新疆位于中国西北部，是中国“一带一路”陆上的重要支点。因深居内陆，远离海洋，形成明显的温带大陆性气候；昼夜温差大，日照时间充足，降水量少，南北疆差异明显。新疆现辖4个地级市、5个地区、5个自治州和11个自治区直辖县级市，按区域可以划分为南疆、北疆和东疆^[10]。本文所研究的14个城市为4个地级市、5个地区和5个自治州分别对应的首府城市，包括喀什、阿克苏、和田、阿图什和库尔勒5个南疆城市，阿勒泰、乌鲁木齐、昌吉、克拉玛依、塔城、伊宁和博乐7个北疆城市以及哈密、吐鲁番2个东疆城市。

文中所用数据来自新疆维吾尔自治区生态环境厅网站（http://sthjt.xinjiang.gov.cn/）。包括新疆14个城市2020和2021年6种常规大气污染物的浓度、不同季节污染等级占比和沙尘天气出现次数。文中的春季、夏季、秋季和冬季分别指每年的3—5月、6—8月、9—11月和12月至次年2月。

采用《环境空气质量标准：GB 3095—2012》对新疆14个城市环境空气质量现状进行基础评价，采用综合指数和AQI进行进一步评价。综合指数是评价时段内PM₁₀、PM_2.5、NO₂、SO₂、CO和O₃ 6项污染物浓度与对应的二级标准值（GB 3095—2012）之商的总和，用来描述城市环境空气质量的综合状况，综合指数值越大代表环境污染程度越重。AQI是根据GB 3095—2012定量描述空气质量状况的无量纲指数；根据AQI的数值大小，空气质量状况分成优（0～50）、良（51～100）、轻度污染（101～150）、中度污染（151～200）、重污染（201～300）、严重污染（300以上）6个等级，其数值越大代表空气污染状况越严重，其计算过程见《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）：HJ 633—2012》。

根据GB 3095—2012，本文研究区域属于二类环境空气质量功能区，各污染物执行二级标准限值。在分析颗粒物浓度时，按照中国环境监测总站《关于沙尘天气过程影响扣除有关问题的通知》（总站气字[2020]76号）文件的要求，对沙尘相应时段的颗粒物数据予以扣除。2020和2021年新疆14个城市出现沙尘天气的情况，见表1。利用Excel 2019和Origin 2018软件进行数据处理和图件绘制。

6种大气污染物浓度月度变化，见图1（a）。新疆地区2021年1—12月PM_2.5和PM₁₀的浓度范围分别为17～67 μg/m³和56～215 μg/m³；最高值分别出现在冬季的1月和春季的3月，该结果受冬季和春季风沙过境、扬尘污染等自然因素及供暖期大量燃煤等人为因素两方面影响^[6,11]。最低值均出现在夏季的7月，主要因为夏季处于非采暖期，燃煤等排放源较少，加之气象条件较好，污染物易扩散。12个月中PM_2.5和PM₁₀的超标率分别为58.33%和83.33%。PM_2.5与PM₁₀的年均浓度分别为42和125 μg/m³，超标倍数分别为0.21和0.78。

图1（b）可知，新疆地区2021年SO₂、NO₂和CO 3种气态污染物的月均浓度变化趋势均呈“U”型，最高值分别出现在1月（11 μg/m³）、12月（41 μg/m³）和12月（1.4 mg/m³），这与多数北方城市的变化趋势一致^[12]。SO₂、NO₂和CO的年均浓度分别为7、25和0.8 mg/m³，均未超过GB 3095—2012二级标准限值。O₃月均浓度变化趋势呈倒“U”型；最高值在夏季的7月（120 μg/m³），主要由于夏季日照强烈，有效促进空气中的氮氧化物和挥发性有机物发生光化学反应，引起O₃浓度升高^[13]。

总体来看，2021年新疆地区PM₁₀超标比例最高，PM_2.5次之，颗粒物是新疆大气环境主要污染物，这主要是因为新疆地处干旱半干旱地区，生态环境脆弱、气候干旱多风、沙尘天气频发所致^[10]。这和全国的空气质量特征一致，2021年我国339个地级以上城市PM_2.5和PM₁₀年均浓度超标比例分别为29.8%和18.0%，远高于其他4项常规污染物，PM_2.5和PM₁₀是我国大气污染防治的重点控制指标。

新疆14个城市大气污染物浓度月度变化，见图2。

图2（a）可知，新疆14个城市2021年PM₁₀的月均浓度范围为11～678 μg/m³，其中最高值为和田市3月份，这与其特殊的地理格局有关，和田地区北面毗邻塔克拉玛干沙漠，气候干旱少雨，春季易发生大范围的区域性扬沙尘天气，造成颗粒物浓度升高^[14-15]。各城市PM₁₀月均浓度最高值主要出现在冬季和春季的3、1和12月。从年均浓度来看，14个城市中PM₁₀排名前3的城市分别是和田（325 μg/m³）、喀什（237 μg/m³）和阿图什（182 μg/m³），均属于南疆城市，超标倍数分别为3.64、2.39和1.60。东疆的吐鲁番市和哈密市PM₁₀年均浓度超标倍数分别为1.16和0.72。与南疆和东疆相比，北疆各城市PM₁₀浓度相对较低，7个城市中仅有乌鲁木齐市和昌吉市超标。

图2（b）可知，新疆14个城市2021年PM_2.5月均浓度变化整体呈现“U”型，细颗粒物污染主要出现在冬季和春季。14个城市PM_2.5月均浓度变化范围为6～172 μg/m³，其中，昌吉市1月（172 μg/m³）最高，这与其特殊的地理位置和气象条件相关。昌吉市位于天山山脉中段峡口地带，在冬季低温、静风的稳定层结下，受山谷风环流的影响，加剧了污染物的聚积^[13]。从PM_2.5年均浓度来看，阿勒泰、塔城、克拉玛依、哈密和博乐5个城市达到GB 3095—2012二级标准限值，以北疆城市为主；其他城市存在不同程度超标，其中，和田市（93 μg/m³）和喀什市（84 μg/m³）相对较高，这主要受来自塔克拉玛干沙漠的沙尘过程影响^[6]。

图2（c）可知，2021年新疆14个城市SO₂的月均浓度变化范围为1～28 μg/m³，相对较低。大多数城市的月度变化规律符合“中间低，两头高”的趋势，SO₂的浓度在夏季和秋季相对较低。各城市SO₂月均浓度的最高值主要出现在冬季的1和12月，其中伊宁市1月最高（28 μg/m³）。从年均浓度来看，和田市和伊宁市最高（均为12 μg/m³），阿勒泰市最低（3 μg/m³）。

图2（d）可知，2021年14个城市NO₂的月均浓度介于6～70 μg/m³，其中，最高值出现在喀什市12月，超标倍数为0.75，存在NO₂月均浓度超标的城市还有乌鲁木齐、伊宁、昌吉、阿克苏和吐鲁番5市，超标月份集中在冬季的12、1和2月。整体来看NO₂的月度变化呈现“U”型。2021年14个城市NO₂的年均浓度乌鲁木齐市最高（38 μg/m³）。这和苏锦涛等^[16]的研究结果一致，大气中NO₂主要来源于能源行业、交通源和工业源，2007—2017年新疆地区NO₂污染主要集中在北疆的“乌鲁木齐-昌吉-石河子”城市群，这与区域石油化工企业、经济开发区等分布密集有关。

图2（e）可知，2021年14个城市CO的月均浓度范围为0.2～3.1 mg/m³。乌鲁木齐、伊宁、昌吉等10个城市CO的浓度最高值在冬季的1月份；最小值主要出现在夏季的6和7月；这和PM₁₀、PM_2.5、SO₂和NO₂的变化规律一致，冬季和春季新疆地区大气污染物浓度相对较高，是大气污染控制的重点时期^[17]。从CO的年均浓度来看，伊宁和喀什两市最高，为1.1 mg/m³。2021年新疆14个城市CO的年均浓度均符合GB 3095—2012。

O₃-8h的月均浓度变化见图2（f）。昌吉、克拉玛依、博乐、库尔勒等9个城市O₃-8h月均浓度的最低值均在冬季的12月，其中最小值是博乐市和昌吉市的12月（31 μg/m³）。最高值主要出现在夏季的7月，最大值为喀什市（140 μg/m³）。2021年14个城市O₃-8h的月均浓度变化呈现倒“U”型。这与黄秋霞等^[3]的研究结果一致，1—7月O₃浓度逐渐上升，8—12月呈明显的降低趋势，主要由于新疆地区夏季太阳辐射较强，为氮氧化物和挥发性有机物等O₃前体物提供了有利发生条件。14个城市O₃-8h的年均浓度变化范围为75～103 μg/m³；浓度较高的城市主要是阿图什、和田和阿克苏等南疆城市。

2021年新疆14个城市6种污染物的月度变化均呈单峰型。其中，PM₁₀、PM_2.5、NO₂、SO₂和CO这5种污染物的变化趋势表现为“U”型，冬季和春季相对较高。O₃则呈现为倒“U”型，夏季污染较重。从年均浓度来看，6种污染物中PM₁₀和PM_2.5存在不同程度超标，其余4种未超标。重点超标城市为南疆的和田、喀什、阿克苏等市，阿勒泰、塔城、克拉玛依和博乐4个北疆城市，2021年6种污染物均未超标。

采用AQI对2021年新疆14个城市空气质量的季节变化特征进行分析，见图3，优良天数比例从高到低依次为夏季（93.73%）>春季（73.93%）>秋季（71.47%）>冬季（58.63%），全年来看优良天数占比74.44%。从污染程度来看，4个等级占比依次为轻度污染（13.35%）>中度污染（5.53%）>严重污染（4.31%）>重度污染（2.37%），其中，轻度、中度和重度污染天气均主要出现在冬季，占比分别为24.77%、9.67%和4.03%；严重污染天气主要出现在春季，占比7.43%。这主要是因为春季是新疆地区尤其是南疆和田、喀什和阿克苏等城市沙尘天气频发的季节。

新疆地区春季主要为沙尘污染，且南疆甚于北疆^[18]。张凯欢等^[19]分析了喀什市大气颗粒物的污染特征，结果表明沙尘天气是喀什市PM₁₀的主要来源。南疆的和田、喀什和阿克苏等城市位于亚洲地区沙尘重要源区之一的塔克拉玛干沙漠周边^[20]，春季受冷空气活动较为频繁的影响，区域增温剧烈，易在盆地中形成热低压，加之干旱、少雨、多强风、地表裸露、土质松软等典型的生态环境特征，导致该区域春季沙尘天气频发^[21]。和田地区约90%沙尘暴集中在春夏季^[22]。梁爽等^[23]采用美国第三代空气质量模型分析了南疆土壤风蚀型开放源颗粒物的污染特征，结果表明春季南疆土壤风蚀型开放源颗粒物浓度贡献值远高于其他月份。买合吐木汗·艾合买提等采用灰色关联度法分析得出影响阿克苏地区的环境空气质量的主要自然因素是沙尘天气和降水量^[24]。沙尘天气受风速、降水量、植被覆盖率等多因素影响，应从改善区域生态环境着手，逐步减少沙尘天气，提高区域环境空气质量。

整体来看，2021年新疆地区污染天气主要出现在冬季和春季，夏季污染天气占比最小，其中，重度污染和严重污染仅为0.63%和0.67%，这和污染物浓度的变化趋势一致。受冬季采暖期供暖供热、植被绿化功能减退及季节性降水量较少等因素影响，使得新疆地区环境空气质量呈现“冬劣夏优”的季节特征^[17]。

为进一步探究新疆地区大气污染物的空间分布，将研究区域分为南疆、北疆和东疆3部分，见图4。图4可知，南疆的综合指数介于3.29～10.75，表现为3月和11月较高，6—9月较为平稳。从不同季节来看，春季最高，为7.96，秋季次之，冬季和夏季较低，主要是由于南疆地区和田、阿克苏等城市春季和秋季沙尘天气频发。北疆的综合指数整体变化较为平稳，介于2.15～5.65，表现为“两头高，中间低”，最高值位于1月份；从不同季节来看，冬季最高为4.95，秋季、春季和夏季均较低。东疆的综合指数介于2.85～6.99，最高值出现在11月份。

从不同季节来看，冬季最高为6.19，春季次之，秋夏季较低。

整体来看，各区域的综合指数表现为南疆（6.56）>东疆（4.85）>北疆（3.28），呈现“南高北低”的变化特征。这和新疆南北地区显著的地形和气象条件差异相关，南疆的通风量、混合层高度、自净能力指数均明显大于北疆，与北疆相比，南疆大气扩散能力较好^[18]。从污染物来源看，南疆主要为沙尘污染且集中在春季，因此较好的大气扩散能力使得沙尘污染加重，从而造成空气质量下降；北疆地区主要是冬季采暖期的煤烟污染，由于大气层结稳定，煤烟无法有效扩散造成空气质量下降，较强的大气扩散能力会加速污染物的稀释和扩散，从而改善空气质量。

2020年与2021年新疆14个城市综合指数对比统计，见表2。14个城市中，塔城、昌吉、库尔勒、喀什、吐鲁番和哈密6个城市综合指数2021年高于2020年，其中哈密市上升最为明显，涨幅为11.62%。阿迪里·牙克甫等^[25]分析了2005—2014年哈密市环境空气质量变化特征，其综合指数和空气污染危害指数均表现为逐年上升的趋势，这和该地区经济增长迅速和能源消耗量不断增加相关，未来应考虑调整产业结构、推广清洁能源、进行节能减排等措施逐步改善哈密市环境空气质量。

阿勒泰、伊宁等8个城市综合指数表现为2021年<2020年，其中阿克苏市（−13.95%）综合指数下降幅度最大。阿衣古丽·艾力亚斯等^[26]研究表明2001—2010年阿克苏市空气质量总体呈现逐年好转的趋势，主要因为阿克苏市政府有效实行《柯柯牙绿化工程》计划，大力推行清洁能源的使用，使得城区空气质量不断改善。从不同城市综合指数排名来看，2020年和2021年基本一致，阿勒泰、塔城、克拉玛依和博乐等北疆城市较小，和田、喀什、阿克苏等南疆城市较大，南疆地区是今后新疆大气污染防治工作的重点区域。

2020年与2021年新疆地区综合指数月度对比统计见表3。整体来看，2021年综合指数（4.49）相比2020年（4.62）有所下降，2021年环境空气质量有所好转。一方面由于蓝天保卫战和大气污染防治行动计划的实施，使得空气质量得到改善，另一方面由于2020和2021年新疆地区频繁受到新冠疫情的影响，多个阶段采取隔离、“封城”等阻断措施，大量工厂和交通的关停，使得污染物浓度有所下降^[3]。

12个月中2、5、10、11和12月5个月份，2021年综合指数高于2020年，其中11和5月上升最为明显，上升幅度分别为53.65%和11.82%。其余月份综合指数表现为2021年≤2020年。从不同月份综合指数排名来看，2020与2021年均是夏季6、7和8月综合指数较低，进一步说明新疆地区夏季环境空气质量较好。其中，2021年的综合指数11月最高，这主要是由于2021年11月新疆和田、喀什等南疆城市PM₁₀和PM_2.5浓度较高所致，今后应重点关注南疆各城市11月的颗粒物污染防治。

本文通过分析得出新疆地区14个城市2021年PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂和CO 5种大气污染物的月度变化趋势呈现“U”型，峰值主要出现在1月和12月，4—10月污染物浓度较低且平稳；主要是由于每年4—10月为新疆地区的非采暖期，有效减少了污染物排放量，1月和12月正处于冬季采暖期，废气排放较多且天气寒冷，气流下沉，污染物不易扩散，导致污染物浓度较高^[8-9]；O₃的月度变化呈现倒“U”型，这是由于夏季日照强烈，空气中的氮氧化物和挥发性有机物发生光化学反应，引起O₃浓度升高^[13]。不同季节的变化规律显示新疆地区2021年污染天数主要出现在冬季和春季，受风速、降水、大气自净能力、地形等多种因素影响，新疆地区冬季和春季普遍风速加大，且降水稀少，导致冬季和春季污染物不易扩散，孙鸣婧等^[18]的研究得出新疆地区大气自净能力指数冬季最小，夏季最大。新疆地区大气污染南北存在显著差异，北疆的空气质量要优于南疆，这主要受南北疆不同的地形和气象条件影响，与北疆相比，南疆干旱少雨、沙源丰富、植被稀疏、沙尘天气较多，拥有大型封闭盆地^[27-28]，不利于污染物的扩散与稀释，其对空气质量的调节和控制能力远不如北疆，使其成为新疆地区空气污染的高发区。

从不同城市2021年综合指数来看，阿勒泰、塔城、克拉玛依和博乐等北疆城市较小；和田、喀什和阿克苏等南疆城市较大，其中和田市综合指数最大且PM_2.5和PM₁₀的超标率较高，这与其地理位置、城市化与产业结构、气候气象、扩散条件等因素有关。刘清等^[29]研究结果显示中国366个城市2016和2017年超标率最高的城市主要是喀什、和田、阿克苏和库尔勒5市，新疆的南疆地区属于全国大气污染高污区，形成了较稳定和持续的污染连片区。塔克拉玛干沙漠的风蚀沙尘颗粒物是和田地区PM_2.5和PM₁₀的主要来源^[30-31]。阿克苏市环境空气质量主要受沙尘暴和采暖期燃煤影响，属于典型的“沙尘+煤烟”型污染城市^[24]。今后应重点关注新疆地区主要污染物PM_2.5和PM₁₀及重污染区域南疆，积极探索大气污染物来源和主要影响因素，采取针对性的防治措施，改善新疆地区环境空气质量，建设天蓝地绿水清的美好新疆。

（1）2021年新疆14个城市6种大气污染物的月度分析结果显示，各污染物月度变化趋势均呈单峰型，PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂和CO的变化趋势一致，为“U”型，最大值出现在1、3和12月，O₃的月度变化为倒“U”型，最大值在7月。PM_2.5与PM₁₀是新疆各城市主要超标污染物，超标倍数分别为0.21和0.78。

（2）2021年新疆地区环境空气质量季节变化特征表现为优良天数占比从高到低依次为夏季（93.73%）>春季（73.93%）>秋季（71.47%）>冬季（58.63%）；污染天气主要出现在冬季和春季。从年度变化来看，14个城市中8个城市综合指数表现为2021年<2020年，大部分城市环境空气质量呈现逐渐向好的趋势。与2020年相比2021年新疆地区环境空气质量有所好转。

（3）从不同城市来看，新疆14个城市中大气污染物主要超标城市为南疆的和田市、喀什市和阿克苏市等，北疆的阿勒泰市、塔城市、克拉玛依市和博乐市2021年6种污染物均未超标，空气质量较好。不同区域综合指数表现为南疆（6.56）>东疆（4.85）>北疆（3.28），北疆的环境空气质量最佳。