Journal of Agricultural Catastrophology 2023, Vol.13 No.3
陈娇娇1，陶 瑶1，娄 俊2
1.上饶市气象局，江西上饶 334000；
2.广信区气象局，江西上饶 334100
摘要 利用2017— 2021 年期间上饶市环境监测数据和同期国家气象观测站气象观测数据，研究近5年来上饶市空气质量变化规律，以及各类主要污染物浓度月变化规律及其与气象要素之间的相关性。结果表明，2017—2021 年，上饶市空气质量在逐年转好，受污染的天数逐年减少，2017年的空气质量最差，且重污染只出现在2017年。2017年空气质量为优的天数占比为23.6％，2021年空气质量为优的天数占达46.6％。通过分析发现，上饶市空气质量和气象要素有很好的相关性，其中AQI和气压、能见度、日照有明显的正相关性，与湿度、降水、风速和极大风速有明显的负相关性，并发现气象条件和各类污染物浓度也有显著的关联性。
关键词 空气质量；气象因子；变化规律；相关性
中图分类号：X51 文献标识码：B 文章编号：2095–3305(2023)03–0058-03
随着社会经济的发展与进步，人们越来越重视生态文明，其中大气污染问题受到人们的关注。大气污染问题不仅影响人类的健康，还代表着人类对高质量生活提出的更高的要求。为了更好地表征空气质量状况，常用空气质量指数表征空气质量的等级，将各类污染物的浓度通过计算后转换成指数的形式，用以表征城市空气质量状况。空气质量指数总共划分为6个等级，指数越小代表污染物浓度越低，空气质量状况越好，指数越高表示污染物含量高，空气质量状况越差[1-2]。空气质量不仅受污染物排放的影响，气象条件变化也会直接影响空气质量。越来越多的学者对空气质量与气象的关系展开研究。有学者就各类污染物与气象因子的关系展开详细的分析[3-4]。樊建勇等[4-5]对江西省PM2.5气象成因方面进行了研究。钱悦等[5]通过对江西省内各个地市的O3变化特征及其受气象条件的影响程度进行了深入分析。研究均表明气象条件的变化能够制约各类污染浓度的变化，空气质量与气象因子之间有一定的相关性。陈添等[8-13]对区域内的空气污染物与气象条件的关系进行了深入的研究，分别就不同城市内空气质量与气象之间的关
系展开了分析。研究证明，不同城市间
不仅地理环境不同，气候条件也不一
致，所以气象对空气质量的影响不完全
一致，因此开展本地空气质量与气象因
子的研究，能够得出有针对性的结论。
但目前对上饶市区域内的空气质量与
气象因子关系的研究很少，因此利用近
5年的上饶市环境监测数据与气象数据
进行分析，旨在分析上饶市空气质量及
各类主要污染物与气象之间的关系，从
而为上饶市大气污染防治工作提供科
学依据。
1 资料与方法
选取了2017年1月—2021年12月上
饶市4个国家环境监测站的逐日平均数
据，数据包括AQI、SO2、NO2、CO、O3、
PM2.5和PM10（环境监测数据来源于中
国空气质量在线监测分析平台（
www.aqistudy/historydata/），并且选
取了同期的气象观测数据，来自上饶
市国家气象观测站的逐日观测数据，主
要选取的气象数据有日平均气压、日平
均气温、日平均相对湿度、日最小能见
度、日降水、日平均2 min风速、日极大
Analysis on Relationship
between Air Quality
Change and Meteorological
Factors in Shangrao City
from 2017 to 2021
Chen Jiao-jiao et al(Shangrao
Meteorological Bureau, Shangrao, Jiangxi
334000)
Abstract Used the environmental
monitoring data of Shangrao City from 2017 to
2021 and the meteorological observation data
of the National Meteorological Observation
Station in the same period to study the
change law of air quality in Shangrao City
in the past five years, as well as the monthly
change law of the concentration of various
major pollutants and its correlation with
meteorological elements. The results showed
that from 2017 to 2021, the air quality in
Shangrao City improved year by year, and the
number of polluted days decreased year by
year. The air quality in 2017 was the worst,
and the heavy pollution only occured in
2017. The number of days with excellent air
quality in 2017 accounted for 23.6%, and the
number of days with excellent air quality in
2021 accounted for 46.6%. Through analysis,
it was found that there was a good correlation
between the air quality and meteorological
elements in Shangrao City. Among them,
AQI had a significant positive correlation
with air pressure, visibility and sunshine,
and a significant negative correlation with
humidity, precipitation, wind speed and
extreme wind speed. It was also found
that meteorological conditions and various
pollutant concentrations had a significant
correlation.
Key words Air quality; Meteorological
factors; Change rules; Correlation
作者简介 陈娇娇（1991—），女，江西上饶人，气象工程师，主要从事气象服务与应用气象研究。
西安人才网收稿日期 2023-01-04
农业灾害研究 2023,13(3)
风速、日照8个气象要素，均经过气象
统计处理的日均值。
通过Pearson 相关系数法分析了上饶市空气质量指数和各类污染物浓度与8个气象要素之间的相关性，
通过相关系数确定上饶市空气质量受气象条件的影响程度，以及各类污染物浓度变化和气象条件之间的关系。2 结果与分析2.1 空气质量变化特征
根据2016年实施的最新的环境空气质量标准显示，AQI 指数分为6个等级，依次为一级，即指数在0～50区间，表示空气质量为优；二级，指数在51～100区间，表示空气质量良好；三级，指数在101～150区间，表示有轻度污染；四级，指数在151～200区间，表示已经达中度污染的程度；五级，指数在201～300区间，表示出现了重度污染；六级，指数＞300，表示严重污染。
通过统计2017—2021年上饶市1 826 d 有效环境监测资料发现，近5年来，上饶市没有出现较为严重污染的天数，整体空气质量良好，每年优良天数居多，污染日数较少。其中，空气质量为良等级的占比最高，占样本数的56.8％，空气质量优等级的占比为36.9％，污染日数总共占比为6.3％。2017年上饶市的空气质量是5年中最差的一年，轻度污染日数达46 d ，是其余4年轻度污染日数的2～4倍，且是5年中唯一存在重度污染的年份。
从图1可以看出，上饶市空气质量呈现逐渐转好的趋势，从2017年年平均AQI 指数为71.5，到2021年年平均AQI 指数降为56.1，2017—2021年期间年污染日数由54 d 减至11 d 。到2021年上饶市空气质量优良天数较2017年有了明显的提升，空气质量的提高也离不开近年来对环境问题的治理。
图1 2017—2021年上饶市AQI 年变化和各类空气质量等级日数变化
2.2 污染物的年均月变化特征分析
分析6类污染物（PM 2.5、PM 10、 SO 2、
NO 2、CO 、O 3）在2017—2021年每月平均值的变化特征可以看出（图2）：O 3浓度月变化特征明显，
教师资格证面试真题在3—5月O 3浓度上升的趋势过程，8月至翌年1月
持续时间长，说明从8月开始O 3污染出现的概率较大，需采取针对O 3污染的一系列防控措施，6月O
3为最低值，而6月是上饶市主汛期，降水过程频繁，雨日增多。其余5类污染物浓度变化特征相似，高值均处在1月和12月，且变化
7月开始逐月上升。从CO 的变化趋势曲线可以看出，上饶市CO 的浓度均在标准范围内，没有出现超标准污染的情况，其每个月的波动幅度主要波动区间在0.6～0.9 mg/m 3之间，其中CO 的高峰值出现在冬季，可能由于冬季北方供暖，CO 排放量增加，随着冬季冷空气频繁，影响了上饶的CO 浓度。从颗粒物的月变化曲线也可以明显看出秋冬季节的PM 2.5和PM 10等颗粒污染物较其他季节更明显，这段时间刚好处于冷空气活跃期，风速加大，容易导致颗粒污染物的传输与扩散。综合6类污染物浓度变化规律可以发现，近5年来上饶市冬季各类污染物的浓度比其他3个季节的浓度高，存在污染的风险也更大。2.3 上饶市AQI 及6类污染物与气象因子相关性分析
在污染源特定的情况下，空气质量与环境中的气象要素有着密切的关系，气象要素的变化能引起各类污染物浓度的变化[14-15]。
采用Pearson 相关系数法对2017—2021年1 802 d 有效样本进行空气质量指数分析，得出6类污染
物与气象因子之间的相关系数，若计算出的两者之间的相关系数是＞0的正数，表示2个变量之间存在正相关的关系；若计算出的相关系数是＜ 0的负数，即表示2个变量之间存在负相关的关系。
由表1可以看出：上饶市AQI 与气压、最小水平能见度、日照3个气象因子具有显著正相关，与相对湿度、降水、2 min 平均风速和极大风速4个气象因子具有显著负相关。因为降水对污染物可以起到增湿清除的作用，且风速增大也可以增强大气扩散能力，而气温对AQI 的影响不明显。气压与污染物相关系数为-0.311，与气温、能见度、日照呈正相关，相关系数分别为0.491、0.27、0.58，可以发现日照时数越多，O 3浓度
也会随之增加[16]。
哈市招聘网最新招聘今天上饶市大气中PM 2.5的浓度变化与大气压强的正相关性最大，达到0.364，与相对湿度的负相关性最大，系数达0.304。不仅O 3和PM 2.5 2类污染物浓度受气象要素影响，PM 10、SO 2、
CO 、NO 2浓度变化与该7个气象因子均有相关性。
2.3.1 降水与AQI 相关性分析 通过
相关系数分析法可知降水量会影响质
信用社招聘条件2021图2 各类污染物浓度的年际月变化
量，降水与AQI两者之间有着负相关关系。为了更好地验证这一结果，选取污染最严重的年份2017年逐日空气质量指数的数据与逐日降水量数据进行进一步的分析。从图3可以看出，2017年的1—2月上旬降水偏少，空气污染程度越突出，空气污染程度越严重，出现重度污染等级，AQI指数较高；3月上旬—4月上旬雨日逐渐开始增多，空气质量较前期明显有好转，AQI指数明显呈现下降的趋势，虽然存在轻度污染的天数，但是污染程度较前期得到显著改善，3月7日是3月上旬以来AQI指数处于高值的时期，持续6 d无降水，3月13日降水过程开始，AQI值也随之下降，3月13—25日处于降水频繁期，该时间段内AQI指数虽然有小幅度的波动，但均处于空气质量较好的区间内波动。6月降水集中期，雨日增多，空气质量也均处于优良区间，没有出现轻度及其以上的污染天数，日降雨量较大值分别出现在2月23日、4月9日、6月25日，降水量分别为113.3、119.2、142.8 mm，而同期对应的AQI值分别为37、36、30，空气质量以优为主，说明雨日污染无超标的概率比无雨日低，降水可以在一定程度上对空气起到增湿清除的作用，当降水达到一定降水级时，能有效降低空气中的污染物浓度。
2.3.2 风速对污染物的影响 除了降水对空气质量有影响外，风速也有显著的相关性。上饶市以NE
风为主，主要受冷空气和台风外围风力的影响，会出现风力增强的现象。影响上饶的冷空气过程主要集中在秋冬季节，随着风力的增大，颗粒物污染物的浓度也会产生变化。近5年来，上饶市在秋冬季节PM2.5和PM10浓度值比其他季节明显。根据相关系数可知，风速与PM2.5与PM10之
间均有负相关作用。通过选取2017—
2021年冬季逐日平均风速和极大风速
与这两类污染物的相关数据，分析相互
间的变化规律，可以看出在平均风速和
极大风速都较低时，对应PM2.5和PM10
的浓度同时出现高值的概率会更大。
（图4）在2017年1月1—5日期间出现了
持续性的PM2.5和PM10浓度明显超标的
现象，最大值出现在1月4日，2种颗粒
3
267 μg/m3，当天的平均风速为1.2 m/s，
极大风速只有4.5 m/s，气流静稳，大气
扩散能力相对较弱，容易造成污染物的
堆积。2017年2月18—24日，受多股冷
空气影响，风力较之前有所增强，极大
风速增大到10～12 m/s，平均风力也在
2～3 m/s 区间内，对应该期间颗粒污染
物的浓度也随着冷空气南下的影响不
断下降，PM2.5的最低浓度为25 μg/m3，
PM10的最低浓度为37 μg/m3，均在标
准范围内，很好地说明了风速对污染物
的浓度影响。风速越大，大气扩散能力
越强，对污染物的稀释效果越明显；风
速越小，大气扩散能力越弱，容易造成
颗粒污染物的堆积。
3 结论
（1）2017—2021年上饶市空气质量
状况逐年得到改善，优良天数的占比逐
年增多，其中2017年的轻度及其以上
表1 空气质量与气象因子的相关性分析
指标气压气温湿度能见度降水风速极大风速日照AQI0.141**-0.007-0.546**0.139**-0.296**-0.121**-0.
234**0.389** PM2.50.364**-0.297**-0.304**-0.048**-0.240**-0.101**-0.256**0.087** PM100.351**-0.249**-0.454**0.063**-0.292**-0.087**-0.239**0.210** SO20.140**-0.062**-0.357**0.064**-0.186**-0.102**-0.168**0.232** NO20.479**-0.457**-0.220**-0.054**-0.155**-0.126**-0.303**0.001 CO0.342**-0.395**0.091**-0.236**-0.033-0.002-0.140**-0.161** O3-8h-0.311**0.491**-0.569**0.270**-0.198**-0.075**-0.0420.580**注：*、**分别代表通过0.05、0.01的显著性检验。
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责任编辑：黄艳飞
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到54 d，从2020年开始不存在中度及其以上的污染天数。
（2）O3浓度的月变化特征明显，有2个峰值区间，5—7月的臭氧浓度最低，上饶市秋冬季节冷空气活动比较频繁，因此上饶市秋冬季节的PM2.5和PM10等颗粒污染物浓度明显上升。
（3）上饶市空气质量的好坏与相对湿度和降水负相关系数最显著，与日照正相关系数最显著，表明雨天的空气质量比晴天好。
（4）上饶市空气质量状况受到气象因子的影响，因此根据预测未来的天气形势，预测未来一段时间的空气质量情况，能对大气污染防治起到一定的积极作用。
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责任编辑：黄艳飞
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