宜昌市PM10污染物特征及與氣象要素的關(guān)系

李芳何衛(wèi)平張兆年肖剛

（1宜昌市氣象局 湖北宜昌 443000 2宜昌市環(huán)境監(jiān)測總站 湖北宜昌 443000）

宜昌市PM10污染物特征及與氣象要素的關(guān)系

李芳1何衛(wèi)平1張兆年2肖剛1

（1宜昌市氣象局 湖北宜昌 443000 2宜昌市環(huán)境監(jiān)測總站 湖北宜昌 443000）

利用2008-2012年宜昌市環(huán)境監(jiān)測站PM10逐日質(zhì)量濃度監(jiān)測資料和宜昌市觀象臺同時段氣象觀測資料，分析了霧霾日數(shù)與PM10的相關(guān)關(guān)系，宜昌市大氣中PM10的月、季變化規(guī)律。結(jié)果表明：宜昌市首要污染物是PM10，其質(zhì)量濃度冬季最高，春季次之，夏季最小；PM10質(zhì)量濃度與降水量負(fù)相關(guān)；與地面風(fēng)速負(fù)相關(guān)；與宜昌不同季節(jié)盛行風(fēng)向有明顯關(guān)系，盛行東南風(fēng)時PM10質(zhì)量濃度高，西北風(fēng)時PM10質(zhì)量濃度低；與地面氣壓正相關(guān)。

宜昌市；霧霾；PM10；氣象條件

PM10是指空氣動力學(xué)直徑小于10μm的氣溶膠粒子,是影響人類健康的主要空氣污染物質(zhì),氣象條件對其稀釋擴散產(chǎn)生著重要影響,其濃度的大小與氣象要素和大氣穩(wěn)定度密切相關(guān)。隨著我國經(jīng)濟和城市化不斷發(fā)展,許多城市可吸入顆粒物超過國家標(biāo)準(zhǔn),城市PM10污染問題越來越受到關(guān)注。宜昌城區(qū)位于一個開口的“喇叭口”地形中，風(fēng)力小、污染物不易擴散。另外,污染物一定的條件下,污染物的積累、稀釋、擴散和清除主要取決于氣象條件,筆者利用最近5年的環(huán)境監(jiān)測資料,對宜昌地區(qū)PM10濃度的污染水平、季節(jié)分布特征及其與氣象條件的關(guān)系進(jìn)行了分析,以期為顆粒物污染的深入研究提供最新的基礎(chǔ)信息和建議。

1 資料與方法

采用宜昌市環(huán)境監(jiān)測中心提供的2008～2012年連續(xù)5年的逐日PM10日平均濃度資料和逐日的空氣污染指數(shù)，相應(yīng)的氣象資料采用了宜昌市觀象臺每日觀測的降水、氣壓、相對濕度、風(fēng)向風(fēng)速、霧、霾觀測記錄及逐日能見度觀測資料。

本文利用對比分析法和統(tǒng)計軟件SPSS13.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，剔除缺測的數(shù)據(jù)，并做相關(guān)分析。

2 主要污染物PM10的特征分析

2.1 PM10質(zhì)量濃度的月變化特征

根據(jù)2008-2012年1～12月資料統(tǒng)計，月質(zhì)量濃度最大為12月，平均質(zhì)量濃度達(dá)0.114mg/m3，其次是1月，達(dá)0.111mg/m3，8月平均質(zhì)量濃度最小，為0.063mg/m3，次小為7月，平均質(zhì)量濃度為0.064mg/m3。由此可以看出，宜昌市冬季污染較重，夏季空氣質(zhì)量較好。

圖1 2008-2012年P(guān)M 10月平均質(zhì)量濃度對比(mg/m3)

2.2 PM10質(zhì)量濃度的季節(jié)變化特征

取2008～2012年每年3～5月，6～8月，9～11月分別代表春季，夏季，秋季，并取頭一年l2月、次年1月、2月代表冬季。采用每個月所有有效觀測數(shù)據(jù)的日平均值作為質(zhì)量濃度值。觀測期間質(zhì)量濃度的季節(jié)變化如圖2所示。宜昌城區(qū)冬季PM10質(zhì)量濃度最高，春季次之，夏季最小。

3 氣象要素與PM10質(zhì)量濃度的關(guān)系

3.1 降水與PM10質(zhì)量濃度的關(guān)系

PM10的質(zhì)量濃度與降水量大小呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系。在降水較少的冬半年，PM10的質(zhì)量濃度較高；而夏半年是宜昌的雨季，降水量較多，對大氣污染物有很好的稀釋作用，降雨的過程中雨滴不斷地將大氣中的微粒溶解或沖刷下來，使大氣污染物質(zhì)量濃度降低。由于降水的清潔作用，降水日的污染物濃度始終低于非降水日見表1。

表1 2012年宜昌城區(qū)各季節(jié)降水日與非降水日PM10濃度比較

3.2 地面風(fēng)速與PM10質(zhì)量濃度的關(guān)系

PM10質(zhì)量濃度與風(fēng)速大小呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。風(fēng)速越大，稀釋污染物能力越強，并且污染物被迅速吹到下風(fēng)向，其質(zhì)量濃度就較低；相反風(fēng)速小時，污染物水平輸送能力差，擴散能力低，容易造成污染物局地堆積，其質(zhì)量濃度就相應(yīng)較高。因此風(fēng)速的大小對于污染物擴散能力的影響明顯，當(dāng)風(fēng)速較小時，PM10質(zhì)量濃度變化不大；當(dāng)風(fēng)速較大時，質(zhì)量濃度下降。

3.3 地面風(fēng)向與PM10質(zhì)量濃度的關(guān)系

為了進(jìn)一步了解地面風(fēng)向?qū)M10濃度的影響，通過對宜昌城區(qū)地形、周邊工業(yè)環(huán)境和宜昌地區(qū)1月和8月的盛行風(fēng)向進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）1月份宜昌城區(qū)PM10質(zhì)量濃度最高，宜昌城區(qū)1月份盛行方向為東風(fēng)或東南風(fēng)，結(jié)合宜昌地形和工業(yè)布局分析，宜昌工業(yè)園區(qū)主要位于宜昌東部沿江一帶的猇亭區(qū)，宜昌西部、北部、南部海拔高于東部，西部為高山，中部為丘陵，東部為平原，當(dāng)1月盛行偏東風(fēng)時，東部地區(qū)的顆粒物等將隨風(fēng)進(jìn)入宜昌城

區(qū)，由于西部山體阻擋，受地形與氣象條件共同影響，很容易在城區(qū)進(jìn)行聚集，產(chǎn)生越來越多的灰霾天氣。（2）8月份宜昌城區(qū)PM10質(zhì)量濃度最低，8月份盛行風(fēng)向為西北風(fēng)。結(jié)合宜昌地形，宜昌西部為山區(qū)，森林覆蓋率高，工業(yè)污染小，空氣質(zhì)量好，當(dāng)盛行西北風(fēng)時，將城區(qū)的顆粒物等吹向東南方向，而東南風(fēng)向為平原地區(qū)，地形有利于污染物擴散，這也是宜昌市夏季空氣質(zhì)量好的原因之一。

3.4 氣壓與PM10質(zhì)量濃度的關(guān)系

PM10的質(zhì)量濃度與地面氣壓呈正相關(guān)的關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)為0.376，通過了0.05的顯著性檢驗。宜昌市春夏季氣壓較低，冬季受大陸高壓系統(tǒng)影響，氣壓較高。在夏季垂直上升運動頻繁，有利于污染物的擴散；當(dāng)冬季受高壓系統(tǒng)控制時，內(nèi)部的下沉氣流容易造成污染物的沉積，使PM10質(zhì)量濃度升高。

4 結(jié)語

4.1 宜昌市灰霾天氣日數(shù)與PM10平均質(zhì)量濃度呈明顯的季節(jié)變化，冬、春兩季明顯重于夏、秋兩季。

4.2 PM10質(zhì)量濃度與氣象條件呈顯著相關(guān)，與降水量負(fù)相關(guān)，降水對污染物有沖刷作用；風(fēng)向風(fēng)速的變化也是影響PM10質(zhì)量濃度的重要因素，冬季盛行東南風(fēng)，結(jié)合宜昌市喇叭口地形，污染物不易擴散，質(zhì)量濃度高，夏季盛行西北風(fēng)，利于污染物擴散，質(zhì)量濃度低。

[1]張艷昆,劉樹華,李炬,等.北京PM10質(zhì)量濃度與總體理查遜數(shù)的關(guān)系[J].北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,45(3):93-99.

[2]任陣海,蘇福慶,高慶先,等.邊界層內(nèi)大氣排放物形成重污染背景解析[J].大氣科學(xué),2005,29(1):57-63.