一、研究背景与意义
随着经济建设的迅速发展和人民生活水平的不断提升，城市空气环境质量状况受到了广泛关注。城市人口密集、工业集中，以及大量消耗化石燃料等行为，导致空气质量问题十分严重。城市空气质量不仅关系到居民的生活质量，而且对经济的发展具有深远影响。本文依据国家环境监测部门公布的2004-2006年我国27个省会城市和4个直辖市城市的空气质量数据，分析了我国南北方城市空气环境质量的时空差异。
二、研究方法与数据来源
研究数据来源于中国环境监测网站公布的空气质量日报，日报包含空气污染指数（API）、首要空气污染物、空气质量级别和空气质量状况等信息。本文以秦岭——淮河一线为界，将北方省会城市、直辖市（如哈尔滨、长春等）和南省会城市、直辖市（如上海、杭州等）作为研究对象，利用统计学方法对城市空气质量的时空特征进行分析。
三、主要研究成果
1. API时空差异
研究发现，我国城市空气污染指数（API）在空间上存在明显差异，表现为冬季和春季的API值高于夏季和秋季，北方城市的API均值普遍高于南方城市。北方城市的API平均值为90.9，南方城市为72.0。
2. 主要污染物与季节变化
PM10（可吸入颗粒物）是主要的大气环境污染物，北方城市和南方城市作为首要污染物出现的比例分别为83.97%和66.64%。SO2作为首要污染物的比例在南北城市中相对较低，分别为7.28%和6.19%。此外，北方城市的重污染天数比例达到1.02%，而南方城市重污染天数比例为0.04%。
3. 空气质量级别分布
北方城市平均Ⅰ级和Ⅱ级天数所占百分比之和为77.00%，而南方城市这一比例为87.24%，这表明南方城市的空气质量普遍优于北方。
4. 趋势分析
城市空气质量优、良天数呈增加趋势，这可能与我国近年来加大环境保护力度和推广使用新能源等因素有关。
四、具体数据与分析
通过对不同城市的空气质量数据进行对比分析，文章中提到的表1和表2分别展示了空气污染指数对应的污染物浓度限值和API与空气质量状况、污染级别的关系。表1显示，当API值在50以内时，对应的污染物日均值浓度限值较小，PM10为0.05mg/m3，而当API值超过300时，PM10的日均值浓度限值可达到0.5mg/m3。表2则明确了API值与空气质量状况的对应关系，如API在0～50之间，空气质量状况为优良；当API超过300时，污染级别为重污染。
五、研究结论与建议
1. 我国城市空气质量在时间上呈现季节性变化，冬春两季API值较高，且北方城市的API均值普遍高于南方城市。
2. PM10是当前我国城市大气环境的主要污染物，北方城市尤为严重。
3. 南北方城市在空气质量级别上存在差异，南方城市空气质量普遍优于北方城市。
4. 针对不同城市的特点，我国应制定差异化的治理策略，强化重污染季节和地区的治理，同时普及环保知识，提高公众环保意识。
六、后续研究展望
未来的研究可以针对特定城市或者区域展开深入分析，对沙尘天气、工业排放、交通排放等对城市空气环境质量的影响进行系统评估。同时，可以利用先进的数据分析技术，如大数据和人工智能等，对城市空气质量进行实时监测和预测，以便更有效地进行空气质量管理。
