随着国民经济的快速发展,城市规模的不断扩大,一些大中城市的空气质量有逐渐恶化的趋势,以SO2, NOx, PM10为主要污染物的大气污染问题日趋严重。与此同时,人民生活水平的提高使得人们越来越关注所居住城市的空气质量。空气质量的好坏直接影响着人们的身心健康,因此加强对大气污染的研究具有重要意义。空气污染指数(Air Pollution Index,API)是一种反映和评价空气质量的方法,就是将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式,并分级表征空气质量状况与空气污染的程度。其结果简明直观,使用方便,有利于普通公众了解空气环境质量的优劣。本文利用全国84个环境保护重点城市2004年6月5日至2007年6月5日三年逐日的空气质量日报数据,采用聚类分析和小波分析等方法对空气污染指数进行了初步研究。是利用空气污染指数分析我国空气污染的区域时空变化特征的一次尝试。主要结论有以下几点:1、中国主要内陆地区的污染指数分布存在西北、华北北部、陕西河南三个高值区。API值由以上三个高值区向东、向南逐渐降低,在海口、珠海、湛江等南方沿海城市,API取得最低值,城市空气污染总体上呈北高南低态势。在一年四季中,API按冬>春>秋>夏的顺序排列,不同季节的大值区分布基本相同,在春、夏、秋三个季节,南方和北方没有明显的数值差异,冬季,全国污染指数迅速增加,北方增加明显强于南方,导致北方污染指数值远远大于南方。2、全国大部分城市都以可吸入颗粒物为主要污染物,南方沿海城市多为无主要污染物天气;内蒙古、河北北部及南方的贵州、广西地区为二氧化硫污染较为明显的地区;二氧化氮污染出现的天数及地区都很少,集中在广东和东南沿海地区。3、聚类分析的结果将中国东中部城市以秦岭-淮河为界分为南方和北方两个大区,并进一步分为东北、华北、西北、山东半岛、陕西河南、长三角、湖北湖南、川黔、华南、南部及云南地区等11个区域。API的空间分布呈现数百公里尺度的地带差异性和区域同步性,并且三年来每年的区域分布基本没有变化。本文构建出一个反映城市与所在区域API相似性的综合指数,得到了每个区域的代表性城市。4、利用小波分析得到各区域API时间序列的低频重构信号。对低频信号分析,得到各区域的冬高夏低的年际变化特征。对每个区域的变化分别进行了讨论分析,发现北方采暖期空气污染较为严重,且SO2为污染物的出现频率明显增高。5、对南北方地区影响API的气候条件进行了讨论。北方地区气温较低,干燥少雨,冬季采暖和逆温天气以及春季大风和沙尘过程都会加重空气污染;南方地区气候温暖,降雨丰沛,海洋性季风气候和夏季的大量降水都会改善空气质量。对风速、温度、湿度、气压、降水量等5个气象因子与空气污染的关系进行分析的结果显示:风速、温度、降水与API呈负相关,湿度、气压与API变化呈正相关。6、分析沙尘天气对我国城市空气质量的影响表明,沙尘天气的影响有一定的地域特征。我国北方,尤其是西北和华北地区的城市受沙尘天气影响较大。严重的沙尘天气也会影响到中部和南部及东部沿海城市的空气质量状况。