通遼市PM10質(zhì)量濃度變化監(jiān)測(cè)分析

孫宏宇+高亞敏+宋玉紅+郭洪蓮

摘?要?分析通遼市2011年5月-2012年12月PM10質(zhì)量濃度資料，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：①PM10年均質(zhì)量濃度為91.42μg/m3，未達(dá)到國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；②PM10的季均質(zhì)量濃度特征是春季＞冬季＞秋季＞夏季，PM10月均質(zhì)量濃度與季節(jié)分布基本一致；③PM10質(zhì)量濃度在一周中呈現(xiàn)出單峰變化的特點(diǎn)，峰值濃度出現(xiàn)于周四；④PM10質(zhì)量濃度日變化呈雙峰型分布。不同季節(jié)日變化波動(dòng)不同，春季峰值主要與揚(yáng)沙、浮塵、沙塵暴發(fā)生有關(guān)。夏、秋、冬上午峰值時(shí)間不同而下午峰值時(shí)間相同，這主要與日出日落時(shí)間和其他氣象條件，以及上、下交通高峰相關(guān)。

關(guān)鍵詞?PM10質(zhì)量濃度；監(jiān)測(cè)分析；內(nèi)蒙古通遼市

中圖分類號(hào)：X513?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B?文章編號(hào)：1673-890X(2014)06-092-03

1?研究背景

PM10也稱可吸入顆粒物，是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于10 μm的大氣顆粒物。有關(guān)的流行病學(xué)和毒理學(xué)研究表明，PM10能夠引起一系列嚴(yán)重的心血管及呼吸道疾病［1］。另外，環(huán)境空氣中的顆粒物還會(huì)引起大氣能見度降低，對(duì)全球氣候變化也有著嚴(yán)重影響［2］。因此，學(xué)者們對(duì)多地PM10質(zhì)量濃度的時(shí)空分布及其與氣象要素的相關(guān)性做了大量研究，發(fā)現(xiàn)東北地區(qū)春季PM10質(zhì)量濃度高于其他季節(jié)，這主要是由于春季多發(fā)生沙塵天氣［3］。顆粒物質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)是評(píng)價(jià)城市空氣質(zhì)量的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行城市污染控制與評(píng)估健康效應(yīng)的重要依據(jù)。我國(guó)2012年修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中提高了PM10的控制指標(biāo)，并提出更為嚴(yán)格的細(xì)顆粒物PM2.5（空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于2.5μm的大氣顆粒物）控制標(biāo)準(zhǔn)。而近年來(lái)隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致環(huán)境空氣中顆粒物污染十分嚴(yán)重，尤其2013年入冬以來(lái)我國(guó)中東部地區(qū)發(fā)生自1961年以來(lái)嚴(yán)重的霧霾天氣，引起人們對(duì)PM10和PM2.5的高度關(guān)注。以內(nèi)蒙古通遼站2011年5月-2012年12月PM10質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析PM10質(zhì)量濃度的變化規(guī)律，對(duì)做好通遼市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)及進(jìn)一步評(píng)價(jià)、治理和控制大氣污染有著重要意義。

2?資料與方法

2.1?實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)與環(huán)境

采樣點(diǎn)通遼站位于通遼市科爾沁區(qū)南部，測(cè)場(chǎng)四周地勢(shì)平坦，下墊面為植被較為稀疏的沙地。測(cè)站四周較空曠，空氣暢通，不影響測(cè)場(chǎng)環(huán)境。通遼位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東南部，松遼平原西端，科爾沁沙地腹地，屬溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候?？偟臍夂蛱攸c(diǎn)是：春季干旱多大風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季涼爽短暫，冬季漫長(zhǎng)而干冷。年平均大風(fēng)日數(shù)43 d，年平均沙塵暴天數(shù)2.4 d。

2.2?監(jiān)測(cè)儀器及原理

監(jiān)測(cè)儀器為美國(guó)R&P公司生產(chǎn)的R&P1400a大氣顆粒物質(zhì)量濃度儀。監(jiān)測(cè)儀基本原理是采用錐管振蕩微天平方法連續(xù)測(cè)量大氣中顆粒物質(zhì)量濃度。當(dāng)顆粒物連續(xù)聚集到濾膜上，濾膜質(zhì)量增加時(shí)，其振蕩頻率同時(shí)相應(yīng)減少，根據(jù)質(zhì)量與頻率的相關(guān)變化，結(jié)合自動(dòng)記錄的大氣采樣流量數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，微電腦處理系統(tǒng)可計(jì)算出濾膜上所累計(jì)顆粒物的總質(zhì)量、質(zhì)量流量和質(zhì)量濃度。數(shù)據(jù)記錄頻率為5 min/次。

2.3?數(shù)據(jù)處理方法

PM10質(zhì)量濃度取用2011年5月1日-2012年12月31日資料（其中因儀器異常造成資料缺失7 d），剔除一些明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)采用同期地面氣象觀測(cè)資料。用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析法將每5 min觀測(cè)所得PM10濃度數(shù)據(jù)取平均值來(lái)描述PM10變化規(guī)律。

3?結(jié)果與討論

3.1?PM10質(zhì)量濃度年變化

從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，2011年、2012均未達(dá)到國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，2011年日均濃度超標(biāo)天數(shù)為35 d，超標(biāo)率為14.29%，2012年日均濃度超標(biāo)天數(shù)為34 d，超標(biāo)率為9.47%。（將發(fā)生揚(yáng)沙、浮塵、沙塵暴的天氣統(tǒng)稱為沙塵天氣），超過二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)倍數(shù)分別是17倍和12倍。日均最小濃度分別為-7.7 μg/m3（在2011年6月23日，主要受降水影響）和2.01 μg/m3。

3.2?PM10質(zhì)量濃度季節(jié)和月變化

PM10的季均質(zhì)量濃度特征是春季＞冬季＞秋季＞夏季。春季PM10質(zhì)量濃度最高有3個(gè)原因：一是通遼春季降水少，空氣中的PM10不易被清除。二是春季多大風(fēng)，而此時(shí)地表多處于裸露狀態(tài)，地面揚(yáng)沙、浮塵以及北方沙塵暴對(duì)空氣影響較大。三是采暖期（10月20日-次年4月20日）還未結(jié)束，居民家庭和公共建筑燃煤對(duì)PM10也有較大貢獻(xiàn)。冬季是用煤的高峰期，加上冬季氣溫低，大氣湍流交換和垂直擴(kuò)散能力弱，致使污染物集中在近地上空，導(dǎo)致冬季PM10質(zhì)量濃度偏高。而冬季低于春季，主要是因?yàn)槎窘笛┖笮纬傻南聣|面積雪對(duì)污染物有一定的吸附能力。通遼夏季炎熱多雨的特點(diǎn)是導(dǎo)致PM10質(zhì)量濃度較低的重要原因。雨水對(duì)氣溶膠的濕沉降作用很強(qiáng)，降低可吸入顆粒物含量，使夏季空氣能保持十分良好的狀態(tài)。而高溫條件下，大氣對(duì)流發(fā)展旺盛，有利于顆粒物的擴(kuò)散遷移。PM10月均質(zhì)量濃度變化有較強(qiáng)的季節(jié)特征，6-8月濃度較低，9月后逐漸上升，3-5月濃度較高，這與上述季節(jié)分布結(jié)論基本一致。

3.3?PM10質(zhì)量濃度周變化

對(duì)通遼市PM10質(zhì)量濃度按周進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從2年平均看PM10質(zhì)量濃度在一周中呈現(xiàn)出單峰變化的特點(diǎn)，周一至周三逐漸上升，峰值濃度出現(xiàn)于周四，這與春季發(fā)生沙塵天氣有關(guān)。PM10質(zhì)量濃度從周四后逐漸下降至較低水平，到周日又略有上升。這表明PM10質(zhì)量濃度與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)。自周一開始人們的生產(chǎn)生活逐漸加強(qiáng)，因此由人類生產(chǎn)生活（工業(yè)、交通、建設(shè)等）產(chǎn)生的顆粒物逐漸增加，自周四后人們的工作強(qiáng)度又有一定的松懈，周六大多數(shù)人選擇休息，交通、工業(yè)、建設(shè)等活動(dòng)明顯減少，PM10質(zhì)量濃度也隨之降低；經(jīng)過周六的休整，周日人們的戶外活動(dòng)（購(gòu)物、交通等）增加，PM10質(zhì)量濃度略有上升。而不同季節(jié)PM10周平均質(zhì)量濃度變化不同，這與該地區(qū)的氣象條件、工廠排放和人們交通出行等有關(guān)。春季由于沙塵天氣影響，與年平均相同，周四出現(xiàn)峰值，周五至周日逐漸降低。夏季波動(dòng)不大，秋季從周一到周三逐漸下降，周四出現(xiàn)低值后又逐漸上升，與年平均相反。冬季周一至周二PM10濃度維持較高水平，隨后逐漸下降，周六達(dá)到最低，通遼冬季寒冷，周末人們主要在家休息，因此一周內(nèi)PM10濃度成逐漸降低態(tài)勢(shì)。經(jīng)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，通遼市PM10年平均質(zhì)量濃度工作日高于周末，春、夏、冬與年平均一致，而秋季相反。

3.4?PM10質(zhì)量濃度日變化

PM10質(zhì)量濃度年均日變化呈現(xiàn)雙峰型分布，峰值分別出現(xiàn)在上午8：00-9：00和下午的17：00-18：00的2個(gè)時(shí)間段。1 d中PM10質(zhì)量濃度變化主要受上下班交通高峰和氣象條件影響。日出之后，人類生產(chǎn)生活活動(dòng)持續(xù)增加，由于上午是人們上班、上學(xué)，交通運(yùn)輸、工業(yè)活動(dòng)和建筑活動(dòng)的高峰期，污染物排放較大，PM10質(zhì)量濃度急劇上升。同時(shí)，由于夜間形成的逆溫層還未消失，氣流的擴(kuò)散受阻，進(jìn)而導(dǎo)致PM10濃度較高。中午由于溫度高，對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)，污染物容易擴(kuò)散，PM10濃度降低。日落之后，輻射減弱，溫度降低，大氣層趨于穩(wěn)定，近地氣溫低于上空，又形成逆溫，造成空氣垂直對(duì)流能力弱，污染物擴(kuò)散緩慢，從而加重了大氣污染；同時(shí)，伴隨著下午交通高峰期的出現(xiàn)，1d中第2次峰值濃度出現(xiàn)，直到夜間人們活動(dòng)降低，顆粒物沉降，濃度降低；國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)研究均得到類似的PM10質(zhì)量濃度日變化特性［4-8］。

根據(jù)總結(jié)資料看出，不同季節(jié)PM10日變化趨勢(shì)不同，夏季波動(dòng)變化幅度較小，春、秋和冬季波動(dòng)變化較大。不同季節(jié)日變化峰值所在位置也不一樣，春季峰值出現(xiàn)在15：00-17：00和22：00-

0：00，這主要與揚(yáng)沙、浮塵、沙塵暴發(fā)生時(shí)間有關(guān)，沙塵天氣PM10質(zhì)量濃度日變化與春季相同。夏季峰值在4：00-6：00和17：00-19：00，秋季峰值在6：00-8：00和17：00-19：00，冬季峰值在8：00-10：00和17：00-19：00，夏、秋、冬上午峰值時(shí)間不同而下午峰值時(shí)間相同，這主要與日出日落時(shí)間和其他氣象條件，以及上下班交通高峰相關(guān)。而冬、春季節(jié)濃度峰值濃度明顯要比夏、秋季節(jié)大，這與PM10質(zhì)量濃度冬春高于夏秋一致。

4?結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)通遼市2011年5月-2012年12月PM10質(zhì)量濃度統(tǒng)計(jì)表明：

①PM10兩年平均質(zhì)量濃度為91.42μg/m3，未達(dá)到國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。2年的日均最大濃度都是出現(xiàn)在春季沙塵天氣條件下。

②PM10季均質(zhì)量濃度特征是春季＞冬季＞秋季＞夏季。PM10月均質(zhì)量濃度變化有較強(qiáng)的季節(jié)特征，6-8月濃度較低，3-5月濃度較高，與季節(jié)分布結(jié)論基本一致。

③通遼市PM10質(zhì)量濃度在一周中呈現(xiàn)出單峰變化的特點(diǎn)，周一至周三逐漸上升，峰值濃度出現(xiàn)于周四。同時(shí)PM10年均質(zhì)量濃度工作日高于周末，春、夏、冬與年平均一致，而秋季相反。

④PM10質(zhì)量濃度日變化呈現(xiàn)雙峰型分布，峰值分別出現(xiàn)在上午8：00-9：00和下午的17：00-18：002個(gè)時(shí)間段。PM10質(zhì)量濃度日變化夏季波動(dòng)變化幅度較小，春、秋和冬季波動(dòng)變化較大。春季峰值出現(xiàn)在15：00-17：00和22：00-0：00，這主要與揚(yáng)沙、浮塵、沙塵暴發(fā)生時(shí)間有關(guān)。夏、秋、冬上午峰值時(shí)間不同而下午峰值時(shí)間相同，這主要與日出日落時(shí)間和其他氣象條件，以及上下班交通高峰相關(guān)。

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（責(zé)任編輯：劉昀）