浙江溫嶺市區(qū)大氣顆粒物的數(shù)據(jù)分析

毛文軍

(溫嶺市氣象局, 浙江 溫嶺 317500)

浙江溫嶺市區(qū)大氣顆粒物的數(shù)據(jù)分析

毛文軍

(溫嶺市氣象局, 浙江 溫嶺 317500)

隨著人們對(duì)霾天氣對(duì)城市環(huán)境影響的關(guān)注加深，近年來中國不少地區(qū)將霾作為災(zāi)害性天氣現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)。霾是特定氣候條件與人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果。通過對(duì)浙江溫嶺市的大氣顆粒物濃度數(shù)據(jù)的分析，數(shù)據(jù)結(jié)果表明溫嶺市區(qū)顆粒物濃度在日內(nèi)時(shí)間受汽車尾氣等人為活動(dòng)密切相關(guān)；同時(shí)具有季節(jié)性，由于受降雨量和季風(fēng)影響，夏季的顆粒物濃度遠(yuǎn)小于冬季。最后，研究了霾的環(huán)境和人為因素，并對(duì)城市大氣環(huán)境的改善提出建議。

顆粒物，霧霾，大氣環(huán)境

0 引 言

大氣污染直接影響人類的生存環(huán)境，大氣中污染物濃度達(dá)到有害程度，將破壞人類正常生存和發(fā)展的條件，對(duì)人體健康造成極大的危害。1943年的美國洛杉磯光化學(xué)煙霧事件，汽車尾氣和工業(yè)廢氣的大量排放加上當(dāng)?shù)靥厥獾牡乩須夂蚴沟脧浡诔鞘猩峡盏乃{(lán)色煙霧肆虐，使人眼發(fā)紅，喉嚨疼痛，呼吸憋悶。1952年的倫敦?zé)熿F事件四天內(nèi)導(dǎo)致4000余老年人或者原來患有慢性心臟病及呼吸系統(tǒng)疾病的人中毒死亡。1961年的日本四日市哮喘病事件，空氣中高濃度的工業(yè)粉塵和SO2煙霧導(dǎo)致支氣管哮喘病大發(fā)作[1]。

通常把粒徑在10 μm以下的顆粒物稱為可吸入顆粒物，又稱為PM10?？晌腩w粒物通常來自在未鋪瀝青、水泥的路面上行使的機(jī)動(dòng)車、材料的破碎碾磨處理過程以及被風(fēng)揚(yáng)起的塵土。直徑小于等于 2.5 μm的顆粒物能較長時(shí)間懸浮于空氣中，它對(duì)空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響，又稱PM2.5。與較粗的大氣顆粒物相比，大氣顆粒物粒徑小，面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)，例如，重金屬、微生物等。直徑小于或等于1 μm的固體顆粒或液滴稱為可入肺顆粒物，又稱PM1。PM1粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時(shí)間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大[2]。通常來說，粒徑在7～10 μm的顆粒物可以進(jìn)入鼻腔，4.7～7 μm的顆粒物可以進(jìn)入咽喉，這一階段還是可逆的，人體可以咳出來；但到了3.3～4.7 μm時(shí)，顆粒物就要進(jìn)入氣管和支氣管，在2.1～3.3 μm時(shí)，顆粒物可以進(jìn)入中支氣管；在1.1～2.1 μm時(shí)，顆粒物進(jìn)入支氣管末端；在1 μm以下，也就是說PM1，就要進(jìn)入肺泡血液，對(duì)人體健康影響極大[3]。

發(fā)達(dá)國家由于更早開始對(duì)大氣污染的研究，對(duì)污染控制的較好。發(fā)展中國家起步較晚，隨著城市化的快速發(fā)展和化學(xué)燃料的使用，大氣顆粒物污染日益突出，越來越多的國內(nèi)研究者開始關(guān)注大氣污染問題。制定合理有效的大氣顆粒污染控制策略，減少顆粒物污染造成的危害是決策者的當(dāng)務(wù)之急。本文將以浙江省溫嶺市的大氣顆粒物濃度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為起點(diǎn)，簡要分析顆粒物濃度的人為和自然因素，并為空氣質(zhì)量監(jiān)控和改善提供價(jià)值。

1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及分析

1.1 監(jiān)測(cè)儀器和方法

本文分析了從2014年2月—2015年1月一年期間于溫嶺市氣象局(121.36°E，28.36°N)的以5 min為時(shí)間間隔的PM1，PM2.5和PM10監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)是利用GRIMM Aerosol Technik公司Model 180粉塵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的。該系統(tǒng)內(nèi)半導(dǎo)體光源以高頻率產(chǎn)生綠色激光照射樣氣室，如遇顆粒物，激光會(huì)發(fā)生散射，根據(jù)到達(dá)吸收井中的激光脈沖信號(hào)進(jìn)行分析檢測(cè)顆粒物粒徑的大小及濃度。

1.2 結(jié)果和討論

表1給出了對(duì)不同月份日內(nèi)顆粒物濃度數(shù)值進(jìn)行平均得到的PM10平均數(shù)值以及PM1，PM2.5，PM10平均數(shù)值之間的比例關(guān)系。

表1 不同月份PM10平均數(shù)值和PM1，PM2.5，PM10之間的比例關(guān)系

從表1數(shù)據(jù)中顯示PM1，PM2.5和PM10之間的比例和顆粒物濃度本身大小、季節(jié)沒有顯著關(guān)系。雖然不同月份的PM10數(shù)值相差很大，從夏季的20 μg/m3左右到冬季的接近50 μg/m3，但是PM2.5占PM10的比值穩(wěn)定在80%～90%之間，PM1占PM2.5的比值穩(wěn)定在90%左右。也就是說PM10中絕大部分是PM2.5，PM2.5中絕大部分是對(duì)人體危害巨大的PM1。

國內(nèi)相關(guān)研究單位，包括中科院大氣物理研究所其他課題組都發(fā)表過各自的研究結(jié)論關(guān)于PM2.5的來源解析結(jié)果，多數(shù)認(rèn)為機(jī)動(dòng)車的貢獻(xiàn)在20%～30%之間[4]。汽車尾氣中的氮氧化物會(huì)繼續(xù)在空氣中氧化轉(zhuǎn)化成硫酸鹽和硝酸鹽，這些顆粒物會(huì)吸附在水汽上，形成小液滴，也就是“二次氣溶膠”。氣溶膠可以輸送幾百、幾千甚至上萬千米，引起區(qū)域性和全球性污染。汽車廢氣中含有150～200種不同的化合物，其主要有害成分為：未燃燒或燃燒不完全的碳硫氧化物以及微量的醛、酚、過氧化物、有機(jī)酸和含鉛、磷汽油所形成的鉛、磷污染等。其中對(duì)人危害最大的有一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔?、鉛的化合物及顆粒物。工業(yè)排放對(duì)大氣顆粒物的影響又為兩個(gè)方面：一方面是直接排放的大氣顆粒物，包括揚(yáng)塵、采選礦、金屬冶煉、有機(jī)化工生產(chǎn)和餐飲業(yè)油煙等；另一方面是二次顆粒物，主要是火電廠燃煤中排放的前體物二氧化硫和氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物等排放到空氣中，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的硝酸鹽、硫酸鹽、二次有機(jī)氣溶膠等，造成大氣顆粒物升高[5]。

為了得到日內(nèi)顆粒濃度的變化，將各個(gè)月份的日內(nèi)平均值列示于圖1—圖3。

圖1 2014年2月至2015年1月的日內(nèi)平均顆粒濃度PM1數(shù)值

圖2 2014年2月至2015年1月的日內(nèi)平均顆粒濃度PM2.5數(shù)值

圖3 2014年2月至2015年1月的日內(nèi)平均顆粒濃度PM10數(shù)值

從圖1—圖3可以看出日內(nèi)平均顆粒濃度數(shù)值在早上6時(shí)，中午11時(shí)，下午18時(shí)都有峰值，此3個(gè)時(shí)點(diǎn)剛好是出行高峰期；白天上午時(shí)間的顆粒物濃度持續(xù)增高，一般到10時(shí)左右達(dá)到全天最大值；下午18時(shí)左右也會(huì)迎來峰值。這和市區(qū)的機(jī)動(dòng)車使用和工業(yè)活動(dòng)成正相關(guān)，尾氣排放和工業(yè)排放導(dǎo)致顆粒物濃度增加。

除了人為因素，自然因素對(duì)顆粒物濃度的影響也非常大。一般來說，風(fēng)雨會(huì)有效降低大氣顆粒物濃度。風(fēng)速較大時(shí)，可以降低大氣顆粒物濃度；反之，大氣顆粒物容易積聚；降水有利于降低大氣顆粒物濃度，利于水汽凝結(jié)，形成云霧和降水。為了得到顆粒物濃度的季節(jié)性因素，圖4顯示了將2014年2月初至2015年1月底的月平均顆粒濃度數(shù)值。

圖4 2014年2月初至2015年1月底的月平均顆粒濃度數(shù)值

從圖4可以看出在整個(gè)夏季的濃度處在全年最低位，7月份平均濃度達(dá)到最低；秋季與春季次之；冬季大氣顆粒物的平均濃度最高，達(dá)到夏季平均濃度的兩倍左右。隨著夏季風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)建立，浙江境內(nèi)盛行東南風(fēng)。初夏，浙江各地逐步進(jìn)入梅雨季節(jié)，暴雨、大暴雨出現(xiàn)概率增加。根據(jù)降雨量數(shù)據(jù)，溫嶺全年的65.3%的降水量集中在5、6、8和9月4個(gè)月份，分別是420.9、300.9、378.4、349.1 mm。盛夏，受副熱帶高壓影響，7、8月份的熱帶風(fēng)暴天氣也非常有利于大氣顆粒物的凈化和遷移。降雨和季風(fēng)因素綜合導(dǎo)致夏季大氣顆粒物濃度很低。冬季則剛好相反，低溫少雨，盛行的西北風(fēng)將內(nèi)陸周邊城市的霾擴(kuò)散到本地使污染物聚集，增大了氣態(tài)污染物向二次顆粒物轉(zhuǎn)化的機(jī)會(huì)，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的大氣顆粒物污染。冬季大氣顆粒物的平均濃度最高，秋季與春季次之，夏季平均濃度最低。夏季較頻繁的降雨，有利于大氣顆粒物的清除，從而導(dǎo)致夏季大氣顆粒物濃度最低。秋季則由于太陽輻射強(qiáng)，大氣氧化性增強(qiáng)，常發(fā)生光化學(xué)煙霧。

2 結(jié) 語

數(shù)據(jù)結(jié)果表明溫嶺市區(qū)顆粒物濃度在日內(nèi)時(shí)間受汽車尾氣和工業(yè)排放等人為活動(dòng)密切相關(guān)；同時(shí)具有很強(qiáng)季節(jié)性，由于受降雨量和季風(fēng)影響夏季的顆粒物濃度遠(yuǎn)小于冬季。

人們已經(jīng)逐漸足夠認(rèn)識(shí)到霾對(duì)生活的危害，由于自然因素的不可控性，治理霧霾天氣要從人為因素入手，找到大氣污染的罪魁禍?zhǔn)?，指?dǎo)治理大氣污染。建議從以下幾點(diǎn)入手：1)減少有機(jī)燃料的使用，提倡低碳能源，太陽能、風(fēng)能、核能等清潔能源的使用比例；2)嚴(yán)格控制汽油質(zhì)量和機(jī)動(dòng)車輛氣體排放標(biāo)準(zhǔn)，宣傳提倡油電混動(dòng)和純電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的使用，多使用公共自行車；3)限制高能耗高排放高污染企業(yè)，提升產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，打造低碳城市，有效減少溫室氣體的排放；4)增加城市綠化面積，清潔降塵；5)進(jìn)一步做好對(duì)地表的水污染，河道的清理，對(duì)鍋爐煙霧的排放要脫硫處理，餐飲的油煙作凈化處理；6)進(jìn)一步強(qiáng)化全社會(huì)對(duì)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的防范意識(shí)，我們?cè)诜此脊I(yè)等帶來的生態(tài)環(huán)境危機(jī)特別是氣候危機(jī)時(shí)，應(yīng)把生態(tài)文明作為人類可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)及綠色生產(chǎn)生活方式，提倡低能耗，低污染，積極應(yīng)對(duì)氣候變化，維護(hù)全球生態(tài)環(huán)境。

[1] 安徽省環(huán)境保護(hù)廳.同呼吸，共奮斗——大氣污染防治知識(shí)讀本[M].北京：中國環(huán)境出版社，2014.

[2] 曹軍驥 等,PM2.5與環(huán)境[M].北京：科學(xué)出版社，2014.

[3] 竹濤，徐東耀，于妍.大氣顆粒物控制[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013

[4] 張仁健.北京PM2.5化學(xué)組成及源解析季節(jié)變化[C]. Natural Hazards and Earth System Sciences Atmos Chem Phys Discuss.2013.

[5] 郝吉明.大氣二次有機(jī)氣溶膠污染特征及模擬研究[M].北京： 科學(xué)出版社， 2015

《浙江氣象》2015年總目次索引

工作論壇

主動(dòng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài) 深入思考?xì)庀蟀l(fā)展戰(zhàn)略

鄭國光(1∶1) 以信息化推進(jìn)氣象現(xiàn)代化

鄭國光(2∶1) 謀氣象改革發(fā)展 強(qiáng)服務(wù)保障能力 ——切實(shí)肩負(fù)起“干在實(shí)處永無止境，走在前列要謀新篇”的氣象使命

黎 健(3∶1) 提高氣象報(bào)道水平需要?dú)庀蟛块T和媒體的共同努力

鄧 崴(3∶4) 維護(hù)氣候安全 保障生態(tài)文明

鄭國光(4∶1) “十三五”時(shí)期寧波氣象發(fā)展的思考

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天氣氣候研究

一次后向傳播強(qiáng)對(duì)流暴雨過程的綜合分析

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浙北地區(qū)一次颮線天氣的數(shù)值模擬分析

陶俞鋒(1∶11)

寧波兩次冰雹過程多普勒雷達(dá)回波特征分析

張晶晶 朱佳敏 謝 華 王武軍 鄔方平(2∶5)

2013年溫州市連續(xù)性高溫特點(diǎn)及成因分析

王忠東 曹 楚 杜友強(qiáng)(2∶11)

浙江省冬季降水相態(tài)判別指標(biāo)研究

彭霞云 孔照林 張子涵 趙 放(3∶8)

GRAPES_TCM模式對(duì)2013—2014年浙江影響臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)的檢驗(yàn)分析

吳聯(lián)要 王金欣 常璐璐 郝世峰 董美瑩(3∶14)

浙江省2007—2014年短期氣候預(yù)測(cè)質(zhì)量檢驗(yàn)綜合評(píng)析與相關(guān)思考

馬 浩 徐超俊 張紀(jì)偉(4∶8)

臺(tái)風(fēng)“菲特”影響期間浙江大風(fēng)成因分析

王忠東 曹 楚 杜友強(qiáng) 李懷川(4∶17)

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陳海燕(1∶16)

淺析電視氣象旅游節(jié)目的品牌塑造

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談電視氣象節(jié)目的各色語言組成

胡映君 金絲燕 王玲燕 黃 程(1∶23)

G60滬昆高速浙江段氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查分析

單 權(quán) 魏 晨 潘婭英(2∶16)

談精品節(jié)目的亮點(diǎn)——第八屆全國氣象影視服務(wù)業(yè)務(wù)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)節(jié)目觀后感

任美潔 陳蕾娜 曹 陽 朱宣穎(2∶20)

旅游天氣預(yù)報(bào)節(jié)目如何創(chuàng)新與創(chuàng)收

劉冰之(2∶25)

重大氣象災(zāi)害預(yù)警信息全網(wǎng)發(fā)布系統(tǒng)特點(diǎn)分析

葉 春(3∶23)

氣象影視節(jié)目節(jié)日背景動(dòng)畫設(shè)計(jì)藝術(shù)

——淺析制播節(jié)日背景動(dòng)畫的必要性與制作經(jīng)驗(yàn)

黃 程 王玲燕 胡映君 程 瑩(3∶26)

環(huán)境氣象

寧波秋冬季空氣污染變化特征及污染物后向軌跡分析

俞科愛 徐宏輝 黃旋旋 丁燁毅 郭建民 朱純陽 胡 曉(1∶27) 浙北地區(qū)一次冷空氣過程中的灰霾天氣過程分析

周之栩(1∶32) 淳安縣PM2.5和PM10濃度變化特征分析

陳躍華 齊 冰(2∶28) 寧波市空氣質(zhì)量變化趨勢(shì)及影響因素分析

陳 磊 俞科愛 黃旋旋 朱純陽 蔣飛燕 胡 曉 許岳庭(2∶32) 浙江溫嶺市區(qū)大氣顆粒物的數(shù)據(jù)分析

毛文軍(4∶44)

氣象現(xiàn)代化建設(shè)

網(wǎng)上氣象證明系統(tǒng)架構(gòu)淺析

鄭偉才 李 建 楊 明 謝國權(quán)(3∶29) 淺談在線內(nèi)容管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)化改造

韓 超(3∶32)

應(yīng)用氣象

雷竹林立體氣候特征及其對(duì)出筍的影響

李紹進(jìn) 王 濤 戴龍海(1∶38) 浙江省農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認(rèn)證服務(wù)淺析*

李仁忠 王治海 金志鳳 姚益平 張克中 張 梅(4∶23)

技術(shù)報(bào)告

浙江地區(qū)雷暴日插值方法及分布特性的研究

史海鋒 王 芳 周恩偉 顧 媛 張 斌(1∶36) 氣象條件對(duì)蘭溪楊梅生產(chǎn)的影響分析

吳 宏 童建躍 陳新爐 單中華(1∶39) 舟山跨海大橋沿線氣象因子特征研究

吳 楊 孔照林(2∶37) 浙江省人工觀測(cè)與儀器觀測(cè)能見度對(duì)比分析

任 律 樊高峰 黃立丹(2∶41) B/S架構(gòu)下防雷減災(zāi)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

史海鋒(2∶46) “菲特”臺(tái)風(fēng)影響義烏的預(yù)報(bào)與服務(wù)評(píng)估

趙賢產(chǎn) 符仙月 吳 波(3∶42) 臨安暴雨氣候特征及其與洪澇關(guān)系初探

黃 哲 張?chǎng)?孫小平 沈杭鋒(4∶26) 1971—2013年長興年降水結(jié)構(gòu)時(shí)空變化特征

魏麗華 吳 猛 史建橋(4∶32) 浙江省區(qū)域站融雪性降水識(shí)別與判斷淺析

木顯英 何利德 吳書成(4∶38)

防雷減災(zāi)

雷擊大地年平均密度Ng取值方法的探討

石湘波 胡余斌 鄭玲 王煥邦(1∶42)

氣象科技動(dòng)態(tài)

全球變暖致閃電活動(dòng)更加頻繁

(1∶48) 北極地區(qū)冰量減少加劇亞歐地區(qū)寒冬出現(xiàn)

(1∶48) 研究發(fā)現(xiàn)北半球破壞臭氧層的物質(zhì)增加

(1∶48) 未來中國東部地區(qū)夏日將更炎熱

(1∶封三) 喀喇昆侖山脈冰川穩(wěn)定或因冬季降水

(1∶封三) 海洋環(huán)流也參與調(diào)節(jié)氣候變化

(1∶封三) 美開展最大型颶風(fēng)模擬試驗(yàn)

(3∶7) 科學(xué)家估算出全球變暖影響極端天氣和降水比例

(3∶封三) 氣候變暖或醞釀極端天氣

(3∶封三)

其它

《浙江氣象》2015年總目次索引

(4∶48)

2015-06-03