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摘 要

当今，伴随着不断扩大的城市规模和飞速发展的经济水平，许多城市的空气质量开始下降，以二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NO_X）和可吸入颗粒物（PM 10）等为主的大气污染问题也日渐严重。生活质量的改善也使得越来越多人更加关注空气质量情况。因为空气质量的优劣直接影响着人们的健康，所以对大气污染时空变化情况的研究具有非常重要的意义。空气污染指数(API)能够很好地反映和评估空气质量，其结果也有利于一般民众直观地了解空气质量的好坏。本文使用的数据是全国84个环境保护重点城市从2008年1月1日至2012年12月31日五年逐日的空气质量日报，并采用小波分析和空间统计分析方法对空气污染指数进行了初步分析研究，这是一次是使用空气污染指数对我国空气污染的时空变化分布特征进行分析的试验。

关键词：空气污染指数API，空间统计分析，小波分析

Abstract: The air quality becomes more and more deteriorative in some cities with the rapid development of the national economy and continues expansion of the scale of cities. And the pollution problems manly caused by SO2, NOx and PM10 also become more serious. Meanwhile, increasing living standard makes more and more people pay attention to air quality, whose condition will directly affected people’s health. Thus, it is very significant to study air pollution. API can well reflect and evaluated air quality and its results are beneficial for the public to know the condition of air environment. This thesis utilizes daily statistics of 84 environment protective key cities from Jan 1, 2008 to Dec 31, 2012, adops special statistical analysis and wavelet analysis to carry out a preliminary research on the air pollution index, which is an attempt to analyze features of region and space time of the air pollution by using air pollution index.

Keywords: API, spatial statistical analysis, wavelet analysis

目 录

1 引言 4

2 数据来源及分析方法 5

2.1 空气污染指数的概念 5

2.2 空气污染指数数据 5

2.3 分析方法 6

3 空气污染指数空间特征分析 8

3.1 API的空间分布 8

3.2 API的四季分布特征分析 8

3.3 API的各月分布特征分析 9

4 各区域空气污染指数的时间变化特征 12

结 论 20

参 考 文 献 21

1 引言

大气污染物的浓度达到一定程度，并且对生态环境和身体健康造成不良影响的现象称为大气污染。近年来，随着汽车数量的倍增，汽车尾气及其在阳光下形成的光化学污染增多，加重了大气污染。大气污染成为当今世界各国最关注的环境问题之一。

我国国民经济水平的快速提高，城市规模的扩大，各种城市相关工程的开展，这些都给城市空气质量的改善带来了巨大挑战，民众越来越多地关注并且也越来越重视城市的空气质量。特别是自上个世纪80年代以来，经济水平飞速的增长，使得空气环境压力显著增强，长时间累积的环境风险也开始出现，许多地区的空气质量开始出现恶化的趋向。空气污染物和污染源的持续增多，空气污染范围的不断扩大，以二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物为主的大气污染问题也日趋严重，对资源、环境构成巨大冲击，并逐渐影响到可持续发展^[1]。

与此同时，伴着人民生活质量水平的不断提升，大家的环保意识愈来愈强，对自身所在生活环境空气质量方面的要求也越来越高。空气的干净程度影响着人们的各种活动和出行，广大民众出于对健康等方面的思考，越来越关心自己所在城市的空气质量。利用污染指数对空气质量变化分布特征进行研究分析，能够指引城市采取更可持续化的发展战略，可以避免因为对经济增长的盲目追求而对环境质量特别是空气质量形成无法逆转的破坏。

近些年来，国内外的许多学者都对城市的空气质量的变化进行了很多的研究，研究对象主要是二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物等，研究方法多采用调查研究与实验验证相结合。这些研究主要集中于研究大气污染物的构成、影响因素等，对于污染物的时空分布特征的研究较少^[2]。

为了对我国主要城市空气污染指数的时空分布特征进行充分的分析研究,经过多次尝试，本文决定使用84个城市近五年的空气质量日报作为数据。空气污染指数数据是对我国各大环境保护重点城市进行观测生成的数据，其中包括了北到黑龙江省的齐齐哈尔市，南到海南省的海口市等的80多个城市。对各城市的空气污染物的观测数据进行计算得到了API资料^[3]。

本文是利用API研究空气污染在空间上和时间上的分布特征和变化趋势的一次试验。这些研究结果不但可以加深对我国城市空气污染的时间变化规律和空间分布特征的了解，同时也有利于进一步揭示我国主要城市地区空气质量的现状，可以为制定治理城市污染政策和法规提供科学参考。

本文在分析我国整体空气污染的时空分布特征的基础上，利用ArcGIS软件和MATLAB分别进行空间统计分析和小波分析。讨论了空气污染指数（API）的地域分布特征、年际变化特征和季节变化特征。本文希望在经过对这些数据的深度分析和研究，反映我国空气污染的区域分布特征和变化规律，对进一步分析研究区域性甚至全球性的大气污染问题，提供参考。

2 数据来源及分析方法

2.1 空气污染指数的概念

空气污染指数(Air Pollution Index，API)是将常规监测的几种空气污染物浓度指数综合成为单一的数值形式，它是一种反映和评估空气质量的常用方法，被用来分级表征空气污染的程度与空气质量状况。由于其结果直观明了，使用很方便，所以经常被用于表示城市的短时间内空气质量状况分布和变化规律。有利于公众对空气质量好坏的了解。

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