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保定市空气质量现状及综合治理措施
赵静;齐芳;张辉;张春琴
【摘 要】首先介绍了衡量空气质量的重要指标-空气质量指数以及空气质量指数的计算方法和分级情况。然后根据网络上收集的保定市空气质量数据，使用相关的方法对数据进行了分析，进而给出了空气质量综合治理的措施。最后为了克服当前收集空气质量指数历史数据的困难，介绍了一种自动获取空气质量指数的方法。%First,an important indicator of air quality-air quality index and its corresponding calculation and categorization are introduced.Then,related analysis is performed on the air quality data for Baoding city collected from the network,and several comprehensive controlling measures are given to improve air quality.Finally,in order to overcome the difficulties of collecting historical data for air quality index,a method to automatically obtain air quality index data are proposed.
【期刊名称】《河北建筑工程学院学报》
【年(卷),期】2014(000)001
【总页数】5页(P55-59)
【关键词】空气质量指数;相关分析;自动收集数据
【作 者】赵静;齐芳;张辉;张春琴
【作者单位】河北大学，河北 保定 071000;河北大学，河北 保定 071000;河北大学，河北 保定 071000;河北大学，河北 保定 071000
【正文语种】中 文
【中图分类】X513
0 引 言
随着经济的快速发展，人民生活水平的提高，生态文明建设遇到了前所未有的挑战.为了经济的可持续发展，人与自然的和谐相处，大力推进生态文明建设成为了建设和谐社会的重要任务和历史使命.近年来，空气质量恶化成为了一个亟待解决的社会问题.空气质量的好坏直接影响大众的健康，保护环境也是保持经济可持续发展的根本保证.在政府层面，中央财政已经安排50亿元资金用于京津冀及周边地区大气污染治理工作，具体包括京津冀晋鲁和内蒙古六个省份，并把重点放到了污染较严重的河北省.保定市作为河北省污染较严重的城市，空气治理的任务十分艰巨.
雾霾直接影响着空气质量的好坏，作为一种气象学现象，世界各地很早就对其进行了系统的研究.早期的研究主要从气象、地理环境方面进行一些基础性的观察，探讨雾霾的成因、分布和预测等问题.近年来，随着遥感技术、现代计算机技术的发展，大规模数据处理问题得到了硬件和软技术的支持，更多的研究探索雾霾的预测问题.需要注意的是，雾霾的形成与当地地理环境密切相关，因此雾霾的研究具有明显的地域性特点：周涛和汝小龙［1］分析了北京市雾霾天气的成因，段再明［2］针对山西省的情况分析了雾霾天气的化学成分，指出湿法熄焦是诱发雾霾天气的主要原因之一，孙霞等人［3］根据飞机探测数据给出了石家庄地区云滴和云凝结核的分布特征.
衡量空气质量的一个重要指标就是空气质量指数.首先介绍空气质量指数的计算方法和分级情况.然后使用统计的方法对数据进行了保定市空气质量数据分析，进而给出空气质量综合治理的措施.最后介绍了一种自动存储空气质量指数的方法，可以有效的解决收集空气质量指数历史数据的困难.
1 空气质量指数
1.1 计算和分级
空气质量指数（Air Quality Index（AQI））是定量描述空气质量状况的非线性无量纲指数.通过测定空气中
各污染物的空气质量分指数（Individual Air Quality Index（IAQI）），取各污染物的空气质量分指数的最大值即为空气质量指数.当前，主要测定的污染物有：细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）和二氧化硫（SO2）等.记这些污染物的空气质量分指数分别为IAQI1，IAQI2，IAQI3，IAQI4，IAQI5则空气质量指数AQI由公式1计算：
空气质量分指数的取值范围为0－500.通俗的讲，根据空气中污染物的浓度含量和相应的表格，把污染物的浓度含量依据一个线性函数对应到0－500之间的一个数值就得到了污染物的空气质量分指数，具体的计算方法可以参考国家标准［4］.根据计算得到的空气中各污染物的空气质量分指数和公式1，得到空气质量指数.按照空气质量指数的数值大小，对空气质量进行了分级和相应的颜标识.空气质量分为一至六级，详见表1.
表1 空气质量指数和分级AQI一级 优 绿51－100 二级 良 黄101－150 三级 轻度污染 橙151－200 四级 中度污染 红201－300 五级 重度污染 紫＞300指数范围 质量级别 质量类别 颜标识0－50六级 严重污染 褐红
按照表1的分类，空气质量指数越大，对应的级别和类别越高，表示的颜越深，说明空气污染状况越严重，从而对人体的健康危害也就越大.空气质量指数是一个地区空气质量的主要指标，通过对该指标的观测，
可以实时了解该地区空气质量情况.
1.2 保定市空气质量现状
根据河北省空气质量自动实时发布系统公布的数据，保定目前设置了6个观测点，分别是：市监测站、地表水厂、华电二区、接待中心、胶片厂和游泳馆.保定市的日观测数据是根据这6个观测站点实时数据的滑动平均得到的，反应的是24小时内的空气质量情况.表2是保定市11月份空气质量情况：
表2 保定市11月份空气质量情况214 339 3.06 90 38 2013／11／2 328 六级 255 400 4.38 83 29 2013／11／3 135 三级 95 177 2.36 62 26 2013／11／4 168 四级 123 236 3.5 81 69 2013／11／5 200 四级 155 279 2.09 85 90 2013／11／6 224 五级 113 264 1.37 52 30 2013／11／7 97 二级 50 125 0.5 36 42 2013／11／8 137 三级 147 284 1.97 89 74 2013／11／9 226 五级 196 349 2.69 103 62 2013／11／10 129 三级 35 102 0.98 32 21 2013／11／11 105 三级 79 178 1.51 52 38 2013／11／12 112 三级 97 206 1.56 68 58 2013／11／13 183 四级 222 422 3.38 96 128 2013／11／14 339 六级 171 345 2.34 67 58 2013／11／15 170 四级 121 302 2.18 67 85 2013／11／16 179 四级 70 227 1.3 30 33 2013／11／17 88 二级 39 96 1.35 34 47 2013／11／18 79 二级 66 131 1.67 53 79 2013／11／19 97 二级 73 139 1.61 55 69 2013／11／20 169 四级 175 299 3 88 117 2013／11／21 263 五级 236 399 3.75 102 138 2013／11／22 359 六级 330 53
8 5.41 141 234 2013／11／23 491 六级 448 713 6.66 171 264 2013／11／24 491 六级 310 509 5.19 111 137 2013／11／25 159 四级 31 84 1.57 28 41 2013／11／27 96 二级 23 109 0.85 20 23 2013／11／28 67 二级 53 105 1.9 41 49 2013／11／29 91 二级 86 196 2.71 74 91 2013／11／30 107 三级2013／11／1 266 五级81 223 3.02 78 85
2 结果与分析
2.1 趋势分析
根据表2的数据，给出了2013年11月保定市空气质量指数的折线图，见图1.从图中可以发现在11月份保定市空气质量是良的天数很少，有将近10天空气质量类别为重度污染以上，空气质量治理治理难度大，任务重.尤其是15日以后，可能是受到冬季供暖的因素影响，空气质量指数突然上升.
图1 保定市11月份空气质量指数趋势
2.2 相关分析
除了进行趋势分析，对空气中的主要污染物（细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、一氧化碳（
CO）、二氧化氮（NO2）和二氧化硫（SO2））进行了相关分析.使用公式2计算两个变量（X，Y）的相关系数Corr（X，Y）：
其中COV（X，Y）为两个随机变量的协方差，σX和σY分别为随机变量的标准差.计算得到的相关矩阵见表3：
表3 相关系数矩阵相关系数 PM2.5 PM10 CO NO2 SO2 PM2.5 1.0000 0.9829 0.9254 0.9377 0.7979 PM10 0.9829 1.0000 0.8990 0.9224 0.7968 CO 0.9254 0.8990 1.0000 0.9102 0.8115 NO2 0.9377 0.9224 0.9102 1.0000 0.8557 SO20.7979 0.7968 0.8115 0.8557 1.0000
从表3可以看出，5种主要污染物具有明显的正相关关系.因此，着力控制1个主要污染物可以有效控制其他污染物的含量.其中，PM2.5和PM10的正相关关系最强，这两个污染物也是目前需要首要控制的.
3 综合治理措施
从第2部分中2013年11月保定市的空气质量指数历史数据可以发现，保定市的空气质量治理任务艰巨，治理难度大.以下从法制建设层面、经济发展层面和社区文化宣传方面给出相应的治理措施：
法制建设层面：大力加强法制建设是保护生态坏境的有力措施［5，6］.在贯彻执行《中华人民共和国环境保护法》的同时，建立健全地方生态法规.对于重点领域和特殊区域，可以考虑保护环境的专项立法.对于机动车限号，可以广泛征求意见，进行听证会.

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