王紅梅（黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025）

1 概述

大氣是人類賴以生存的基礎(chǔ)物質(zhì)，并且對(duì)植物生長(zhǎng)、天氣、氣候等與地球相關(guān)的一切都有影響。城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和工業(yè)的快速發(fā)展，是城市空氣質(zhì)量呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人居環(huán)境的和諧持續(xù)發(fā)展，對(duì)于城市空氣質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)和有效控制是非常重要的。

2 空氣污染主要指標(biāo)的變化趨勢(shì)分析

2.1 可吸入顆粒物

根據(jù)哈爾濱市2006-2010年空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)月統(tǒng)計(jì)結(jié)果，繪制哈爾濱市區(qū)PM10的月均濃度變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。哈爾濱市2006-2010年度可吸入顆粒物（PM10）月均濃度變化趨勢(shì)可見(jiàn)圖1。由圖可知，近五年可吸入顆粒物（PM10）月平均濃度均在國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值附近波動(dòng)，在每年的11月至2月的冬季取暖期，平均濃度都會(huì)高于國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并且在每年的1月份達(dá)到全年的峰值，在每年的3月至10月期間，其平均濃度接近或略低于國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。在2006-2010年期間，可吸入顆粒物（PM10）月平均濃度基本能夠維持在0.1 mg/m3左右，總體達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 二氧化硫

根據(jù)哈爾濱市2006-2010年空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)月統(tǒng)計(jì)結(jié)果，繪制哈爾濱市區(qū)SO2的月均濃度變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。圖2展示了哈爾濱市區(qū)的月均濃度。從圖2可見(jiàn)，2006-2010年間哈爾濱市區(qū)的SO2月平均濃度均在國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值附近波動(dòng)，在每年的12月至1月的冬季取暖期，平均濃度一般會(huì)高于國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在每年的2月至11月期間，平均濃度都會(huì)低于或接近國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。2006-2010年期間其月平均濃度基本平穩(wěn)維持在0.044mg/m3左右，總體達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 哈爾濱市PM10月均變化圖

圖2 哈爾濱市SO2月均變化圖

2.3 二氧化氮

根據(jù)哈爾濱市2006-2010年空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)月統(tǒng)計(jì)結(jié)果，繪制哈爾濱市區(qū)NO2的月均濃度變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3。圖3是哈爾濱市區(qū)的NO2月均濃度變化圖。從圖3可見(jiàn)，2006-2010年間哈爾濱市區(qū)的NO2月平均濃度除個(gè)別月份之外均低于國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，2006-2010年期間二氧化氮月均濃度比較穩(wěn)定，2007-2010年期間整體呈下降趨勢(shì)。2006-2010年期間其月平均濃度基本平穩(wěn)維持在0.052mg/m3左右，總體達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。降塵根據(jù)哈爾濱市2006-2010年空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)月統(tǒng)計(jì)結(jié)果，繪制哈爾濱市區(qū)降塵的月均強(qiáng)度變化趨勢(shì)見(jiàn)圖4。從圖4可見(jiàn)，2006-2010年間哈爾濱市區(qū)的降塵月平均強(qiáng)度逐年下降，整體呈下降趨勢(shì)，但是均高于國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。2006-2010年期間其月平均強(qiáng)度基本平穩(wěn)維持在14.53t/Km2·30d左右。

表1 哈爾濱市年間綜合分值F及排序

圖3 哈爾濱市NO2月均變化圖

圖4 哈爾濱市降塵月均變化圖

3 空氣質(zhì)量主成分分析

選擇對(duì)哈爾濱市空氣質(zhì)量有較大影響的四種空氣質(zhì)量污染物 PM10、SO2、NO2、降塵做為評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)2006-2010年度的年平均值進(jìn)行計(jì)算研究。X1-PM10、X2-SO2、X3-NO2、X4-降塵。首先對(duì)這四個(gè)空氣質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，運(yùn)用Matlab軟件求出標(biāo)準(zhǔn)化矩陣的相關(guān)矩陣，再通過(guò)分析相關(guān)系數(shù)矩陣，計(jì)算得到其相應(yīng)的特征值和貢獻(xiàn)率。為初始因子載荷矩陣。

某種程度上，特征值是主成分影響力度大小的指標(biāo)。將特征值大于1用作為主成分個(gè)數(shù)提取與否的納入標(biāo)準(zhǔn)，若特征值小于1，則表明該主成分的解釋力度不夠強(qiáng)。只需提取其中三個(gè)主成分，即m=3，這三個(gè)主成分的積累貢獻(xiàn)率達(dá)99.99%。其中主成分F1、F2、F3分別可以解釋原始信息的37.5%、31.37%、31.12%。

可以計(jì)算得到綜合分值，其代表了大氣環(huán)境質(zhì)量的總體水平，即反應(yīng)了哈爾濱市空氣質(zhì)量的總體水平。表1列出了哈爾濱市2006-2010年間的綜合分值F。

綜合分值 F 代表者 PM10、SO2、NO2、降塵等四項(xiàng)空氣質(zhì)量指標(biāo)的變化程度。污染程度越大，則F值越大；污染程度越小，則F值越小。通過(guò)分析可知，F(xiàn)值逐年降低（2007最高），說(shuō)明2006-2010年期間哈爾濱市空氣總污染程度的總體趨勢(shì)是越來(lái)越輕，大氣質(zhì)量在逐年變好。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)哈爾濱市的自然、社會(huì)及空氣質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對(duì)哈爾濱市近五年（2006-2010年）的空氣質(zhì)量變化進(jìn)行了研究評(píng)價(jià)。

（1）哈爾濱市近五年空氣污染物現(xiàn)狀總體分析表明，哈爾濱市的空氣污染屬于煙塵型污染，市區(qū)空氣質(zhì)量逐年好轉(zhuǎn)。（2）近五年哈爾濱市空氣污染物中，PM10的月平均濃度基本平穩(wěn)維持在0.1mg/m3左右，SO2的月平均濃度基本平穩(wěn)維持在0.044mg/m3左右，NO2的月平均濃度基本平穩(wěn)維持在0.052mg/m3左右，三個(gè)污染物總體指標(biāo)都達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。降塵的月平均強(qiáng)度基本平穩(wěn)維持在14.53t/Km2·30d左右，并保持逐年下降趨勢(shì)。（3）運(yùn)用空氣質(zhì)量主成分分析法對(duì)哈爾濱市2006-2010年期間的空氣污染物變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析，市區(qū)空氣質(zhì)量總體趨好。

[1]袁美英，周秀杰，張桂華，等.天氣形勢(shì)對(duì)哈爾濱市空氣質(zhì)量影響的初步研究 [J].氣象，2005，1（21）.