北京PM2.5背景值定值方法及其變化特征研究

馬志強(qiáng)，徐 敬，張小玲，尹曉惠，賀 赟，石雪峰（1.中國(guó)氣象局北京城市氣象研究所，北京 100089；2.京津冀環(huán)境氣象預(yù)報(bào)預(yù)警中心，北京 100089；.北京氣象臺(tái)，北京 100089；.中國(guó)氣象局，北京 100081）

北京PM2.5背景值定值方法及其變化特征研究

馬志強(qiáng)1，2*，徐 敬1，2，張小玲1，2，尹曉惠3，賀 赟3，石雪峰4（1.中國(guó)氣象局北京城市氣象研究所，北京 100089；2.京津冀環(huán)境氣象預(yù)報(bào)預(yù)警中心，北京 100089；3.北京氣象臺(tái)，北京 100089；4.中國(guó)氣象局，北京 100081）

通過(guò)氣團(tuán)識(shí)別方式，確定了較強(qiáng)氣團(tuán)判別指標(biāo)，定量評(píng)估了較強(qiáng)氣團(tuán)對(duì)北京上甸子區(qū)域大氣本底站PM2.5濃度影響.結(jié)果顯示，偏北風(fēng)過(guò)程中PM2.5的背景值介于10.3～13.5μg/m3，平均值為（11.7±1.3）μg/m3；偏南風(fēng)過(guò)程中PM2.5的背景值介于60.2～92.6μg/m3，平均值為（76.2± 12.8）μg/m3.偏北風(fēng)過(guò)程中，PM2.5背景值變化趨勢(shì)不明顯；偏南風(fēng)過(guò)程中，PM2.5背景濃度呈線性下降趨勢(shì)，下降速率為5.5μg/（m3·a）.2009～2012年期間，區(qū)域本底站觀測(cè)到的PM2.5年均值變化不大，這與北京地區(qū)的局地產(chǎn)生的二次PM2.5逐步增大有關(guān)，在一定程度上抵消了區(qū)域背景值下降的影響.當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)性偏南風(fēng)時(shí)，北京以南區(qū)域輸送對(duì)北京當(dāng)?shù)豍M2.5濃度增加的平均貢獻(xiàn)接近60%，但是自2009年開(kāi)始逐步下降，截止2012年該貢獻(xiàn)降低到44%.

PM2.5；背景值；散射系數(shù)；北京

隨著城市化進(jìn)程加快和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，顆粒物和臭氧相互疊加的大氣復(fù)合污染成為了我國(guó)東部城市地區(qū)最突出的大氣環(huán)境問(wèn)題［1-3］.尤其是2013年1月在京津冀地區(qū)出現(xiàn)的大范圍持續(xù)霾污染，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，威脅人體健康，引起社會(huì)的廣泛關(guān)注.北京PM2.5濃度水平居高不下的原因主要有兩個(gè)方面:一是PM2.5來(lái)源復(fù)雜，除了工業(yè)、揚(yáng)塵等一次直接排放，二次轉(zhuǎn)化形成也很重要，尤其是光化學(xué)反應(yīng)生成對(duì)PM2.5有重要貢獻(xiàn)［4-8］，并且氣溶膠粒子混合與非均相大氣化學(xué)反應(yīng)均可極大的促進(jìn)二次氣溶膠的生成，使得PM2.5的控制非常困難；二是PM2.5的區(qū)域性污染問(wèn)題愈發(fā)突出，既除了本地貢獻(xiàn)，區(qū)域環(huán)境背景扮演了重要角色［9-11］.

大氣污染物的背景值在環(huán)境科學(xué)和氣象科學(xué)的研究領(lǐng)域都具有重要意義，但是由于大氣環(huán)境的開(kāi)放性，易受到地形、排放源等因素的影響，到目前為止并沒(méi)有統(tǒng)一的、公認(rèn)的科學(xué)定義.蔡旭暉等［12］認(rèn)為“背景濃度應(yīng)代表研究區(qū)域內(nèi)未受人類活動(dòng)直接影響的自然情況”；李金香等［11］提出“大氣環(huán)境背景是指未疊加城市局地的污染貢獻(xiàn)時(shí)、中尺度天氣系統(tǒng)所攜帶的大氣污染物的濃度水平”；楊洪斌等［13］將背景站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)值直接作為背景濃度；張曉勇等［14］認(rèn)為“可以將城市大氣顆粒物的背景值定義為在一定時(shí)期內(nèi)，由于城市本身的排放，城市大氣環(huán)境中顆粒物的濃度水平”.以上研究從不同角度對(duì)大氣污染物的背景值開(kāi)展了相關(guān)分析，但是其對(duì)背景值的定義大相徑庭，導(dǎo)致各自的研究結(jié)果出現(xiàn)明顯差異.本研究中區(qū)域PM2.5質(zhì)量濃度背景值指的是在一定時(shí)段中，區(qū)域內(nèi)混合均勻，能代表和反映數(shù)千平方公里及以上尺度的大氣平均狀況的濃度值.該值是一個(gè)時(shí)段的統(tǒng)計(jì)平均值，考慮到PM2.5具有很強(qiáng)的季節(jié)變化，因此本研究以年為統(tǒng)計(jì)單位來(lái)抵消季節(jié)的影響.該值在一定時(shí)期內(nèi)是相對(duì)穩(wěn)定的，能充分體現(xiàn)區(qū)域尺度內(nèi)PM2.5的平均水平.

因?yàn)榇髿獾牧鲃?dòng)性，大范圍混合均勻大氣的監(jiān)測(cè)比較困難，實(shí)踐中通常選擇一個(gè)遠(yuǎn)離人類活動(dòng)的地方對(duì)大氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)［15］.本研究選擇的是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格選址和論證的WMO區(qū)域大氣本底站，盡管站點(diǎn)已經(jīng)盡量遠(yuǎn)離污染源，但這其中的部分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)仍包含了局地污染的影響，不能直接用來(lái)代表背景水平.眾所周知，在區(qū)域內(nèi)污染物排放相對(duì)穩(wěn)定的前提下，天氣形勢(shì)是影響大范圍空氣污染物擴(kuò)散和混合程度的決定性因素，不同的天氣形勢(shì)會(huì)導(dǎo)致PM2.5濃度變異巨大，因此通過(guò)天氣形勢(shì)合理分型，區(qū)分出反映背景值的時(shí)間段，才能對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行合理篩選以獲取背景值.氣象上的天氣分型主要是在天氣尺度上對(duì)各種天氣系統(tǒng)進(jìn)行分型，考慮各個(gè)系統(tǒng)的位置、強(qiáng)度和相應(yīng)物理量的配置，而在中小尺度天氣的分型上，也是以天氣尺度的分型為背景進(jìn)而細(xì)化分型，這種分型完全依賴對(duì)天氣系統(tǒng)的認(rèn)識(shí).例如李金香等［11］在篩選背景值時(shí)利用的就是日本氣象廳實(shí)況診斷分析場(chǎng)資料，但這種分型具有一定的主觀性，會(huì)因人而異，并且在非天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)工作中較難得到推廣；此外，對(duì)于分析多年的數(shù)據(jù)，采用天氣系統(tǒng)分析的工作量將非常龐大.本研究采用氣團(tuán)分類的方法，研究北京地區(qū)PM2.5背景值的變化特征，旨在為建立PM2.5污染防治目標(biāo)和檢驗(yàn)污染防治措施實(shí)施效果提供科學(xué)依據(jù).

1 資料與方法

天氣學(xué)中，氣團(tuán)被認(rèn)為是各種物理屬性較一致的具有一定空間尺度的空氣體，非常符合本研究對(duì)背景值的要求.氣團(tuán)的主要表征量是氣溫、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、變溫和變壓等，由于季節(jié)、氣團(tuán)尺度和強(qiáng)度不同，這些要素都存在巨大變化.為了能夠體現(xiàn)出北京的區(qū)域特征，我們選取了北京地區(qū)北部（延慶）、西南部（房山）、中部（觀象臺(tái)）、東部（平谷）四個(gè)自動(dòng)氣象站的觀測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì).通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)際大氣中尺度較小的氣團(tuán)出現(xiàn)較多，這種氣團(tuán)影響的區(qū)域往往只包含一個(gè)或兩個(gè)站點(diǎn)，并且這種情況下每個(gè)自動(dòng)氣象站響應(yīng)的表征量不盡相同，但是當(dāng)具有一定尺度氣團(tuán)影響北京時(shí)，四個(gè)自動(dòng)氣象站的資料均會(huì)出現(xiàn)明顯的躍變，這種情況下整個(gè)北京地區(qū)的大氣混合比較均勻，符合背景值計(jì)算要求.統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，風(fēng)速（WS）、24h變溫（ΔT24）和24h變壓（ΔP24）3個(gè)要素對(duì)氣團(tuán)屬性改變的反應(yīng)最敏感，并且在四個(gè)自動(dòng)氣象站中變化特征較為一致，因此單個(gè)站點(diǎn)的三要素資料同時(shí)滿足相應(yīng)條件即可反映氣團(tuán)特征.本研究利用這三個(gè)要素與天氣形勢(shì)之間的關(guān)系，總結(jié)出大氣均勻混合的具體判別指標(biāo)（表1）.考慮氣團(tuán)的影響達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需時(shí)間，除了滿足表1的氣象要素指標(biāo)外，考慮天氣系統(tǒng)對(duì)北京的影響達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需時(shí)間，以及資料的時(shí)間分辨率，本文只統(tǒng)計(jì)氣團(tuán)影響持續(xù)時(shí)間大于6h的過(guò)程.

北京上甸子區(qū)域大氣本底站是世界氣象組織區(qū)域大氣本底觀測(cè)站之一，該站位于北京市東北部的密云縣高嶺鎮(zhèn)上甸子村（E117°07'，N 40°39'，海拔高度293.3m），距密云縣城55km，距北京市區(qū)直線距離約100km.站點(diǎn)的選址符合WMO對(duì)本底站的要求，周圍無(wú)明顯污染源，其長(zhǎng)期觀測(cè)資料反映了京津冀乃至整個(gè)華北地區(qū)的大氣污染物的狀況.PM2.5監(jiān)測(cè)采用美國(guó)R&P公司生產(chǎn)的微震蕩天平（TEOM）R&P1400a系列大氣顆粒物自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，該儀器每周檢查一次流量和濾膜負(fù)載率，當(dāng)濾膜負(fù)載率超過(guò)30%時(shí)即進(jìn)行更換.利用M9003濁度計(jì)（澳大利亞ECOTECH 公司）進(jìn)行波長(zhǎng)為525nm的氣溶膠散射系數(shù)連續(xù)觀測(cè)，儀器測(cè)量范圍為0～2000Mm-1，積分角度為0°～170°，觀測(cè)中濁度儀每日自動(dòng)進(jìn)行定時(shí)零點(diǎn)檢查，每周進(jìn)行人工跨點(diǎn)檢查.風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫和氣壓等氣象資料采用上甸子自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù).

表1 氣團(tuán)篩選指標(biāo)Table 1 Filtering index for airmass

2 結(jié)果與討論

2.1 PM2.5背景值變化情況

圖1給出上甸子2006～2012年P(guān)M2.5的年均值變化情況，2006～2009這4年P(guān)M2.5年均濃度逐年下降，下降速率為5.3μg/（m3·a），這段時(shí)間的濃度的下降主要是因?yàn)楸本┦谐修k2008年奧運(yùn)會(huì)，政府采取多項(xiàng)措施，有效控制北京及周邊省份的污染源排放；2009～2012PM2.5濃度變化不明顯，平均濃度為（43.7±1.6）μg/m3.2012年新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）［16］新增了PM2.5監(jiān)測(cè)指標(biāo)，其中規(guī)定的PM2.5年平均限值為35μg/m3，由此可見(jiàn)上甸子雖然作為WMO區(qū)域大氣觀測(cè)站，但是PM2.5仍然沒(méi)有達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明整個(gè)區(qū)域中PM2.5的污染程度十分嚴(yán)重.

從圖2中可以看出，上甸子站常年盛行東北和西南風(fēng)，在西南風(fēng)影響下，來(lái)自北京城區(qū)的污染物很容易被輸送到上甸子，而當(dāng)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)時(shí)，氣團(tuán)主要來(lái)自相對(duì)清潔地區(qū).因此考慮到上甸子的風(fēng)頻特征，在計(jì)算背景值時(shí)除了考慮充分混合均勻外，還需要根據(jù)風(fēng)向分為偏南風(fēng)（90°～270°）和偏北風(fēng)（270°～360°，0°～90°）兩種情況，分別計(jì)算背景值濃度，這樣才能保證不同條件下混合均勻的代表性.

圖1 2006～2012年上甸子PM2.5和散射系數(shù)年均值Fig.1 Annual average of PM2.5and Scattering coefficient at SDZ during 2006-2012

圖2 2006～2012年上甸子不同季節(jié)風(fēng)向頻率百分比Fig.2 Frequency distribution of wind direction at SDZ during 2006～2012

表2 2006～2012年氣團(tuán)出現(xiàn)次數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of numbers of different airmasses

圖3 偏北風(fēng)（a）和偏南風(fēng)（b）過(guò)程得到的PM2.5背景值及其與PM2.5年均值的比例關(guān)系Fig.3 Background concentration of PM2.5divided by wind direction， （a） northern wind， （b） southern wind

根據(jù)表1中的約束條件和風(fēng)向要求，分析了2006～2012年的上甸子自動(dòng)站小時(shí)觀測(cè)資料，滿足條件的氣團(tuán)出現(xiàn)次數(shù)見(jiàn)表2.7年中偏南風(fēng)氣團(tuán)總計(jì)出現(xiàn)152次，偏北風(fēng)氣團(tuán)出現(xiàn)178次，氣團(tuán)最大持續(xù)時(shí)間為32h.偏北風(fēng)氣團(tuán)出現(xiàn)次數(shù)略高于偏南風(fēng)氣團(tuán)，主要是因?yàn)槠巷L(fēng)氣團(tuán)持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短，較難滿足持續(xù)6h這項(xiàng)指標(biāo).計(jì)算氣團(tuán)出現(xiàn)的時(shí)間段內(nèi)污染物監(jiān)測(cè)濃度，獲得偏南風(fēng)和偏北風(fēng)兩種情況下上甸子PM2.5的背景值（圖3），結(jié)果顯示，偏北風(fēng)過(guò)程中PM2.5的背景值介于10.3～13.5μg/m3，平均值為（11.7±1.3）μg/m3；偏南風(fēng)過(guò)程中PM2.5的背景值介于60.2～92.6μg/m3，平均值為（76.2±12.8）μg/m3.兩種過(guò)程統(tǒng)計(jì)得到的PM2.5背景值濃度相差懸殊，主要是因?yàn)樯系樽犹幱诰┙蚣降貐^(qū)的北緣，偏北方向輸送來(lái)的氣團(tuán)相對(duì)清潔，而偏南風(fēng)氣團(tuán)包含了大量城市人為排放的污染物，該結(jié)果與劉潔等［17-18］和徐曉斌［19］的研究結(jié)論一致.偏北風(fēng)過(guò)程中PM2.5背景濃度低，并且7年間沒(méi)有明顯變化，表明上甸子偏北方向PM2.5來(lái)源比較穩(wěn)定；偏南風(fēng)過(guò)程中，PM2.5背景濃度呈線性下降趨勢(shì)，下降速率為5.5μg/（m3·a），這與2006～2009年上甸子PM2.5年均值的下降速率基本吻合，這段時(shí)間政府對(duì)大氣環(huán)境治理的范圍包含了京津冀等區(qū)域，全區(qū)域的PM2.5都有所下降，因此反映大范圍區(qū)域濃度的背景值出現(xiàn)了下降；2009～2012這4年中，區(qū)域背景值仍持續(xù)下降，但是上甸子PM2.5的年均濃度沒(méi)有明顯變化，可能是因?yàn)楸本┑貐^(qū)的局地貢獻(xiàn)在逐步增大，抵消了背景值下降的影響.為了驗(yàn)證該推斷，本研究分析了2006～2012年期間散射系數(shù)的變化情況.

2.2 PM2.5組成變化對(duì)散射系數(shù)的影響

氣溶膠散射系數(shù)與PM2.5濃度之間有良好的相關(guān)關(guān)系，趙秀娟等［20］研究表明，一般天氣條件下上甸子兩者之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.8.圖1中上甸子散射系數(shù)年均值的變化顯示，2008年以來(lái)散射系數(shù)明顯增加，但是PM2.5濃度卻沒(méi)有相應(yīng)的增加.PM2.5質(zhì)量濃度變化不大的情況下，其散射能力卻持續(xù)增加，主要是因?yàn)槠浠瘜W(xué)組成及其粒度譜分布發(fā)生了明顯變化.PM2.5來(lái)源比較復(fù)雜，其中對(duì)散射能力貢獻(xiàn)較大的主要是和等二次生成產(chǎn)物，這些產(chǎn)物與光化學(xué)反應(yīng)有直接關(guān)系，李健等［21］研究發(fā)現(xiàn)，春夏兩季化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生的二次產(chǎn)物對(duì)京津冀地區(qū)的PM2.5貢獻(xiàn)甚至可以超過(guò)60%.如果這些成分在PM2.5中的占比增加，即便PM2.5的質(zhì)量濃度有所下降，也會(huì)導(dǎo)致氣溶膠散射系數(shù)增加.趙普生等［22］2009年春季在上甸子監(jiān)測(cè)到的和濃度分別為15.7，16.5，5.7μg/m3，狄一安等［23］2012年春季在上甸子監(jiān)測(cè)到的三者的濃度分別為25.9，26.6，11.0μg/m3，二次離子增幅超過(guò)60%，因此大氣散射能力增加明顯.

2009～2012年偏南風(fēng)過(guò)程中監(jiān)測(cè)到的PM2.5背景值不斷下降，偏北風(fēng)過(guò)程中監(jiān)測(cè)到的PM2.5背景值變化很小，但是這幾年中北京地區(qū)光化學(xué)污染日益嚴(yán)重［24-25］，局地光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的PM2.5，尤其是散射能力較強(qiáng)的二次離子部分增加，使得盡管PM2.5年均濃度變化不大，但是散射系數(shù)上升，大氣能見(jiàn)度下降［26］.

2.3 PM2.5背景值與年均值關(guān)系

偏北風(fēng)過(guò)程中背景值占年均值的比例在0.18～0.30之間，平均值為0.25，表明北部地區(qū)輸送對(duì)北京PM2.5具有較強(qiáng)的稀釋作用；偏南風(fēng)過(guò)程中背景值與年均值的比例在1.44～1.84之間，平均值為1.59，表明當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)性偏南風(fēng)時(shí)，北京以南區(qū)域輸送對(duì)北京當(dāng)?shù)豍M2.5濃度上升的平均貢獻(xiàn)接近60%，安俊嶺等［27］利用WRF-CAMx模式系統(tǒng)計(jì)算得到，2007年夏季河北向北京輸送的PM2.5通量達(dá)到715t/d，并且該輸送的主要方向?yàn)槠?；但是?009年開(kāi)始，北京局地影響增加，導(dǎo)致外來(lái)輸送的貢獻(xiàn)逐年下降，2010～2012年的平均貢獻(xiàn)為45%，這與前面討論的散射系數(shù)變化情況相互印證，主要與北京地區(qū)日益嚴(yán)重的局地光化學(xué)污染有關(guān).盡管兩種過(guò)程計(jì)算出的背景值相差懸殊，但是其與年均值比例的變化趨勢(shì)一致，2009年兩個(gè)過(guò)程計(jì)算得到的背景值所占比例升高，周懷剛等［28］在上甸子觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，2009年的TSP也與往年有所差異，主要是觀測(cè)站點(diǎn)搬遷，部分時(shí)間段的觀測(cè)結(jié)果無(wú)效所造成.

3 結(jié)論

3.1 給出了較強(qiáng)氣團(tuán)判別指標(biāo)，并利用該方法篩選出背景值出現(xiàn)時(shí)段，為計(jì)算PM2.5背景值提供了客觀方法.

3.2 2006～2012年，北京地區(qū)遠(yuǎn)離人為污染監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的PM2.5年均濃度變化分為2個(gè)階段，2006～2009年P(guān)M2.5濃度逐年顯著下降，下降速率為5.3μg/（m3·a），而2009～2012四年P(guān)M2.5濃度變化不明顯，平均濃度為（43.7±1.6）μg/m3.

3.3 偏北風(fēng)過(guò)程中PM2.5的背景值介于10.3～ 13.5μg/m3，7年平均值為（11.7±1.3）μg/m3；偏南風(fēng)過(guò)程中PM2.5的背景值介于60.2～92.6μg/m3，7年平均值為（76.2±12.8）μg/m3.偏南風(fēng)過(guò)程中PM2.5背景值持續(xù)下降，但是2009～2012年，因?yàn)楸本┑貐^(qū)的局地產(chǎn)生的PM2.5逐步增大，抵消了背景值下降的影響，導(dǎo)致PM2.5年均濃度變化不大.

3.4 當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)性偏南風(fēng)時(shí)，北京以南區(qū)域輸送對(duì)北京當(dāng)?shù)豍M2.5濃度增加的平均貢獻(xiàn)接近60%，但是自2009年開(kāi)始，北京局地影響增加，導(dǎo)致該貢獻(xiàn)逐步下降，2010～2012年的平均貢獻(xiàn)下降到45%.

［1］Zhang X Y， Wang Y Q， Niu T， et al. Atmospheric aerosol compositions in China: Spatial/temporal variability， chemical signature， regionalhaze distribution and comparisons with global aerosols ［J］. Atmos. Chem. Phys.， 2012，11:26571-26615.

［2］Lin W， Xu X， Zhang X， et al. Contributions of pollutants from North China Plain to surface ozone at the Shangdianzi GAW station ［J］. Atmos. Chem. Phys.， 2008，8:5889-5898.

［3］高 健，張?jiān)懒?，柴發(fā)合，等.北京2011年10月連續(xù)重污染過(guò)程氣團(tuán)光化學(xué)性質(zhì)研究 ［J］. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)， 2013，33（9）:1539-1545.

［4］余學(xué)春，賀克斌，馬永亮，等.北京市PM2.5水溶性有機(jī)物污染特征［J］. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)， 2004，24（1）:53-57.

［5］郝吉明，王麗濤，李 林，等.北京市能源相關(guān)大氣污染源的貢獻(xiàn)率和調(diào)控對(duì)策分析 ［J］. 中國(guó)科學(xué)， 2005，35（增刊I）:115-122.

［6］馬志強(qiáng)，孟燕軍，林偉立.氣象條件對(duì)北京地區(qū)一次光化學(xué)煙霧與霾復(fù)合污染事件的影響 ［J］. 氣象科技進(jìn)展， 2013，3（2）: 59-61.

［7］鄧 濤，吳 兌，鄧雪嬌.珠江三角洲一次典型復(fù)合型污染過(guò)程的模擬研究 ［J］. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)， 2012，32（2）:193-199.

［8］宋 宇，唐孝炎，張遠(yuǎn)航，等.夏季持續(xù)高溫天氣對(duì)北京市大氣細(xì)粒子（PM2.5）的影響 ［J］. 環(huán)境科學(xué)， 2002，23（4）:33-36.

［9］任陣海，高慶先，蘇福慶，等.北京大氣環(huán)境的區(qū)域特征與沙塵影響 ［J］. 中國(guó)工程科學(xué)， 2003，5（2）:49-56.

［10］蘇福慶，楊明珍，鐘繼紅，等.華北地區(qū)天氣型對(duì)區(qū)域大氣污染的影響 ［J］. 環(huán)境科學(xué)研究， 2004，17（3）:17-20.

［11］李金香，虞 統(tǒng)，趙 越，等.北京市大氣PM10環(huán)境背景值的計(jì)算方法探討 ［J］. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2007，27（9）:1525-1533.

［12］蔡旭暉，張 睿，宋 宇，等.北京地區(qū)大氣PM10和SO2的背景濃度分析 ［J］. 氣候與環(huán)境研究， 2004，9（3）:445-453.

［13］楊洪斌，鄒旭東，張?jiān)坪?，?城市空氣污染二氧化硫數(shù)值預(yù)報(bào)中的背景值對(duì)比研究 ［J］. 氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2010，26（5）:69-71.

［14］張曉勇，吳建會(huì)，徐 虹，等.城市大氣顆粒物背景值涵義及定值方法 ［J］. 環(huán)境科學(xué)與管理， 2012，37（1）:80-84.

［15］林偉立，徐曉斌，孫俊英，等.金沙大氣本底站反應(yīng)性氣體本底濃度及長(zhǎng)距離輸送的影響 ［J］. 中國(guó)科學(xué):地球科學(xué)， 2011，41（4）: 573-582.

［16］GB3095-2012 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》［S］.

［17］劉 潔，張小玲，謝 璞，等.上甸子區(qū)域本底站大氣痕量活性氣體的變化律 ［J］. 環(huán)境化學(xué)， 2007，26（5）:693-698.

［18］劉 潔，張小玲，徐曉峰，等.北京地區(qū)SO2、NOx、O3和PM2.5變化特征的城郊對(duì)比分析 ［J］. 環(huán)境科學(xué)， 2008，29（4）:1059-1065.

［19］徐曉斌，劉希文，林偉立.輸送對(duì)區(qū)域本底站痕量氣體濃度的影響 ［J］. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)， 2009，20:656-664.

［20］趙秀娟，張小玲，蒲維維，等.氣象條件對(duì)上甸子地區(qū)氣溶膠散射特征的影響 ［J］. 環(huán)境科學(xué)， 2011，32（11）:3153-3159.

［21］李 健，安俊嶺，陳 勇，等.脫硝技術(shù)與天然氣應(yīng)用情景下京津冀地區(qū)空氣質(zhì)量模擬評(píng)估 ［J］. 氣候與環(huán)境研究， 2013，18（4）: 472-482.

［22］趙普生，張小玲，孟 偉，等.京津冀區(qū)域氣溶膠中無(wú)機(jī)水溶性離子污染特征分析 ［J］. 環(huán)境科學(xué)， 2011，32（6）:1546-1549.

［23］狄一安，楊勇杰，周 瑞，等.北京春季城區(qū)與遠(yuǎn)郊區(qū)不同大氣粒徑顆粒物中水溶性離子的分布特征 ［J］. 環(huán)境化學(xué)， 2013，32（9）: 1604-1610.

［24］Tang G， Li X， Wang Y， et al. Surface ozone trend details and interpretations in Beijing， 2001-2006 ［J］. Atmos. Chem. Phys.，2009，9:8813-8823.

［25］Ran L， Lin W， Wang P， et al. Surface Trace Gases at a Rural Site between the Megacities of Beijing and Tianjin ［J］. Atmospheric and Oceanic Science Letters， 2014，7（3）:230-235.

［26］Zhao P， Zhang X， Xu X， et al. Long-term visibility trends and characteristics in the region of Beijing， Tianjin， and Hebei， China［J］. Atmospheric Research， 2011，101（3）:711-718.

［27］安俊嶺，李 健，張 偉，等.京津冀污染物跨界輸送通量模擬［J］. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2012，32（11）:2684-2692.

［28］周懷剛，湯 潔，林偉立.2006-2011年間華北本底地區(qū)總懸浮顆粒物（TSP）濃度水平和變化趨勢(shì) ［J］. 環(huán)境化學(xué)， 2013，32（5）: 898-899.

Definition and characteristics of PM2.5background concentration in Beijing.

MA Zhi-qiang1，2*， XU Jing1，2， ZHANG Xiao-ling1，2， YIN Xiao-hui3， HE Yun3， SHI Xue-feng4（1.Institute of Urban Meteorology， China Meteorological Administration， Beijing 100089， China；2.Environmental Meteorology Forecast Center of Beijing-Tianjin-Hebei， Beijing 100089， China；3.Beijing Meteorological Observatory， Beijing 100089， China；4.China Meteorological Administration，Beijing 100081， China）. China Environmental Science， 2015，35（1）：7～12

Different transport mechanisms affect the background concentration of PM2.5in Beijing. In this study， two different transport pathways around Beijing （i.e.， transport from northern areas and transport from southern areas） are classified using a synoptic-airmass diagnose approach. PM2.5concentrations at Shangdianzi （a background station in Beijing） were examined for each of the transport pathways. During 2006～2012， when the airmasses were from the northern areas （northern transport）， background concentrations of PM2.5varied from 10.3 to 13.5μg/m3， with the mean value of （11.7±1.3）μg/m3， while the concentrations varied from 60.2 to 92.6μg/m3， with the mean value of（76.2±12.8）μg/m3when the airmasses were from the southern areas（southern transport）. Southern transport contributed 60% to total PM2.5concentration from 2006 to 2009 and such contribution decreased gradually to 44% in 2012. Background concentrations of PM2.5at Shangdianzi in the presence of northern transport did not show obvious inter-annual trend. On the contrary， background concentrations of PM2.5in the presence of southern transport decreased substantially during 2006～2012 with a rate of -5.5μg/（m3·a）. Increased contribution from secondary PM2.5（i.e.， produced by local photochemical reactions） during 2009～2012 offset the decreasing contribution of southerly regional transport to a certain extent， leading to a slight change of the annual averaged PM2.5.

PM2.5；background concentration；scattering coefficient；Beijing

X513

A

1000-6923（2015）01-0007-06

馬志強(qiáng)（1981-），男，山東濰坊人，副研究員，博士，主要從事大氣環(huán)境與大氣化學(xué)研究.發(fā)表論文20余篇.

2014-04-08

北京市自然基金資助項(xiàng)目（8121002）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41105092，41030107）；城市氣象科學(xué)研究基金（UMRF201206）

* 責(zé)任作者， 副研究員， mazhqsos@163.com