合肥市区PM10与能见度的12年变化趋势外文翻译资料

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合肥市区PM₁₀与能见度的12年变化趋势

摘要：中国正经历着严重的空气污染，之前的研究主要关注大城市和一些热点地区。合肥是安徽省的省会城市，其市区人口近500万，但其空气质量尚未见文献报道。本项研究分析了2001-2012年的每日PM₁₀浓度和能见度数据，以调查合肥的空气质量状况以及12年的污染趋势。结果显示合肥在研究时段遭受高PM₁₀污染和低能见度。年平均PM₁₀浓度是中国环境空气质量标准的2~3倍。PM₁₀显示出2001-2007年是波动变化，2008年后略有下降趋势。年平均能见度范围一般低于7 km，从2001年到2006年呈现恶化趋势，随后是2007年至2012年的改善趋势。风速、降水量和相对湿度对合肥PM₁₀浓度有负影响，温度可能对PM₁₀产生正或负影响。通过这个结果可以全面了解中国典型二线城市PM₁₀污染和能见度的现状和长期趋势。

1.引言

颗粒物（PM）是一种环境污染严重的污染物，因为它与人类的健康状况[1-5]和地球的气候密切相关[6-8]。PM实际上是极小颗粒和液滴的复杂混合物，含有硫酸盐，硝酸盐，铵盐，元素碳，有机物，金属等化学成分[9]，其排放源包括人为和天然来源[6,10,11]。根据颗粒的空气动力学直径，PM分为PM_2.5（空气动力学直径le;2.5mu;m的颗粒物），PM₁₀（空气动力学直径le;10mu;m的颗粒物）和TSP（总悬浮颗粒，空气动力学直径le;100mu;m的颗粒物）[12]。

能见度通常指的是目标与其天空背景之间的对比度等于人眼的阈值时的水平距离[13]。 能见度与空气质量显着相关，因为空气污染物对光的散射和大气中细颗粒物对光的吸收可以降低能见度[13-15]。因此，能见度可视为空气污染水平的一个高度相关的视觉指标[16]。 近几十年来，由于工业的快速发展和城市化，中国正经历着严重的空气污染。许多研究报告显示了由于中国空气质量恶化导致的PM高污染水平和能见度的下降[13,16-18]。

分析PM污染和能见度的长期变化趋势是评估地方、区域、大陆和全球范围内对空气质量总体影响的重要方法[13,19]。在中国，相关的研究主要关注的是大城市[20-24]和一些热点地区，如华北平原[14,23,25-27]、长江三角洲地区[17,18,28,29] ]和珠江三角洲地区[16,30]。 很少有关于特定二线城市（如合肥）的PM污染和能见度的研究，因此PM₁₀污染和能见度的长期趋势在这些地区仍然未知。

2000年6月，中国政府开始对合肥的PM₁₀，二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）进行常规监测。PM_2.5的常规测量到2013年1月才引入，所以合肥没有TSP的常规测定。因此，长期趋势分析仅适用于合肥的PM₁₀。本项研究分析了合肥PM₁₀和能见度的2001-2012年这12年的变化趋势。该研究通过分析PM₁₀的季节和年度情况以及能见度，调查了近12年来合肥一般模式的PM₁₀和能见度趋势。此外，还研究了可能影响PM₁₀污染和能见度的气象因素。结果提供了对PM₁₀长期污染和能见度特征的一般理解，可以作为地方政府进一步减轻环境污染和改善城市空气质量控制计划的基础数据支持。

2.数据和方法

2.1.研究区域

合肥是安徽省的省会城市，位于中国东部中心，距离首都北京以南约1000公里，距离上海市以西450公里（图1）。

图1：合肥市的地理位置，由红色矩形标记

合肥是安徽省最大的城市和政治、经济、文化中心。2012年，合肥市人口总数约为800万，市区居民人口近500万[31]。合肥的国内生产总值为416亿人民币，2012年在安徽省排名第一，在中国排名第31 [31]。主要产业包括机械、电子、化学、钢铁、纺织和卷烟工业。 2012年12月的《经济学人》将合肥确定为世界上增长最快的大都市经济（http://www .economist.com/node/21567579）。

2.2.数据来源

合肥市2000年6月至2013年1月的每日空气污染指数（API）和主要污染物数据下载自中华人民共和国环境保护部数据中心网站（http://datacenter.mep.gov.cn/）。合肥建立了多个监测站点（2000年有4个站点，随后逐渐扩展到2010年的9个站点），都位于市区。尽管PM₁₀，NO₂和SO₂的环境浓度已在多个地点进行常规监测，但数据网站仅发布城市平均API值（所有站点平均）。因此，本研究分析了2001-2012年的完整数据。每日API值是基于PM₁₀，NO₂和SO₂的环境浓度计算的。首先，分别计算PM₁₀，NO₂和SO₂的子API（即一种特定污染物的API）值，然后将最大子API值确定为每日API，并将对应的污染物确定为主要污染物。在合肥，PM₁₀是2001-2012年所有污染日的主要污染物（http://datacenter.mep.gov.cn/report/air_daily/air_dairy_aqi.jsp）。因此，使用以下方法将每日PM₁₀质量浓度从API值转换回来：

其中?是PM₁₀浓度，?是API值。 ?_upper和?_bottom是?的上限和下限值（即?_bottomle;?lt;?_upper）。?_upper和?_bottom是对应于?_upper和?_bottom的上限和下限浓度。表1显示了?_bottom，?_upper，?_bottom和?_upper的值。

表1：API值的上、下限值及对应的PM₁₀浓度

2001-2012年的气象观测数据来自国家气候数据中心（NCDC）（ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/noaa/）。气象数据包括气温、露点温度、风速、风向和降水的每小时地面观测数据。用温度和露点温度计算相对湿度。然后将每小时的气象参数平均为每日值，以研究它们与每日PM₁₀和能见度的相关性。

3.结果和讨论

3.1PM₁₀变化趋势

图2：（a）2001年至2012年期间合肥PM₁₀浓度长期趋势的统计箱线图。该箱的范围代表数据的四分位数范围。（b）合肥2001年至2012年期间最差的20％、50％以及最佳20％区域平均PM₁₀浓度趋势。虚线是相应趋势线的线性回归曲线。

图2展示了合肥市在2001-2012年间PM₁₀浓度的长期变化趋势。每年的统计数据由分别的日数据计算得到。PM₁₀的年平均浓度在2001-2007年间呈波动变化，2008年后略有下降，总体上升趋势为每年0.24mu;g·m^-3（图2（b））。 PM₁₀年平均浓度的最小值为2005年的93plusmn;41mu;g·m^-3，最大值为2008年126plusmn;55mu;g·m^-3。PM₁₀年平均浓度为一级中国环境空气质量标准中PM₁₀年平均浓度（40mu;g·m^-3）的2~3倍[32]，凸显了合肥市严重的空气污染状况。十二年间PM₁₀浓度的最低值为9~23mu;g·m^-3，偏差幅度小；然而，最大值显示出显着的年度变化，在此期间没有明显的趋势。2001年最大PM₁₀浓度为248mu;g·m^-3，然后浓度值在2002年急剧增加至470mu;g·m^-3，随后从2004年到2007年持续下降。2008年浓度回到506mu;g·m^-3并在之后呈锯齿形。合肥2012年的PM₁₀最大值为23mu;g·m^-3，是12年来的最低值，但却是一级中国环境空气质量标准的PM₁₀24小时平均浓度（50mu;g·m^-3）的4倍[32]。

图2（b）显示了2001年至2012年期间合肥最差的20％、50％以及最佳20％的PM₁₀平均浓度趋势。虚线是相应趋势线的线性回归曲线。最佳20％PM₁₀浓度的增加趋势为每年0.52mu;g·m^-3。对于平均PM₁₀浓度为每年0.24mu;g·m^-3，发现了类似但相对较小的趋势。然而，最差的20％PM₁₀浓度呈现出每年1.18mu;g·m^-3的下降趋势。值得注意的是，趋势没有统计学意义，因为三个趋势的相关系数（?²）均低于0.15。因此，合肥这些年间PM₁₀污染情况总体上没有明显改善。考虑到PM₁₀水平较高，预计将进一步立法努力抑制PM污染并改善合肥的空气质量。

图3：合肥在2001年至2012年间PM₁₀日浓度的频率分布。注：PM₁₀浓度单位：mu;g·m^-3。

图3显示了合肥市2001-2012年间PM₁₀日浓度在5个浓度范围内的频率分布：0-50,50-100,100-150,150-200和gt;200mu;g·m^-3。 PM₁₀浓度在50-100和100-15mu;g·m^-3范围内占一年中的大多数日子，占一年中所有天数的约70％。PM₁₀浓度小于100mu;g·m^-3的天数在2008年至2012年呈上升趋势，表明自2008年以来空气质量略有改善。除了2002年和2008年以外的所有年中，PM₁₀浓度超过200mu;g·m^-3的天数仅占总天数的不到10％，并没有明显的趋势。

图4：2001-2012年合肥PM₁₀浓度的季节变化。误差棒表示每年每个季节PM₁₀浓度平均值的标准偏差。

为了了解有关PM₁₀时间变化的更多信息，将数据分为四个季节组，分别是：春季（3月至5月）、夏季（6月至8月）、秋季（9月至11月）和冬季（12月至2月）。图4显示了2001-2012年合肥PM₁₀浓度的季节变化。在所有12年中，夏季的PM₁₀浓度在所有季节中最低，标准差最低，在71plusmn;18（2005）至104plusmn;45（2008）mu;g·m^-3的范围内变化。其他三季PM₁₀浓度相近，12年的平均值分别为114plusmn;14（春季），114plusmn;11（秋季）和112plusmn;11（冬季）mu;g·m^-3。由于较高的温度和混合层而导致的较高稀释度以及由于夏季更多降水导致的更高的去除率是夏季PM₁₀相对清洁状态的主要驱动因素。除了气象条件的影响外，其他季节的额外排放（如春季和秋季的农业生物质燃烧[8]，住宅供暖和农历新年期间的烟花爆炸[33]）也是四个季节不同的原因。尽管夏季浓度最低，但浓度仍然比一级中国环境空气质量标准高好几倍。季节变化相对较弱，尤其是春季，秋季和冬季，与其他城市的季节变化不一致[34]，表明合肥的污染源和污染过程是和其他城市不同的。

3.2.能见度变化趋势

图5：（a）2001年至2012年期间合肥能见度长期趋势的统计箱线图。方框的范围代表数据的四分位数范围。（b）合肥在2001年至2012年期间最差的20％、50％以及最佳的20％区域平均能见度趋势。虚线是相应趋势线的线性回归曲线。

对合肥的能见度在2001-2012年间的长期趋势进行了分析，年度统计结果如图5（a）所示。除2001年和2004年外，年均能见度不到7公里。能见度最好的是2001年，最高值为23.2km，平均值为8.6km。2001年至2007年的能见度呈现恶化趋势。2007年，最高能见度为11.7公里，最低值仅为0.7公里，平均5.6公里。平均能见度自2007年以来平均呈现9.5％的缓慢增长趋势。2012年，平均能见度可达6.1plusmn;2.5 km，最低值为1.2 km。最高能见度从2001年（23.2公里）到2012年（12.0公里）呈现明显退化趋势。一般能见度情况非常严重，需要持续有效的污染控制策略来抵消大气能见度的下降。

合肥在2001-2012年间最差20％、50％以及最佳20％的区域平均可见度趋势如图5（b）所示。虚线是相应趋势线的线性回归曲线。在12年中发现了相似的下降趋势，其中观察到的最差20％、5

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