1 引言

新乡市，位于河南省北部，属于黄河、海河流域，北面临接太行山，南面毗邻黄河[1]，地势北高南低，属暖温带大陆性气候。新乡是中原地区重要的工业基地和中心城市[2]。但是随着社会经济的飞速发展，城市化和工业化进程的加快，环境问题日益凸显，近些年最引起人们关注的就是空气质量和空气污染问题[3]。2015年末至2016年初在我国北方部分地区出现了持续的严重空气污染，期间河南多个城市出现的空气质量指数(air quality index, AQI)超过了500，幼儿园和中小学因此而采取停课措施[4]。本文通过中国空气质量在线监测分析平台收集2016～2018年新乡市PM2.5、SO2、NO2和AQI数据，采用GB3095—2012《环境空气质量标准》作为大气环境质量分级标准和评价依据[5]，分析了市区空气质量指数和空气污染物的变化特征和趋势，为改善新乡市空气环境质量提供科学依据。

2 新乡市AQI和空气污染物2016～2018年变化特征和趋势

2.1 AQI的年内变化特征

空气质量指数(AQI)主要是描述空气清洁或者污染程度，以及对健康的影响。它划分为优(0～50)、良(51～100)、轻度污染(101～150)、中度污染(151～200)、重度污染(201～300)和严重污染(>300)6个级别，污染物监测为6项：二氧化硫、二氧化氮、PM10、PM2.5、一氧化碳和臭氧[6]。由图1可以看出新乡市空气质量在相对平稳的范围内上下波动，在某时间段有明显起伏，冬季相对差，夏季相对较好。但是6月反常的AQI较高，可能是由于工业生产活动或其他因素引起。整体来说很少时间为空气质量为优，大多为轻度污染，说明空气质量较差。

2.2 PM2.5的年内变化特征

新乡市区空气中PM2.5的主要来源于燃煤、机动车尾气、扬尘和工业生产过程。其中燃煤是空气中PM2.5的第一大来源。细颗粒物对人体健康存在巨大的威胁，不仅可以引起呼吸系统疾病，心血管疾病，还被证实与癌症发生密切相关[7]。根据2016～2018年间新乡市空气质量监测PM2.5的数据，可以绘制出新乡市3年间PM2.5的浓度变化趋势图(图2)，从图2中可以看出，新乡市空气中PM2.5的浓度在相对平稳的范围内上下波动，在某时间段存在明显的起伏，呈现出中间低两边高的圆弧形，11、12、1、2、3月这5个月份PM2.5的浓度相对较高，4～10月份PM2.5的浓度相对较低。

2.3 SO2的年内变化趋势

市区空气中SO2的来源于燃煤和含硫燃料的燃烧，还有化工等工厂的生产过程，其中煤的燃烧带来的废气是空气中SO2污染物的主要来源。SO2主要导致酸雨的形成和引起人体呼吸道相关的疾病[8]。图3是新乡市2016～2018 年SO2的浓度变化趋势图。从图3可以看出，SO2的浓度变化趋势和PM2.5的浓度变化趋势大致相似，同样呈现出中间低两边高的圆弧形，冬季较高，夏季较低，2016～2018 年SO2的排放量呈逐年递减的趋势，说明SO2的治理有所好转。

2.4 NO2的年内变化趋势

各种化石燃料的燃烧过程均可产生NO2，机动车尾气是城市大气NO2污染的主要来源之一。NO2是光化学烟雾形成的重要前体物质，有刺激性，主要作用于深部呼吸道、细支气管及肺泡[8]。图4是2016～2018年间的新乡市空气 NO2浓度变化曲线，从图4可以看出NO2的浓度变化趋势和PM2.5的浓度变化趋势大致相似。2016～2018年虽然机动车辆限号限行，但是NO2浓度并没有太大变化，说明还要加强治理，减少燃煤和控制减少机动车尾气的排放。

3 新乡市AQI和空气污染物年际变化特征和趋势

3.1 AQI的年际变化趋势

通过收集整理2016～2018年新乡市AQI，绘制出年际变化曲线图。新乡的取暖期为11月15日至3月15日，从图5可以看出，新乡市近3年AQI数值整体呈现下降趋势，但年均空气质量集中在轻度污染，空气质量较差。2016～2017年下降幅度明显，2017～2018年下降幅度较为平缓。新乡市AQI取暖季均值>年均值>非取暖季均值，出现这样的结果可能与季节有关，冬季气温低，夜长昼短，容易形成逆温层，不利于污染物的稀释与扩散，加上冬季供暖释放更多的污染物，因此空气污染严重。而夏季因为太阳辐射强，气温高，空气对流活动增强，有利于污染物的稀释和扩散，夏季雨水也比冬季多，雨水的冲刷作用也降低了空气中污染物的含量，所以夏季空气质量相对比较好[4]。还可能与地形有关，新乡北依太行山，山阻隔着风，不利于空气污染物的稀释与扩散[9]。

图5 AQI的年均浓度变化趋势

3.2 PM2.5的年际变化趋势