氣象條件對(duì)青島市大氣顆粒物濃度的影響分析

魏巍 代瑋 張韜

摘要：選取2018年1月青島市城區(qū)的連續(xù)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，項(xiàng)目主要包括AQI、PM10和PM2.5濃度、氣象參數(shù)等，對(duì)顆粒物與氣象條件的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：2018年1月青島市共出現(xiàn)重度污染3天，首要污染物為顆粒物的天數(shù)達(dá)20天，顆粒物污染形勢(shì)嚴(yán)峻；青島市冬季顆粒物污染大都發(fā)生在高空處于冷槽底部或后部、地面高壓或均壓場(chǎng)的情況下，西北風(fēng)時(shí)顆粒物濃度最高，其次為南風(fēng)、東北風(fēng)時(shí)，顆粒物污染與南北風(fēng)交替、靜小風(fēng)密切相關(guān)；相對(duì)濕度小于80%時(shí)，顆粒物濃度與相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相對(duì)濕度大于95%時(shí)，兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相對(duì)濕度在80-95%之間時(shí)，兩者關(guān)系不顯著；冬季氣溫與顆粒物濃度呈正相關(guān)，溫度越高顆粒物濃度越高。

關(guān)鍵詞：青島市；PM10；PM2.5；氣象條件

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大氣污染問(wèn)題逐漸凸顯，而目前影響我國(guó)空氣質(zhì)量的首要污染物仍為顆粒物[1]。研究表明，顆粒物污染程度與風(fēng)速、風(fēng)向、相對(duì)濕度、降雨量等氣象條件密切相關(guān)。本文利用2018年1月青島市區(qū)的在線連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)冬季顆粒物與氣象條件的關(guān)系進(jìn)行了分析，以期為青島市的大氣顆粒物污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

本文大氣數(shù)據(jù)來(lái)自青島市城區(qū)14個(gè)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，氣象資料來(lái)自青島市氣象臺(tái)的伏龍山監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，時(shí)間選取2018年1月，此時(shí)間處于冬季供暖季期間，為重污染天氣的高發(fā)時(shí)段。方法采用風(fēng)玫瑰圖法和CORREL函數(shù)法，對(duì)顆粒物濃度與氣象要素的相關(guān)性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1顆粒物污染總體概況

2018年1月青島市共出現(xiàn)輕度污染6天，中度污染3天，重度污染3天，首要污染物為PM10和PM2.5的天數(shù)分別為8、12天，PM10和PM2.5月均濃度分別為118、66?g·m-3，分別超出國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.7、0.9倍，顆粒物污染形勢(shì)嚴(yán)峻。

2.2天氣形勢(shì)對(duì)顆粒物濃度的影響

對(duì)天氣形勢(shì)進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，青島市冬季顆粒物污染大都發(fā)生在高空處于冷槽底部或后部、地面高壓或均壓場(chǎng)的情況下。根據(jù)青島市氣象臺(tái)歷年的氣象資料，青島60%的霾天氣是發(fā)生在這種天氣環(huán)流形勢(shì)下。

2.3風(fēng)向?qū)︻w粒物濃度的影響

2018年1月青島市區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，300°-360°范圍風(fēng)頻為49.7%，南風(fēng)（150°-210°）風(fēng)頻次之為17.2%。做風(fēng)向與PM2.5濃度的聯(lián)合玫瑰圖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)時(shí)，顆粒物濃度最高，南風(fēng)時(shí)次之，東北風(fēng)時(shí)最低。青島東、南方向?yàn)辄S海，通常認(rèn)為來(lái)自海洋氣團(tuán)較為清潔，而內(nèi)陸氣團(tuán)污染較重，這也是主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)時(shí)顆粒物濃度比主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)、東北風(fēng)時(shí)高的原因。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，青島市的污染天氣多發(fā)生在南北風(fēng)交替的時(shí)段，此時(shí)一般存在輻合，多發(fā)生靜穩(wěn)天氣，不利于污染物的稀釋擴(kuò)散，使得顆粒物濃度明顯升高。

2.4風(fēng)速對(duì)顆粒物濃度的影響

風(fēng)速是影響空氣污染物稀釋擴(kuò)散的重要因素，一般而言，風(fēng)速大，污染物容易稀釋擴(kuò)散，顆粒物濃度較低；風(fēng)速小，污染物容易累積，造成顆粒物濃度增加，污染較重[2]。研究發(fā)現(xiàn)，隨著風(fēng)速加大，顆粒物濃度分段降低：風(fēng)速0-3m·s-1，水平擴(kuò)散條件差，污染物不斷累積，顆粒物維持較高濃度；風(fēng)速3-7m·s-1時(shí)，顆粒物濃度較風(fēng)速0-3m·s-1時(shí)有所下降，但隨風(fēng)速降低趨勢(shì)不顯著；風(fēng)速大于7m·s-1時(shí)，顆粒物濃度波動(dòng)范圍加大。這是由于風(fēng)速3-7m s-1時(shí)雖然稀釋擴(kuò)散條件好轉(zhuǎn)，但也會(huì)將上游地區(qū)的污染物傳輸至本地，造成污染物濃度的短時(shí)升高，而當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)增大，達(dá)到7m·s-1以上時(shí)，則易造成本地的二次揚(yáng)沙污染，使得顆粒物濃度上升[3]。

2.5相對(duì)濕度對(duì)顆粒物濃度的影響

研究結(jié)果顯示，當(dāng)相對(duì)濕度小于80%時(shí)，顆粒物濃度與相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)關(guān)系；當(dāng)相對(duì)濕度大于80%時(shí)，隨著相對(duì)濕度升高，顆粒物濃度基本持平；當(dāng)相對(duì)濕度大于95%時(shí)，顆粒物濃度稍有下降趨勢(shì)。這是由于隨著相對(duì)濕度升高，氣溶膠吸濕增長(zhǎng)，使得顆粒粒徑增大，顆粒物濃度也隨之升高；同時(shí)由于吸濕，顆粒表面液相反應(yīng)速度加快，促進(jìn)二次氣溶膠的生成，也可導(dǎo)致顆粒物濃度升高。相對(duì)濕度大于80%時(shí)，多伴隨降水或霧天氣，降水對(duì)顆粒物有一定的清除作用；而通常認(rèn)為霧對(duì)顆粒物有一定的清除作用，但近年來(lái)我國(guó)大部分地區(qū)冬季霧霾天氣頻發(fā)，期間污染物濃度迅速升高，這主要是由于在清潔大氣中，霧對(duì)污染起清潔作用，而在污染大氣中，霧會(huì)加重污染。

2.6氣溫對(duì)顆粒物濃度的影響

利用CORREL函數(shù)對(duì)氣溫與PM10、PM2.5濃度的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者相關(guān)系數(shù)為0.62、0.58，呈正相關(guān)，說(shuō)明溫度越高顆粒物濃度越高，這是由于青島冬季氣溫升高多伴隨南風(fēng)、有霧天氣，多靜穩(wěn)、逆溫出現(xiàn)，不利于污染物的稀釋擴(kuò)散，造成顆粒物濃度升高，而氣溫下降多伴隨冷空氣的到來(lái)，風(fēng)力增大，擴(kuò)散條件轉(zhuǎn)好，顆粒物濃度較低。

3結(jié)論

3.1 2018年1月青島市共出現(xiàn)輕度以上污染天氣12天，其中重度污染3天；首要污染物為顆粒物的天數(shù)達(dá)20天，顆粒物污染形勢(shì)嚴(yán)峻。

3.2青島市冬季顆粒物污染大都發(fā)生在高空處于冷槽底部或后部、地面高壓或均壓場(chǎng)的情況下。

3.3青島冬季西北風(fēng)時(shí)顆粒物濃度最高，其次為南風(fēng)、東北風(fēng)時(shí)；顆粒物污染與南北風(fēng)交替、靜小風(fēng)密切相關(guān)；相對(duì)濕度小于80%時(shí)，顆粒物濃度與相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相對(duì)濕度大于95%時(shí)，兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相對(duì)濕度在80-95%之間時(shí)，兩者關(guān)系不顯著；冬季氣溫與顆粒物濃度呈正相關(guān)，溫度越高顆粒物濃度越高。

參考文獻(xiàn)

[1]李彩霞，朱國(guó)強(qiáng)，李浩，等.長(zhǎng)沙市PM10、PM2.5污染特征及其與氣象條件的關(guān)系[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（12）：173-176.

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[3]秦福生，周巖，王淑琴，等.中國(guó)氣象學(xué)會(huì)2008年年會(huì)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)與污染物控制分會(huì)場(chǎng)論文集[C].北京：氣象出版社，2008：244-247.

（作者單位：青島市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站）