、CO等气态污染物日平均浓度为24h内各小时浓度算术平均值。O3最大8h浓度为当日8时-24时最大8h滑动平均浓度（O3-8h）。各小时浓度算术平均值月均值、季均值计算均按照《环境空气质量评价技术规范》（HJ 663-2013）由日均值计算得到。根据《环境空气质量评价技术规范》规定，对地级及以上城市，环境空气质量评价采用城市空气质量监测评价点监测数据，伊宁市3个国控站点都集中于市区。本研究利用2020年12月1日—2021年2月27日伊宁市3个国控监测站点SO2、NO2、CO和O3等气态污染物浓度数据，采用统计分析和空间分析，对伊宁市冬季主要气态污染物时空变化进行了研究。 2 结果与分析
2.1 冬季SO2、NO2、CO和O3-8h浓度总体变化
化石燃料（煤、石油和天然气）燃烧是大气中SO2的主要来源，特别是燃煤排放的SO2要远高于其他燃料。NO2是机动车尾气排放的主要污染物，是臭氧的重要前体物。SO2、氮氧化物经过复杂反应能转化生成二次细颗粒物[3，4]。伊宁市城区冬季（2020年12月1日—2021年2月27日），SO2、NO2、CO和O3-8h平均浓度分别为23μg/m3、53μg/m3、2.7mg/m3和53μg/m3，其中CO第95百分位数为4.9mg/m3和O3-8h第90百分位数为81μg/m3。这4项气态污染物中NO2浓度和CO第95百分位数浓度分别超过国家二级标准限值（NO2：40μg/m3;CO第95百分位数浓度：4mg/m3）0.33倍和0.22倍，说明冬季伊宁市城区燃煤和机动车排放对空气质量有明显影响。从整个冬季SO2、NO2、CO和O3-8h日平均浓度分布看（图1），伊宁市城区SO2、NO2、CO和O3-8h质量浓度范围分别为6～50μg/m3、12～93μg/m3、0.6～7.1mg/m3和25～94μg/m3，其中NO2和CO超标率分别为10%和17%。
2.2 冬季SO2、NO2、CO和O3-8h浓度月际变化特征
冬季各月SO2、NO2、CO和O3-8h质量浓度的变化有较明显差异。SO2、NO2、CO等污染物浓度由高到低排序依次均为1月>12月>2月，其中12月和1月浓度接近，2月浓度明显低于12月和1月;O3-8h浓度排序为2月>1月>12月，2月浓度明显高于12月和1月，主要与2月气温升高，日照增加，臭氧更易生成有关。
2.3 冬季SO2、NO2、CO和O3-8h浓度变化的周末效应
一般情况下周一至周五工作日期间，工业生产活动和机动车排放强度、能源消费比周六和周日高，可能产生和排放更多的大气污染物进入环境，造成大气中污染物浓度升高。本文将SO2、NO2、CO和O3-8h监测时段分为工作日（周一到周五）和周末（周六和周日）两类，分别计算工作日和周末的SO2、NO2、CO和O3-8h浓度变化特征。如图2所示，冬季工作日SO2、NO2、CO平均浓度分别为23.4μg/m3、55.1μg/m3和2.8mg/m3，周末平均浓度分别为21.8μg/m3、48.6μg/m3和2.4mg/m3，工作日浓度明显高于周末，分别高出7.4%、13.4%和19.2%。这一结果说明冬季工作日期间燃煤排放强度要大于周末，应重点做好管控。O3-8h则相反，其周末浓度较工作日浓度略高，分别为为54.4μg/m3和52.4μg/m3，高出3.8%，可能与机动车行驶排放下降有关。
2.4 冬季SO2、NO2、CO和O3-8h之间相关性
城市大气环境中SO2、CO和NO2主要来自燃煤和机动车排放。对流层臭氧（O3）主要由氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）经过一系列复杂的光化学反应生成，是大气中重要的污染物之一，而NO2是O3重要的前体物。SO2、NO2、CO和O3-8h之间存在着复杂的联系[5，6]。
由表1冬季SO2、NO2、CO和O3-8h相关系数可知，SO2与NO2、CO均存在显著正相关关系，相关系数分别为0.85和0.79（P<0.05），说明冬季这3种污染物来源相近，主要为燃煤排放。此外，NO2和CO之间相关系数为0.94（P<0.05），说明两者之间存在显著的正相关关系，可能提示其来自燃煤和机动车排放的贡献最大。O3-8h与SO2、NO2、CO之间均为负相关，相关系数绝对值小于0.4，为弱相关。
3 结论
（1）伊宁市城区冬季SO2、NO2平均浓度分别为23μg/m3和53μg/m3，CO第95百分位数为4.9mg/m3，O3-8h第90百分位数为81μg/m3。NO2和CO第95百分位数浓度分别超标0.33倍和0.22倍，说明冬季伊宁市城区燃煤和机动车排放对空气质量有明显影响。
（2）冬季工作日SO2、NO2、CO平均浓度分别比周末高出7.4%、13.4%和19.2%，O3-8h則相反，其周末浓度较工作日浓度略高3.8%。
（3）SO2与NO2、CO均存在显著正相关关系，这3种污染物来源相近，主要为燃煤排放。
参考文献
[1] 刘文清，陈臻懿，刘建国，等.大气污染光学遥感技术及发展趋势[J].中国环境监测，2018，34（2）：1-9.
[2] 刘文清，刘建国，谢品华，等.区域大气复合污染立体监测技术系统与应用[J].大气与环境光学学报，2009，4（4）：243-255.
[3] 郭蒙蒙，姜楠，王申博，等.郑州市2014—2017年大气污染特征及气象条件影响分析[J].环境科学，2019，40（9）：3856-3867.
[4] 张周祥.秋冬季北京北部重污染事件PM1化学组分特征及气象因素的贡献[D].北京：中国气象科学研究院，2017.
[5] 李雁宇，李杰，曾胜兰，等.2017年汾渭平原东部大气颗粒物污染特征分析[J].环境科学研究，2020，33（1）：63-72.
[6] 赵雪，沈楠驰，李令军，等.COVID-19疫情期间京津冀大气污染物变化及影响因素分析[J].环境科学，2021，42（3）：1205-1214.
关键词：伊宁市 冬季 气态污染物 空气质量 来源
中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）07（b）-0060-04
Variation Characteristics of Gaseous Pollutant Concentration in Winter in Yining City
GU Tianjun
（Office of the Third Commissioner of Xinjiang Ecological Environment Supervision， Xinjiang Department of Ecological Environment， Urumqi， Xinjiang Uygur Autonomous Region， 830063 China）
Abstract： Based on the monitoring data of SO2， NO2， Co， O3 and other gaseous pollutants in Yining City in the winter of 2020， the concentration variation characteristics of gaseous pollutants in Yining City were studied by mathematical statistics. The results show that SO2 and O3-8h in winter in Yining City are up to the standard， but the 95th percentile concentrations of NO2 and CO exceed the standard by 0.33 times and 0.22 times respectively. The emission of coal and motor vehicles in urban area has a significant impact on air quality. The average concentrations of SO2， NO2 and CO on weekdays were 7.4%， 13.4% and 19.2% higher than those on weekends， respectively， while O3-8h was the opposite. The sources of SO2， NO2 and CO are similar.
Key Words： Yining City; Winter; Gaseous pollutants; Air quality; Source
随着经济快速增长，城市化进程不断加快，能源消费增加迅速，大气污染问题日益突出也越来越受到关注。大气污染不仅影响环境空气质量、气候变化与经济社会发展，对人体健康也产生重要作用。目前，我国大气污染呈现区域性、复合性和长期性的特点[1，2]。地处伊犁河谷盆地中央的伊宁市，近年来经济发展加快，机动车保有量稳步增加，冬季空气污染问题受到广大市民关注。针对大气污染问题，伊宁市通过调整优化产业结构、控制煤炭消费量、调整运输结构、提升机动车排放水平、治理散乱污企业、工业企业升级改造和强化区域联防联控等系列措施，取得了一定成效。本研究基于2020年冬季伊宁市SO2、NO2、CO等气态污染物监测数据，研究了冬季各类气态污染物浓度变化特征和相互關系，为该地区大气污染治理和防控提供科学参考。
1 数据与方法
1.1 研究区概况
伊宁市地处伊犁河谷盆地中央，东连伊宁县，西邻霍城县，南濒伊犁河，北依科古尔琴山。伊宁市市域总面积644.01km2，建成区面积122km2，属北温带大陆性气候，四季分明，年均气温10.5℃，年均降水量245mm，年均日照3080h。
1.2 数据来源
大气污染物SO2、NO2、CO和O3的浓度数据来源于伊宁市城区3个国家环境空气质量自动监测站（http：//183.203.223.83：85/aqi/），时间范围为2020年12月1日—2021年2月27日。其中新政府片区监测点位于伊宁市南部，第二水厂监测点位于伊宁市东北部，环保局监测点位于伊宁市西北部。按照气象学上分类12月、1月和2月为冬季。
1.3 数据统计与分析
SO2、NO2、CO等气态污染物日平均浓度为24h内各小时浓度算术平均值。O3最大8h浓度为当日8时-24时最大8h滑动平均浓度（O3-8h）。各小时浓度算术平均值月均值、季均值计算均按照《环境空气质量评价技术规范》（HJ 663-2013）由日均值计算得到。根据《环境空气质量评价技术规范》规定，对地级及以上城市，环境空气质量评价采用城市空气质量监测评价点监测数据，伊宁市3个国控站点都集中于市区。本研究利用2020年12月1日—2021年2月27日伊宁市3个国控监测站点SO2、NO2、CO和O3等气态污染物浓度数据，采用统计分析和空间分析，对伊宁市冬季主要气态污染物时空变化进行了研究。 2 结果与分析
2.1 冬季SO2、NO2、CO和O3-8h浓度总体变化
化石燃料（煤、石油和天然气）燃烧是大气中SO2的主要来源，特别是燃煤排放的SO2要远高于其他燃料。NO2是机动车尾气排放的主要污染物，是臭氧的重要前体物。SO2、氮氧化物经过复杂反应能转化生成二次细颗粒物[3，4]。伊宁市城区冬季（2020年12月1日—2021年2月27日），SO2、NO2、CO和O3-8h平均浓度分别为23μg/m3、53μg/m3、2.7mg/m3和53μg/m3，其中CO第95百分位数为4.9mg/m3和O3-8h第90百分位数为81μg/m3。这4项气态污染物中NO2浓度和CO第95百分位数浓度分别超过国家二级标准限值（NO2：40μg/m3;CO第95百分位数浓度：4mg/m3）0.33倍和0.22倍，说明冬季伊宁市城区燃煤和机动车排放对空气质量有明显影响。从整个冬季SO2、NO2、CO和O3-8h日平均浓度分布看（图1），伊宁市城区SO2、NO2、CO和O3-8h质量浓度范围分别为6～50μg/m3、12～93μg/m3、0.6～7.1mg/m3和25～94μg/m3，其中NO2和CO超标率分别为10%和17%。
2.2 冬季SO2、NO2、CO和O3-8h浓度月际变化特征
冬季各月SO2、NO2、CO和O3-8h质量浓度的变化有较明显差异。SO2、NO2、CO等污染物浓度由高到低排序依次均为1月>12月>2月，其中12月和1月浓度接近，2月浓度明显低于12月和1月;O3-8h浓度排序为2月>1月>12月，2月浓度明显高于12月和1月，主要与2月气温升高，日照增加，臭氧更易生成有关。
2.3 冬季SO2、NO2、CO和O3-8h浓度变化的周末效应
一般情况下周一至周五工作日期间，工业生产活动和机动车排放强度、能源消费比周六和周日高，可能产生和排放更多的大气污染物进入环境，造成大气中污染物浓度升高。本文将SO2、NO2、CO和O3-8h监测时段分为工作日（周一到周五）和周末（周六和周日）两类，分别计算工作日和周末的SO2、NO2、CO和O3-8h浓度变化特征。如图2所示，冬季工作日SO2、NO2、CO平均浓度分别为23.4μg/m3、55.1μg/m3和2.8mg/m3，周末平均浓度分别为21.8μg/m3、48.6μg/m3和2.4mg/m3，工作日浓度明显高于周末，分别高出7.4%、13.4%和19.2%。这一结果说明冬季工作日期间燃煤排放强度要大于周末，应重点做好管控。O3-8h则相反，其周末浓度较工作日浓度略高，分别为为54.4μg/m3和52.4μg/m3，高出3.8%，可能与机动车行驶排放下降有关。
2.4 冬季SO2、NO2、CO和O3-8h之间相关性
城市大气环境中SO2、CO和NO2主要来自燃煤和机动车排放。对流层臭氧（O3）主要由氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）经过一系列复杂的光化学反应生成，是大气中重要的污染物之一，而NO2是O3重要的前体物。SO2、NO2、CO和O3-8h之间存在着复杂的联系[5，6]。
由表1冬季SO2、NO2、CO和O3-8h相关系数可知，SO2与NO2、CO均存在显著正相关关系，相关系数分别为0.85和0.79（P<0.05），说明冬季这3种污染物来源相近，主要为燃煤排放。此外，NO2和CO之间相关系数为0.94（P<0.05），说明两者之间存在显著的正相关关系，可能提示其来自燃煤和机动车排放的贡献最大。O3-8h与SO2、NO2、CO之间均为负相关，相关系数绝对值小于0.4，为弱相关。
3 结论
（1）伊宁市城区冬季SO2、NO2平均浓度分别为23μg/m3和53μg/m3，CO第95百分位数为4.9mg/m3，O3-8h第90百分位数为81μg/m3。NO2和CO第95百分位数浓度分别超标0.33倍和0.22倍，说明冬季伊宁市城区燃煤和机动车排放对空气质量有明显影响。
（2）冬季工作日SO2、NO2、CO平均浓度分别比周末高出7.4%、13.4%和19.2%，O3-8h則相反，其周末浓度较工作日浓度略高3.8%。
（3）SO2与NO2、CO均存在显著正相关关系，这3种污染物来源相近，主要为燃煤排放。
参考文献
[1] 刘文清，陈臻懿，刘建国，等.大气污染光学遥感技术及发展趋势[J].中国环境监测，2018，34（2）：1-9.
[2] 刘文清，刘建国，谢品华，等.区域大气复合污染立体监测技术系统与应用[J].大气与环境光学学报，2009，4（4）：243-255.
[3] 郭蒙蒙，姜楠，王申博，等.郑州市2014—2017年大气污染特征及气象条件影响分析[J].环境科学，2019，40（9）：3856-3867.
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[6] 赵雪，沈楠驰，李令军，等.COVID-19疫情期间京津冀大气污染物变化及影响因素分析[J].环境科学，2021，42（3）：1205-1214.