2016—2017年長白山池北區(qū)PM2.5、PM10特征及其與氣象因子的關(guān)系分析

楊軍 李楠 鄧元博 薄萬福

摘 要 利用2016年1月1日—2017年12月31日長白山池北區(qū)氣溶膠PM2.5、PM10觀測數(shù)據(jù)和同時期的氣象數(shù)據(jù)，分析池北區(qū)2016—2017年大氣顆粒物濃度的分布特征及其與氣象因子的關(guān)系。結(jié)果表明：2016年、2017年池北區(qū)PM2.5、PM10的年平均濃度為46.99 μg·m-3、44.48 μg·m-3和40.28 μg·m-3、47.74 μg·m-3，其中PM2.5超過年平均濃度限值的34%和15%，PM10兩年均未超標;PM2.5、PM10月平均值均呈現(xiàn)Μ型變化，PM2.5質(zhì)量濃度1—3月、12月明顯高于其他月份，9月最低;PM10質(zhì)量濃度月變化幅度低于PM2.5，4—5月相對較高，二者年均日變化趨勢一致出現(xiàn)雙峰特征，峰值均出現(xiàn)在7：00—9：00和17：00—19：00;PM2.5、PM10與本站氣壓、相對濕度、2 min風速、降水量相關(guān)性不明顯，與本站氣壓呈正相關(guān)，相關(guān)程度較大;與氣溫呈負相關(guān)，相關(guān)程度大。

關(guān)鍵詞 PM2.5;PM10;氣溶膠顆粒物;氣象因子;長白山池北區(qū)

中圖分類號：S16 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.26.084

隨著人們對生活環(huán)境的要求越來越高，分析長白山池北區(qū)空氣質(zhì)量意義重大[1]?；诖?，對2017年二道國家基本氣象站氣溶膠自動觀測PM2.5、PM10的監(jiān)測數(shù)據(jù)與同期的氣象要素數(shù)據(jù)進行分析，分析池北區(qū)PM2.5、PM10的污染特征及其與氣象因子的關(guān)系，旨在為長白山池北區(qū)大氣污染防治提供參考資料。

1 資料與方法

采用長白山池北區(qū)2017年1—12月氣溶膠PM2.5、PM10自動24 h連續(xù)觀測資料及同期的氣象資料，統(tǒng)計24 h日平均濃度、月平均濃度以日均值平均。氣象要素數(shù)據(jù)日平均以24 h為日界進行統(tǒng)計。

2 結(jié)果與分析

2.1 PM2.5、PM10的變化特征

2016—2017年長白山池北區(qū)PM2.5、PM10各月超標天數(shù)、質(zhì)量濃度月變化及時間變化見圖1、圖2、圖3。PM2.5、PM10的年平均濃度為47.34 μg·m-3和47.08 μg·m-3，其中PM2.5超過年平均濃度限值的35%，PM10質(zhì)量濃度均未超標[依照《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB 3095-2012）規(guī)定的年均值二級標準濃度限值（35 μg·m-3和70 μg·m-3）]。PM2.5月平均值1—3月、12月明顯高于其他月，8、9月較低，而后呈上升勢態(tài)，在12月至次年1月達到峰值，PM10質(zhì)量濃度在4—5月相對較高;PM2.5、PM10年均日變化趨勢一致出現(xiàn)雙峰特征，峰值均出現(xiàn)在7：00—9：00和17：00—19：00。監(jiān)測站所在位置為居民生活密集區(qū)，1—3月、12月時值長白山池北區(qū)深冬，因取暖燃燒物高排放時期。

2.2 PM2.5、PM10質(zhì)量濃度與氣象要素之間的關(guān)系

氣溫、相對濕度、風速等氣象要素對顆粒物的污染影響較大，在排放比較穩(wěn)定時，空氣中PM2.5、PM10的擴散、稀釋及清除過程主要由于天氣狀況決定，因此，研究氣象因素對PM2.5、PM10污染的影響對于治理大氣污染指導(dǎo)意義重大。PM2.5、PM10質(zhì)量濃度與各氣象因子的相關(guān)性見表1。

2.2.1 PM2.5、PM10質(zhì)量濃度與氣壓之間的關(guān)系

當近地面受高壓控制時，一般天氣晴好，風速小，且伴有下沉的空氣，易形成下沉逆溫穩(wěn)定層結(jié)，不利于污染物的向上擴散。而當?shù)孛嬖诘蛪嚎刂葡聲r，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，利于污染物擴散，顆粒物濃度相對較低，這正是大多數(shù)城市冬季PM2.5、PM10濃度比較高，夏季PM2.5、PM10濃度比較低的重要原因。數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，池北區(qū)氣溶膠PM2.5、PM10質(zhì)量濃度與氣壓呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性不顯著。

2.2.2 PM2.5、PM10質(zhì)量濃度與氣溫之間的關(guān)系

有研究發(fā)現(xiàn)，溫度與PM2.5、PM10的關(guān)系并不固定，相關(guān)研究顯示，PM2.5濃度和溫度在低溫下呈負相關(guān)性、在高溫下呈正相關(guān)，PM10質(zhì)量濃度和氣溫在石家莊和四川盆地夏季呈負相關(guān)，在北京冬季和春季呈正相關(guān)。池北區(qū)PM2.5、PM10質(zhì)量濃度與氣溫呈負相關(guān)，相關(guān)性較為顯著。

2.2.3 PM2.5、PM10質(zhì)量濃度與相對濕度的關(guān)系

龔識懿等[2]分析了2005—2009年上海地區(qū)PM10濃度與氣象條件的關(guān)系后指出，PM10與相對濕度的負相關(guān)性是確實存在的。這是因為相對濕度的增加不僅可抑制粗粒子揚起，同時大氣顆粒物易形成凝結(jié)核，促進降水發(fā)生，使PM2.5和PM10濃度降低[3]。池北區(qū)PM2.5、PM10質(zhì)量濃度與相對濕度呈負相關(guān)性，相關(guān)性不大。

2.2.4 PM2.5、PM10質(zhì)量濃度與2 min風速的關(guān)系

研究顯示，風是影響邊界層內(nèi)污染物稀釋擴散的重要氣象因素，通常風速較大就有利于空氣中污染物的擴散，長時間微風或靜風則不利于污染物質(zhì)的擴散，使得近地面層的污染物質(zhì)不斷聚集增加[4]。池北區(qū)PM2.5、PM10與風速相關(guān)性并不明顯。

2.2.5 PM2.5、PM10質(zhì)量濃度與降水量之間的關(guān)系

池北區(qū)降水量與PM2.5、PM10質(zhì)量濃度總體上沒有顯示出明顯對應(yīng)的關(guān)系，但大量研究均表明，降水可降低道路和田地的飛塵污染，同時沖刷大氣，能明顯地清除空氣中顆粒物，從而降低PM2.5、PM10質(zhì)量濃度。

3 結(jié)論與討論

1）2016、2017年池北區(qū)PM2.5、PM10的年平均濃度為46.99 μg·m-3、44.48 μg·m-3和40.28 μg·m-3、47.74 μg·m-3，其中PM2.5超過年平均濃度限值的34%和15%，PM10兩年均未超標，依照《環(huán)境空氣質(zhì)量標x準》（GB 3095-2012）規(guī)定的年均值二級標準濃度限值（35 μg·m-3和70 μg·m-3）。

2）PM2.5、PM10月平均值均呈現(xiàn)Μ型變化，PM2.5質(zhì)量濃度1—3月、12月明顯高于其他月，9月最低;PM10質(zhì)量濃度月變化幅度低于PM2.5，4—5月相對較高，二者年均日變化趨勢一致出現(xiàn)雙峰特征，峰值均出現(xiàn)在7：00—9：00和17：00—19：00。

3）PM2.5、PM10與本站氣壓、相對濕度、2 min風速、降水量相關(guān)性不明顯，與本站氣壓呈正相關(guān)，相關(guān)性顯著;與氣溫呈負相關(guān)，相關(guān)性顯著。雖然降水量與氣溶膠質(zhì)量濃度無相關(guān)性，但降水天氣能夠降低PM2.5、PM10質(zhì)量濃度，改善空氣質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 戴永立，陶俊，林澤健，等.2006—2009年我國超大城市霾天氣特征及影響因子分析[J].環(huán)境科學，2013，34（8）：2925-2932.

[2] 龔識懿，馮加良.上海地區(qū)大氣相對濕度與PM10濃度和大氣能見度的相關(guān)性分析[J].環(huán)境科學研究，2012，25（6）：628-632.

[3] 李名升，任曉霞，于洋，等.中國大陸城市PM2.5污染時空分布規(guī)律[J].中國環(huán)境科學，2016，36（3）：641-650.

[4] 尹延震，王苗，王靜遠，等.南陽市PM10?PM2.5污染特征及其與氣象因子的關(guān)系[J].干旱環(huán)境監(jiān)測，2018，32（1）：12-18.

（責任編輯：劉 昀）