重慶市PM2.5濃度時(shí)空變化特征分析研究

李大年　余家燕　劉海立

摘要：2013年實(shí)施環(huán)境空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)之后，PM2.5成為目前我國空氣質(zhì)量的主要污染物。本論文通過對(duì)重慶市主城區(qū)PM2.5濃度的變化特征及趨勢(shì)開展研究，包括開展重慶市主城區(qū)大氣濃度變化規(guī)律分析，研究各主要影響時(shí)間段與PM2.5濃度的相關(guān)性；對(duì)今后利用該數(shù)據(jù)對(duì)大氣中PM2.5的化學(xué)組分來計(jì)算大氣總消光系數(shù)，了解重慶市主城各化學(xué)組分對(duì)大氣消光的貢獻(xiàn)率，通過該研究可以準(zhǔn)確分析PM2.5化學(xué)組成，了解顆粒物質(zhì)量濃度的主要貢獻(xiàn)因子，同時(shí)對(duì)主要影響能見度的因子進(jìn)行定量評(píng)估，可以幫助環(huán)境管理部門找到主要的污染源，制定科學(xué)的控制目標(biāo)，進(jìn)一步改善重慶市環(huán)境空氣質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：環(huán)境空氣；PM2.5濃度；顆粒物采樣

中圖分類號(hào)：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）01-0159-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.089

Study on the temporal and spatial variations of PM2.5 concentration in Chongqing

Li Danian， Yu Jiayan， Liu Haili

（Chongqing Ecological Environment Monitoring Center， Chongqing 401147，China）

Abstract： After the implementation of the new assessment of ambient air quality in 2013， PM2.5 has become the major air pollutant in China. In this paper， the main city of Chongqing PM2.5 concentration characteristics of the changes and trends to carry out research， including the development of Chongqing Municipality， the main city of atmospheric concentration changes in the law to study the main impact of the time period and PM2.5 concentration correlation； for future use The data of the atmospheric PM2.5 chemical composition to calculate the total atmospheric extinction coefficient， the main city of Chongqing to understand the contribution of the chemical composition of the extinction of atmospheric extinction， through this study can accurately analyze the chemical composition of PM2.5 to understand the amount of particulate matter The main contributors to concentration， together with the quantitative assessment of factors that mainly affect visibility， can help environmental authorities find major sources of pollution， set a scientific control objective and further improve the ambient air quality in Chongqing.

Key words： Ambient air； PM2.5 concentration； Particulate matter sampling

1 前期準(zhǔn)備

選取重慶市城區(qū)具有代表性的觀測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行采樣，站點(diǎn)選取在重慶市南岸區(qū)重慶工商大學(xué)的教學(xué)樓頂，采樣垂直高度為15m，采樣區(qū)屬于典型的文教居民混合區(qū)。PM2.5樣品的采集器使用BGI 公司生產(chǎn)的FRM Omni 小流量顆粒物采樣器，采樣流量為5L/min，儀器裝有測(cè)量氣溫和氣壓的傳感器，利用實(shí)時(shí)的氣溫和氣壓將采樣體積換算成標(biāo)態(tài)體積，儀器還能設(shè)置采樣日期和采樣時(shí)間采樣周期為一年，按夏季、秋季、冬季、春季選擇典型月連續(xù)采樣，夏季采樣時(shí)間為2014年7月1日至7月30日，秋季采樣時(shí)間為2014年10月23日至11月22日，冬季采樣時(shí)間為2015年1月6日至2月4日，春季采樣時(shí)間為2015年4月2日至5月1日。

2 氣象條件

表1列出了采樣期間的氣象參數(shù)，采樣時(shí)間為2014年夏季、秋季、冬季和2015年春季，總共為四個(gè)季度，每個(gè)季度連續(xù)采集一個(gè)月，每個(gè)季度采集的樣品數(shù)分別為30、30、30、30天，有效樣品數(shù)都達(dá)到100%。在整個(gè)采樣過程中詳細(xì)記錄了天氣情況，由表1可以看出，溫度是夏季>秋季>春節(jié)>冬季，夏季氣溫普遍高于30℃，春季和秋季溫度較為接近，都在20℃附近，冬季溫度較低；四季相對(duì)濕度差異不大，在60%～80%之間。

圖1是采樣期間四個(gè)季度的PM2.5濃度隨時(shí)間變化序列圖。在整個(gè)觀測(cè)期間PM2.5四個(gè)季度的日均濃度值分別為夏季（29.9±9.1）μg/m3、秋季（105.4±41.0）μg/m3、冬季（112.3±52.0 ）μg/m3、春季（58.1±25.2）μg/m3，夏、秋、冬和春季變化范圍分別為15～52、30～191、38～200和20～113μg/m3。PM2.5污染冬季最為嚴(yán)重[1]，與冬季采暖污染物的排放增加及不利于大氣擴(kuò)散的氣象條件有關(guān)；秋季受大氣逆溫的影響，因此細(xì)粒子濃度也較高；春季空氣流動(dòng)性增強(qiáng)，污染物較易擴(kuò)散，夏季大氣混合層較高，且重慶市夏季降水較為集中，有利于污染物的擴(kuò)散和去除，因此重慶市主城區(qū)夏季和春季PM2.5濃度相對(duì)較低。對(duì)比采樣日天氣情況可見，雨水對(duì)顆粒物濃度有較好的清除作用，監(jiān)測(cè)期間雨天PM2.5濃度在當(dāng)月均處于較低濃度水平，雨后隨著顆粒物近地面逐漸累積有增加趨勢(shì)，冬季因擴(kuò)散條件極其不利的情況，出現(xiàn)了短時(shí)高濃度PM2.5濃度污染[2]。

4 PM2.5濃度日變化特征

利用監(jiān)測(cè)點(diǎn)位在線對(duì)PM2.5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行日變化特征分析，圖2是2014年夏季至2015年春季重慶市主城區(qū)PM2.5質(zhì)量濃度日變化。由圖可見PM2.5濃度日變化呈現(xiàn)較為明顯的雙峰類型，峰值分別出現(xiàn)在凌晨04：00和上午10：00，凌晨4點(diǎn)的高峰出現(xiàn)與半夜大氣邊界層較低，污染物排放后的沉積有關(guān)系，也不排除有主城大貨車晚上可以進(jìn)入主城行駛有關(guān)。凌晨04：00至07：00PM2.5濃度逐漸下降，此后出現(xiàn)較為明顯的人為活動(dòng)和交通排放高峰，污染物濃度的排放逐漸增大，并在11：00達(dá)到最高值，下午是全天擴(kuò)散條件最佳的時(shí)分，大氣邊界層增加污染物有較好的稀釋空間，在17：00降到最低值。此后由于人為活動(dòng)、下班高峰期的影響，以及擴(kuò)散條件變差等原因，PM2.5濃度又開始迅速上升。

對(duì)同期在線站點(diǎn)PM2.5數(shù)據(jù)按季節(jié)進(jìn)行日變化分析，見圖3，在線站點(diǎn)濃度的季節(jié)變化與離線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)規(guī)律一致，冬季最高，其次是秋季、春季和夏季。四季日變化規(guī)律有差異，夏季凌晨12點(diǎn)到4點(diǎn)是濃度高值區(qū)域，之后濃度下降至下午兩點(diǎn)最低，因夏季總體擴(kuò)散條件好，白天大氣邊界層厚度為最高，凌晨因擴(kuò)散條件減弱加之貨車進(jìn)城后，污染物有一定的累積；秋季起高濃度時(shí)段增加，凌晨至早上早高峰均由較高濃度出現(xiàn)，僅下午擴(kuò)散條件變好后，顆粒物濃度降低；冬季、春季的日變化趨勢(shì)與秋季相同，上午早高峰的排放影響比較突出，其次是夜間至凌晨的污染物累積過程導(dǎo)致濃度增加[3]。

5 小結(jié)

（1）2014年夏季至2015年春季在重慶市主城區(qū)共采集120組有效樣品，并且詳細(xì)記錄了采樣期間的氣象條件[4]。（2）研究期間PM2.5日均濃度值分別為夏季29.9±9.1ug/m3、秋季105.4±41.0ug/m3、冬季112.3±52.0ug/m3、春季58.1±25.2ug/m3。PM2.5秋季和冬季污染濃度較高，污染較為嚴(yán)重，春季和夏季濃度較低。（3）重慶市主城區(qū)PM2.5濃度日變化呈現(xiàn)雙峰型，高值出現(xiàn)在夜間11：00，其次是上午早高峰時(shí)期，最低值出現(xiàn)在下午17：00。

參考文獻(xiàn)

[1]張朝能，王夢(mèng)華，胡振丹，袁園，劉慧.昆明市PM2.5濃度時(shí)空變化特征及其與氣象條件的關(guān)系[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2016， 38 （1）：90-98.

[2]楊冬冬，趙樹云，張華，沈新勇.未來全球PM2.5濃度時(shí)空變化特征的模擬[J].中國環(huán)境科學(xué)，2017，37（4）：1201-1212.

[3]聶晨暉，潘驍駿，金洪芳.杭州地區(qū)2015年P(guān)M2.5濃度時(shí)空變化特征分析[J].測(cè)繪通報(bào)，2016，（11）：75-79.

[4]鄧緒偉，黃宇，李中強(qiáng)，李海波，蘇命.湖北省大氣顆粒物濃度時(shí)空變化特征[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2017，11（9）：5152-5158.

收稿日期：2017-11-24

作者簡介：李大年（1982-），男，副高，本科，研究方向?yàn)榄h(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)。