摘要: 本文主要选择2015~2021年吐鲁番环境保护局环境监测站提供的SO2、NO2、PM10、PM2.5逐日质量浓度监测数据和同期吐鲁番市气象局提供的逐月平均气温、相对湿度、降水量、风速、气压常规气象观测资料，选择线性回归法分析气象条件对吐鲁番市大气污染的影响。结果表明：PM10平均浓度呈现出先增加后下降的趋势，且年平均浓度在139.3~172.0 μg/m3之间；SO2年平均浓度呈现出缓慢下降的趋势，多年平均浓度在7.8~18.1 μg/m3之间，未达到国家一级标准；NO2平均浓度在30.7~39.7 μg/m3之间，未达到国家一级标准；PM2.5年平均浓度在49.1~67.7 μg/m3之间，均超过国家二级标准；SO2、NO2、PM10、PM2.5年内各月变化基本一致，均呈现出先减少后增加的趋势；年内四季SO2、NO2、PM10、PM2.5污染物浓度也有很大差异，尤以冬季污染物浓度最高；吐鲁番市平均气温与NO2呈现出显著的正相关关系；相对湿度与PM10之间呈现出显著的负相关关系，相对湿度与SO2之间呈现出显著的正相关关系；风速与SO2之间以负相关关系为主；为了有效降低各种大气污染物浓度对吐鲁番市的影响，应将当地大气污染防治工作做好。
Abstract:
This paper mainly selects the SO2, NO2, PM10 and PM2.5 daily quality concentration monitoring data provided by the environmental monitoring station of the Turpan Environmental Protection Bureau from 2015 to 2021, and the monthly average temperature, relative humidity, precipitation, wind speed and pressure routine meteorological observations provided by the Turpan Meteorolog-ical Bureau during the same period. The linear regression method is selected to analyze the impact of meteorological conditions on air pollution in Turpan. The results show that the average concen-tration of PM10 shows a trend of increasing first and then decreasing, and the average annual concentration is between 139.3 and 172.0 μg/m3; the average concentration of SO2 shows a slow downward trend. The average concentration for many years is between 7.8 and 18.1 μg/m3, which does not meet the national first-level standard; the average concentration of NO2 is between 30.7 and 39.7 μg/m3, which does not meet the national first-level standard. The average concentration of PM2.5 in the year is between 49.1 and 67.7 μg/m3, which exceeds the national secondary standard. The monthly changes in SO2, NO2, PM10 and PM2.5 are basically the same, showing a trend of de-creasing first and then increasing. The concentration of SO2, NO2, PM10 and PM2.5 pollutants in the four seasons of the year is also very different, especially in winter; the average temperature in Tur-pan shows a significant positive correlation with NO2. There is a significant negative correlation be-tween relative humidity and PM10, and there is a significant positive correlation between relative humidity and SO2; the relationship between wind speed and SO2 is dominated by negative correla-tion. In order to effectively reduce the impact of the concentration of various air pollutants in Turpan, the prevention and control of local air pollution should be done well.
1. 引言
随着我国社会经济的快速发展，能源消耗的增加，使得废气、烟尘排放量不断增加，大气污染愈发严重，对社会经济发展、人体健康、生态平衡及气候变化均会产生不同程度的影响。大气污染属于复杂的现象，许多因素对污染物浓度的影响较大，大气污染物扩散同气象条件密切相关，研究大气污染特征及气象条件对大气污染的影响具有十分重要的现实意义。近年来，国内关于大气污染的研究较多，发现气象条件与空气质量的关系较为密切，气温、相对湿度、降水量、风速和气压等气象要素对污染浓度的影响较大 [1] [2] [3] [4] 。吐鲁番位于新疆维吾尔自治区东部，地处欧亚大陆腹地内陆盆地，属于独特的暖温带大陆性干旱荒漠气候，素有火洲、风库之称，当地以农业经济为主，大力发展旅游业，是全国著名的旅游景区，因特殊的自然地理环境，自然条件对当地农业和旅游业发展产生了显著影响。因此，为了推动当地农业和旅游业持续健康发展，研究气象条件对吐鲁番大气污染的影响具有十分重要的现实意义。
2. 研究资料和方法
本文主要选择2015~2021年吐鲁番环境保护局环境监测站提供的SO2、NO2、PM10、PM2.5逐日质量浓度监测数据和同期吐鲁番市气象局提供的逐月平均气温、相对湿度、降水量、风速、气压常规气象观测资料。选择线性回归法分析气象条件对吐鲁番市大气污染的影响。四季则采取常规划分标准，其中春季为3~5月，夏季为6~8月，秋季为9~11月，冬季为12月到次年2月。
3. 吐鲁番大气污染特征
3.1. 污染物浓度年际变化
结合2015~2021年吐鲁番市逐年大气污染浓度变化图(图1)，PM10平均浓度呈现出先增加后下降的趋势，且年平均浓度在139.3~172.0 μg/m3之间，逐年PM10浓度均超过了国家二级标准(70 μg/m3)；SO2年平均浓度呈现出缓慢下降的趋势，只是后期下降幅度要低于前期，多年平均浓度在7.8~18.1 μg/m3之间，还没有达到国家一级标准(20 μg/m3)，说明吐鲁番市在该时期内的SO2含量偏低，SO2对当地环境污染造成的影响相对较小；NO2平均浓度呈现出先增加后下降的趋势，多年NO2平均浓度在30.7~39.7 μg/m3之间，未达到国家一级标准(40 μg/m3)，说明NO2浓度相对较低，对当地环境污染没有产生太大的影响；PM2.5年平均浓度在49.1~67.7 μg/m3之间，多年PM2.5浓度平均值为58.1 μg/m3，吐鲁番市每年PM2.5浓度均超过了国家二级标准(35 μg/m3之间)。
Figure 1. Diagram of air pollutant concentrations in Turpan from 2015 to 2021 year
图1. 2015~2021年吐鲁番市逐年大气污染物浓度变化图
3.2. 污染物浓度月季变化
根据2015~2021年吐鲁番市年内各月PM10浓度变化图(图2)，全年各月PM10平均浓度在77.3~223.8 μg/m3之间，均超过了国家二级标准。吐鲁番市除了每年6~8月份PM10平均浓度在77.3~95.4 μg/m3之间，相较于其他各月的PM10浓度，该阶段的PM10浓度相对较低。吐鲁番市春、夏、秋、冬四季PM10平均浓度分别为189.2、85.9、145.4、197.8 μg/m3，尤以冬春季节PM10浓度相对较小，其次是秋季，夏季PM10浓度相对较低，四季PM10平均浓度均达到了国家二级标准。
通过对吐鲁番市年内各月平均SO2浓度进行分析，吐鲁番市月SO2平均浓度呈现出“U”型变化特征，其中1~7月份吐鲁番市SO2月平均浓度呈现出快速下降的趋势，且7月份SO2平均浓度最低，只有5.7 μg/m3，从8月份往后，月SO2平均浓度呈现出逐月增加的趋势，且这种情况一直持续到12月份。另外，吐鲁番市除了12月和1月份的SO2浓度达到国家一级标准(20 μg/m3)外，其余月份的SO2浓度均在20 μg/m3以下，均未达到国家一级标准。通过对吐鲁番市四季PM10平均浓度进行分析，冬季的SO2浓度最高，为22.9 μg/m3，达到国家一级标准，其余三季的SO2浓度相对较低，均不足10 μg/m3。
吐鲁番市年内各月NO2浓度呈现出先下降后增加的趋势，各月NO2浓度在20.0~56.4 μg/m3之间，且11~次年2月的NO2平均浓度在50.0 μg/m3以上，这三个月的NO2浓度超过了国家二级标准(40 μg/m3)；其余月份的NO2浓度均在40 μg/m3以下，未达到国家一级标准。另外，吐鲁番市春、夏、秋、冬四季平均NO2浓度分别为25.4、20.8、38.4、49.3 μg/m3，只有冬季平均NO2浓度达到国家二级标准；其余三季平均NO2浓度相对较低，对当地环境污染没有太大影响。
吐鲁番市年内各月PM2.5浓度与吐鲁番市其余三种污染物浓度年内各月变化趋势一致，均呈现出先下降后增加的趋势，且PM2.5浓度主要在25.3~112.3 μg/m3之间，除了10月到次年5月份吐鲁番市PM2.5浓度在25.3~30.3 μg/m3之间，超过国家一级标准(15 μg/m3)；其余各月的PM2.5浓度在43.6~112.3 μg/m3之间，超过国家二级标准(35 μg/m3)。通过对吐鲁番市四季PM2.5浓度进行分析，以冬季PM2.5浓度最大，为99.9 μg/m3，超过国家一级标准，其次是春季和秋季，超过国家二级标准，夏季PM2.5浓度最小，超过了国家一级标准。
Figure 2. Monthly change in air pollutant concentrations in Turpan from 2015 to 2021 year
图2. 2015~2021年吐鲁番市年内各月大气污染物浓度变化图
4. 气象条件变化对吐鲁番大气污染的影响
根据表1中的数据信息，吐鲁番市平均气温分别与NO2、PM10、PM2.5呈现出正相关关系，且与NO2之间的相关性极为显著，通过了α = 0.01的显著性水平检验；平均气温同SO2之间呈现出反相关关系，且相关性不太显著；相对湿度与SO2、PM2.5之间呈现出正相关关系，且与SO2之间的关系较为显著，通过了α = 0.05的显著性水平检验；相对湿度与NO2、PM10均呈现出反相关关系，且与PM10之间的关系极为显著，且通过了α = 0.05的显著性水平检验；吐鲁番市降水量与NO2、PM10之间以反相关为主，未通过显著性水平检验；降水量则与SO2、PM2.5之间呈现出正相关关系，未通过显著性检验；风速则与NO2、PM10之间呈现出正相关关系，未通过显著性检验；风速同NO2、PM10之间呈现出正相关关系，未通过显著性检验；风速与SO2、PM2.5之间呈现出反相关关系，只有与SO2之间的关系最为显著，通过了α = 0.05的显著性水平检验；气压同NO2、SO2、PM10、PM2.5之间均呈现出反相关关系，只是未通过显著性检验。
Table 1. Relationships between meteorological factors and pollutant concentrations in Turpan
表1. 吐鲁番市各气象要素与污染物浓度之间的关系
5. 吐鲁番市大气污染防治对策
5.1. 加大扬尘污染治理工作力度
① 对施工扬尘加强监管力度。对于建设工程施工现场来说，需做好封闭围挡墙的建设，作业过程中禁止将围挡墙敞开，同时还要将施工现场的地面道路硬化工作做好，加快绿色施工的推进力度；渣土运输车工作中需做好密闭措施，对卫星定位系统逐步进行完善；为了将道路扬尘污染降到最低，优先选择低尘作业方式，如清扫道路中优先选择机械化方式；② 加强管理工业堆场。禁止在露天下对方原料堆场，储存过程中需选择密封方式，对防风抑尘设施进行建设 [5] ；③ 加大石材加工业的监管。针对吐鲁番境内的石材加工厂来说，因作坊式厂形式工厂较多，且厂房和有关设备极为简陋，基本没有任何环保治理设施和措施，针对不符合环境保护要求的工厂应勒令立即停产，将整顿工作做好，针对“小散乱污”且达标无望的企业，应采取强制性措施，一律责令关停。
5.2. 做好挥发性有机物污染行业的专项整治
对于挥发性有机物来说，其是PM2.5重要前体污染物，严重影响着空气质量，在对涉挥发性有机物污染行业进行专项整治活动中，可从以下几方面出发：① 针对表面喷涂、包装印刷、机械加工、医药化工等不同行业需要将大排查和综合整治工作做好，对违法排污的行为要加大惩处力度；② 对储油库、加油站和油罐车油气的回收治理工作做好；③ 全面清查和规范整治干洗行业、汽车4S店、沥青搅拌站等的排放源情况；④ 对餐饮业的油烟排放情况进行整治，针对规模较大的经营场所应鼓励其安装高效性的油烟净化设施，并加强监管无油净化设施露天烧烤力度。
5.3. 加强监察执行力度
在吐鲁番境内严格实时污染物排放总量的控制工作，同时选择氮氧化物、二氧化硫、挥发性有机物排放是否同总量控制标准要求相符的情况作为审批建设项目环境影响评价的首要条件。若是某些项目同能评和环评审查标准不符，禁止相关部门直接审批、核准及备案，禁止提供对应土地，禁止批准开工建设，不得私自发放排污许可证、生产许可证、安全生产许可证，严禁向金融机构提供任意形式的新增授信支持，禁止向不合规的单位进行供水、供电 [6] 。根据吐鲁番市发展实际，使用科学有效的方法制定未来城市规划，对城市空间管理和绿地控制不断进行强化，在设立和布局城市新城、新区的过程中，禁止对城市规划进行随意修改或调整，应尽快形成同大气污染物扩散较为有利的城市及区域空间布局。
6. 结论
1) PM10平均浓度呈现出先增加后下降的趋势，且年平均浓度在139.3~172.0 μg/m3之间；SO2年平均浓度呈现出缓慢下降的趋势，多年平均浓度在7.8~18.1 μg/m3之间，未达到国家一级标准；NO2平均浓度在30.7~39.7 μg/m3之间，未达到国家一级标准；PM2.5年平均浓度在49.1~67.7 μg/m3之间，均超过国家二级标准。
2) 吐鲁番市SO2、NO2、PM10、PM2.5年内各月变化基本一致，均呈现出先减少后增加的趋势；年内四季SO2、NO2、PM10、PM2.5污染物浓度也有很大差异，尤以冬季污染物浓度最高。
3) 吐鲁番市平均气温与NO2呈现出显著的正相关关系；相对湿度与PM10之间呈现出显著的负相关关系，相对湿度与SO2之间呈现出显著的正相关关系；风速与SO2之间以负相关关系为主。
4) 为了有效降低各种大气污染物浓度对吐鲁番市的影响，应将当地大气污染防治工作做好。