太原采暖季霾和良天氣下大氣污染物的污染特征分析

李麗珍 劉 輝 曹 露

(中國(guó)輻射防護(hù)研究院，山西 太原 030006)

太原是典型的北方工業(yè)型城市，顆粒物污染嚴(yán)重，導(dǎo)致近年來(lái)采暖季霾天氣的頻繁出現(xiàn)。本文在觀測(cè)期內(nèi)，將空氣污染級(jí)別為Ⅴ級(jí)、污染情況為重度污染的天氣(共計(jì)8 天)和空氣污染級(jí)別為Ⅱ級(jí)以上、污染情況為良的天氣(共計(jì)8 天)的進(jìn)行對(duì)比分析。分析太原霾天氣時(shí)大氣污染物的組成特征，對(duì)于了解霾天氣污染特征及有效控制太原霾天氣具有重要意義。

1 大氣污染物質(zhì)量濃度

由表1 可知PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO 和O3的小時(shí)濃度質(zhì)量濃度霾天氣分別是良天氣下3.42 倍、5.76 倍、3.56 倍、1.92 倍、2.16 倍和0.54 倍。表明在霾天氣時(shí)除O3外，其它污染物濃度均明顯升高，且PM2.5的增加最為明顯，霾天氣是良天氣的5.76 倍。而O3在良天氣時(shí)質(zhì)量濃度較高，霾天氣時(shí)質(zhì)量濃度較低。

表1 霾天氣污染物各污染物小時(shí)質(zhì)量濃度水平 μg·m－3

表2 良天氣污染物各污染物小時(shí)質(zhì)量濃度水平 μg·m－3

2 濃度百分比分析

圖1 和圖2 分別為霾天氣和良天氣時(shí)各污染物的質(zhì)量濃度百分比。

圖1 霾天氣污染物質(zhì)量百分比

圖2 良天氣污染物質(zhì)量百分比

由圖1 和圖2 可以看出在無(wú)論在霾天氣還是良天氣，PM10是主要污染物，所占百分比均大于30%，但在霾天氣時(shí)PM2.5濃度百分比明顯高于良天氣，表明霾天氣時(shí)PM2.5污染嚴(yán)重。SO2無(wú)論霾還是良天氣濃度百分比差別不大。而NO2在良天氣時(shí)為百分比11.92%，明顯高于霾天氣的7.15%，表明霾天氣時(shí)NO2更易轉(zhuǎn)化形成二次氣溶膠。良天氣時(shí)CO 和O3的百分比高于霾天氣。尤其是O3在良天氣時(shí)百分比為13.35%，而在霾天氣時(shí)為2.23%。與霾天氣相比良天氣時(shí)O3較少的參與了二次氣溶膠的轉(zhuǎn)化，在污染物中比重顯著升高。

3 不同天氣PM2.5與PM10比值

將同一天內(nèi)霾天氣和良天氣時(shí)的PM2.5與PM10的比值進(jìn)行了分析，霾天氣時(shí)PM2.5/PM10的范圍為0.64～0.71，而良天氣時(shí)PM2.5/PM10的范圍為0.33～0.51，表明在霾天氣時(shí)PM2.5在PM10中所占比例較高，而且全天24 小時(shí)內(nèi)比值變化趨勢(shì)較為緩和，在午夜1:00 和上午10:00 時(shí)份額最高為0.71。而良天氣時(shí)在18:00 和23:00 時(shí)PM2.5在PM10中份額最大為0.51，說(shuō)明不同天氣時(shí)PM2.5的轉(zhuǎn)化機(jī)制完全不同。

圖3 同一天內(nèi)不同天氣PM2．5與PM10比值變化趨勢(shì)

4 不同天氣時(shí)相關(guān)性分析

將霾天氣和良天氣時(shí)PM2.5的全天小時(shí)質(zhì)量濃度與PM10、SO2、NO2、CO 和O3全天小時(shí)質(zhì)量濃度進(jìn)行相關(guān)性分析。分析結(jié)果表明在霾天氣PM2.5與各污染物的相關(guān)性排序?yàn)镻M10＞CO＞SO2＞O3＞NO2。良天氣時(shí)M2.5 與各污染物的相關(guān)性排序?yàn)镻M10＞O3＞SO2＞CO＞NO2。分析發(fā)現(xiàn)無(wú)論是霾還是良天氣，PM2.5和PM10的相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)均大于0.8，PM2.5與NO2的相關(guān)系數(shù)最差均小于0.01。除O3外，霾天氣時(shí)PM2.5與PM10、CO、SO2和NO2的相關(guān)系數(shù)均高于良天氣，表明在霾天氣時(shí)這些污染物更易轉(zhuǎn)化形成PM2.5。而良天氣時(shí)O3與PM2.5的相關(guān)系數(shù)略高于霾天氣，但不管哪種天氣，二者的相關(guān)系數(shù)均大于0.7，表明O3與PM2.5的形成有著密切的關(guān)系。

5 結(jié) 論

(1)在霾天氣時(shí)除O3外，其它污染物濃度均明顯升高，且PM2.5的增加最為明顯，霾天氣是良天氣的5.76 倍。表明霾天氣時(shí)PM2.5污染嚴(yán)重。

(2)無(wú)論在霾天氣還是良天氣，PM10是主要污染物，所占百分比均大于30%，表明太原市采暖季顆粒物污染嚴(yán)重。良天氣和霾天氣時(shí)NO2在污染物百分比中差別較大，霾天氣時(shí)NO2更易轉(zhuǎn)化形成二次氣溶膠。

(3)將同一天內(nèi)霾天氣和良天氣時(shí)的PM2.5與PM10的比值進(jìn)行了分析，結(jié)果表明在霾天氣時(shí)PM2.5在PM10中所占比例較高，全天24 小時(shí)內(nèi)比值變化趨勢(shì)較為緩和。而良天氣時(shí)PM2.5在PM10中份額波動(dòng)起伏相對(duì)較大，說(shuō)明不同天氣時(shí)PM2.5的轉(zhuǎn)化機(jī)制完全不同。

(4)將霾天氣和良天氣時(shí)PM2.5的全天小時(shí)質(zhì)量濃度與PM10、SO2、NO2、CO 和O3全天小時(shí)質(zhì)量濃度進(jìn)行相關(guān)性分析。分析結(jié)果表明無(wú)論是霾還是良天氣，PM2.5和PM10的相關(guān)性最好，PM2.5與NO2的相關(guān)性最差。O3與PM2.5的相關(guān)系數(shù)均大于0.7，表明O3與PM2.5的形成有著密切的關(guān)系。

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