常州市PM2.5與風(fēng)向風(fēng)速關(guān)系分析

周天雄+王國(guó)強(qiáng)+匡漢祎+陳明+陸琳

摘 要：PM2.5的濃度的變化與風(fēng)向、風(fēng)速的變化密切相關(guān)，通過(guò)對(duì)常州市2015—2016年P(guān)M2.5濃度與風(fēng)向風(fēng)速變化相關(guān)性分析，基本掌握了常州市不同空氣質(zhì)量級(jí)別與風(fēng)向風(fēng)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為城市環(huán)境保護(hù)規(guī)劃，相關(guān)技術(shù)研究提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：PM2.5；風(fēng)向風(fēng)速；分析

中圖分類號(hào)：S16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170532068

引言

直徑≤2.5μm的顆粒物稱為細(xì)顆粒物又稱細(xì)粒、細(xì)顆粒、PM2.5，能較長(zhǎng)時(shí)間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴(yán)重，PM2.5粒徑小，面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)，且在空氣中停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因此對(duì)人體健康和環(huán)境質(zhì)量和氣象能見度有重要影響。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，PM2.5濃度與風(fēng)向風(fēng)速的變化密切相關(guān)，當(dāng)風(fēng)向和風(fēng)速發(fā)生不同變化時(shí)，常州市空氣質(zhì)量相應(yīng)的發(fā)生變化，掌握其變化規(guī)律，對(duì)預(yù)計(jì)空氣質(zhì)量的變化服務(wù)廣大人民群眾有極大幫助。

1 研究方法

利用常州市國(guó)家基本氣象站2015—2016年P(guān)M2.5連續(xù)觀測(cè)的數(shù)據(jù)，結(jié)合同時(shí)期日10min平均風(fēng)向風(fēng)速，依據(jù)GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，將常州空氣質(zhì)量指數(shù)5分級(jí)各級(jí)別對(duì)應(yīng)的風(fēng)向風(fēng)速進(jìn)行分析，找出PM2.5濃度與風(fēng)之間的相互關(guān)系。

2 不同空氣質(zhì)量指數(shù)與風(fēng)關(guān)系分析

如圖1所示，就平均量而言，風(fēng)速的大小與PM2.5濃度呈顯著反相關(guān)，風(fēng)速矢量上升的過(guò)程是PM2.5濃度下降的過(guò)程，春、夏季風(fēng)速逐漸上升時(shí)，月平均PM2.5濃度相反逐漸下降，秋冬季風(fēng)速呈下行趨勢(shì)時(shí)，PM2.5濃度值卻逐漸增大。

2015—2016年中空氣質(zhì)量指數(shù)為一級(jí)的共182d，平均風(fēng)速為3.4m/s，其中有80d平均風(fēng)速為3.1～4.0m/s，如圖2，占比45.1%，其次是48d的平均風(fēng)速為2.1～3.0m/s，占比26.4%，這表示就風(fēng)速而言，日平均風(fēng)速當(dāng)達(dá)到3.1～4.0m/s

或以上時(shí)，空氣質(zhì)量指數(shù)達(dá)到一級(jí)的概率就較大?？諝赓|(zhì)量指數(shù)的一級(jí)的統(tǒng)計(jì)日數(shù)中，風(fēng)向主要集中在NNW-E（337～90）區(qū)域中，總計(jì)106d，占比72.5%，其中NNW有39d，占比21.4%，其次是32d的ENE風(fēng)向，占比17.6%。

統(tǒng)計(jì)的空氣質(zhì)量為二級(jí)共為309d，日平均風(fēng)速為2.2 m/s，如圖3，在這些天數(shù)中，有135d平均風(fēng)速為2.1～3.0m/s，占比43.7%，其次是115d的平均風(fēng)速為1.1～2.0m/s，占比37.2%，這表示當(dāng)日平均風(fēng)速達(dá)到2.1～3.0m/s或以上時(shí)，空氣質(zhì)量指數(shù)基本能維持二級(jí)?？諝赓|(zhì)量二級(jí)出現(xiàn)的天數(shù)中，有51d主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镋NE-SE（67.5～135度），占比43.4%，如圖12，其中ENE為主導(dǎo)風(fēng)的天數(shù)為51d，占比16.5%，其次為發(fā)生在NNW（326～349度）的34d，11.0%。

統(tǒng)計(jì)的輕度污染的天數(shù)也是空氣質(zhì)量指數(shù)3級(jí)總共有156d，日平均風(fēng)速為1.6 m/s，如圖4，其中61d日平均風(fēng)速在1.1～2.0m/s，占比37.0%，其次為風(fēng)速2.1 ～3.0m/s

的45d，占比27.3%，這說(shuō)明當(dāng)日平均風(fēng)速在2.1 ～3.0m/s

或以下時(shí)，空氣質(zhì)量便有輕度污染的條件。輕度污染的日子里，NNW-S（337～180）為主導(dǎo)風(fēng)向，其中NNW（337）共24d，占比15.4%，其次為SSE（158）19d，占比12.2%。

2015—2016年間中度污染共65d，這65d的日風(fēng)速為12. m/s，如圖15，其中30d日平均風(fēng)速在1.1～2.0m/s，占比46.2%%，其次為風(fēng)速≤1.1的17d，占比26.2%，這說(shuō)明當(dāng)日平均風(fēng)速在1.1～2.0m/s或以下時(shí)，空氣質(zhì)量出現(xiàn)中度污染的概率較大。中度污染的天數(shù)中，主導(dǎo)風(fēng)出現(xiàn)在NE-S（45～180）區(qū)間，占比69.2%，其中ESE（113°）有10d，占比15.4%，其次為ENE（23）有9d，占比13.8%。

近2a重度污染也就是空氣質(zhì)量指數(shù)5級(jí)共19d，這19d的日風(fēng)速為0.7m/s，如圖16，其中12d日平均風(fēng)速在≤1.0m/s，占比63.2%，其次為風(fēng)速1.1～2.0m/s的7d，占比36.8%，數(shù)據(jù)表示當(dāng)日平均風(fēng)速在≤1.0m/s或以下時(shí)，空氣質(zhì)量形成重度污染的概率非常高。重度污染的天數(shù)中，主導(dǎo)風(fēng)出現(xiàn)在NNE-SSE（23～158）區(qū)間，占比79.0%，其中ENE（23）、SSE（158）分別有4d，各占比21.1%。

以上統(tǒng)計(jì)中可顯示，空氣質(zhì)量1、2級(jí)也是就是優(yōu)良的時(shí)候，風(fēng)速在3.0m/s或以上時(shí)出現(xiàn)概率較高，此時(shí)主導(dǎo)風(fēng)向在西北偏北到東；當(dāng)空氣質(zhì)量惡化到4、5級(jí)也就是中度、重度污染的時(shí)候，風(fēng)速基本在2.0m/s以下，尤其是重度污染時(shí)日平均風(fēng)速為0.7m/s，此時(shí)的主導(dǎo)風(fēng)向轉(zhuǎn)為東北偏東到南風(fēng)偏東，按污染源的區(qū)域分別來(lái)看，這主要是是長(zhǎng)三角區(qū)域工業(yè)發(fā)達(dá)，耗能較大，人民生活水平較高，生活消耗能量偏高造成。

3 結(jié)論

風(fēng)速的大小與PM2.5濃度呈顯著反相關(guān)，當(dāng)日平均風(fēng)速3.1～4.0m/s或以上時(shí)，空氣質(zhì)量指數(shù)達(dá)到1級(jí)的概率就較大，2.1～3.0m/s或以上時(shí)，空氣質(zhì)量指數(shù)基本能維持2級(jí)，當(dāng)日平均在2.1～3.0m/s或以下時(shí)，空氣質(zhì)量便有輕度污染的條件，1.1～2.0m/s或以下時(shí)，空氣質(zhì)量便可能出現(xiàn)中度污染，當(dāng)日平均風(fēng)速在≤1.0m/s或以下時(shí)，空氣質(zhì)量形成重度污染的概率非常高。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，空氣質(zhì)量指數(shù)1～5級(jí)時(shí)，主導(dǎo)風(fēng)向區(qū)域分別為NNW-E、ENE-SE、NNW-S、NE-S、NNE-SSE。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)氣象局.大氣成分觀測(cè)業(yè)務(wù)運(yùn)行管理暫行規(guī)定[Z].2014（5）.

[2]張仁健. 北京郊區(qū)夏季PM2.5和黑碳?xì)馊苣z的觀測(cè)資料分析[J]. 氣象科學(xué)，2011（8）.

[3]李軍. 氣象因素對(duì)北京市大氣顆粒物濃度影響的非參數(shù)分析[J]. 環(huán)境科學(xué)研究，2009（6）.

[4]鄭曉霞.降雨過(guò)程后北京城區(qū)PM2.5時(shí)空變化研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2014（5）.