基于監(jiān)測統(tǒng)計(jì)的昆明PM2.5主要來源與污染氣象因素分析

基于監(jiān)測統(tǒng)計(jì)的昆明PM2.5主要來源與污染氣象因素分析

陳云進(jìn)，王勁

(昆明市環(huán)境監(jiān)測中心，云南 昆明 650028)

摘要：統(tǒng)計(jì)了昆明市2013年全年每日PM2.5濃度和氣象參數(shù)。分析表明昆明城區(qū)PM2.5的污染主要與氣象條件和建筑施工揚(yáng)塵兩個(gè)重要因素有關(guān)，影響PM2.5的污染氣象因素為氣溫、風(fēng)速、雨量、濕度、氣壓等；大拆大建的施工揚(yáng)塵，是昆明市PM2.5和空氣污染的主要來源，其他則來源于工業(yè)排放、交通揚(yáng)塵、汽車尾氣排放。昆明市PM2.5的污染防治，應(yīng)以建筑施工揚(yáng)塵的污染防治為重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：PM2.5；監(jiān)測；統(tǒng)計(jì)；來源；分析；氣象條件；施工揚(yáng)塵；對策；昆明

收稿日期：2014-07-01

中圖分類號：X51文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

PM2.5即細(xì)顆粒物，是指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5μm的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。由于PM2.5粒徑小、面積大、活性強(qiáng)，易附帶大量的有毒、有害物質(zhì)(如重金屬、微生物等)，且在大氣中的停留時(shí)間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對人體健康、大氣環(huán)境質(zhì)量及能見度有較大的影響。

2012年2月，國家環(huán)保部針對原有空氣污染指數(shù)評價(jià)結(jié)果與群眾客觀感受不一致的問題，修訂并發(fā)布了新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，增設(shè)了PM2.5、臭氧、一氧化碳等監(jiān)測項(xiàng)目。并于當(dāng)年12月，在全國74個(gè)試點(diǎn)城市的 “國控點(diǎn)”先行開展PM2.5監(jiān)測。

昆明市作為首批試點(diǎn)省會城市，于2012年12月19日正式按空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)開展了PM2.5監(jiān)測，并發(fā)布空氣質(zhì)量狀況。在金鼎山、東風(fēng)東路、碧雞廣場、關(guān)上、龍泉鎮(zhèn)、呈貢新區(qū)、西山森林公園等7個(gè)環(huán)境空氣自動監(jiān)測站監(jiān)測PM2.5。

1監(jiān)測統(tǒng)計(jì)與分析

1.1監(jiān)測統(tǒng)計(jì)

本文用統(tǒng)計(jì)曲線對昆明市城區(qū)7個(gè)環(huán)境空氣自動監(jiān)測站2013年每日PM2.5濃度的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行了全年統(tǒng)計(jì)，同時(shí)綜合統(tǒng)計(jì)了全市平均值，據(jù)此進(jìn)行相關(guān)分析。

表1　2013年7個(gè)環(huán)境空氣自動監(jiān)測站PM 2.5污染級別時(shí)空分布

(d)

僅以PM2.5為評價(jià)指標(biāo)的環(huán)境空氣質(zhì)量分級統(tǒng)計(jì)如表1所示。

PM2.5監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)顯示：

(1)昆明市PM2.5的平均達(dá)標(biāo)率為93.97%，超標(biāo)率為6.03%；PM2.5污染最輕的是西山森林公園自動站，其達(dá)標(biāo)率為99.18%，超標(biāo)率為0.82%；PM2.5污染最重的是金鼎山自動站，其達(dá)標(biāo)率為83.84%，超標(biāo)率為16.16%。

(2)2013年2月9日—24日，即春節(jié)至元宵節(jié)期間的半個(gè)月時(shí)間內(nèi)，昆明市7個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)的PM2.5濃度和全市平均濃度均低于35μg/m3，為優(yōu)級，具有“春節(jié)效應(yīng)”。

(3)昆明屬于季風(fēng)性氣候，冬春干季空氣質(zhì)量中的PM2.5濃度是濕季的2倍。

1.2超標(biāo)天數(shù)

依據(jù)國家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095-2012)，以PM2.5監(jiān)測濃度值≤75μg/m3為達(dá)標(biāo)(優(yōu)良天氣)，高于75μg/m3為超標(biāo)，75～150μg/m3為輕度污染，對上述8條PM2.5濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)曲線的每月和全年超標(biāo)天數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表2。

表2　7個(gè)環(huán)境空氣自動監(jiān)測站每月和全年P(guān)M 2.5超標(biāo)天數(shù)一覽表　(d)

統(tǒng)計(jì)表明：2013年全年，昆明市PM2.5全市平均值的達(dá)標(biāo)天數(shù)為343d，超標(biāo)天數(shù)為22d；PM2.5超標(biāo)天數(shù)最少的是西山森林公園自動站，為3d，達(dá)標(biāo)天數(shù)362d；PM2.5超標(biāo)天數(shù)最多的是金鼎山自動站，為59d，達(dá)標(biāo)天數(shù)306d。

超標(biāo)天數(shù)由高到低的各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位的污染排序?yàn)椋航鸲ι?關(guān)上>碧雞廣場>東風(fēng)東路>龍泉鎮(zhèn)>呈貢新區(qū)>西山森林公園。

1.3污染排序

表3　2013年各自動站PM 2.5超標(biāo)天數(shù)　(d)

2關(guān)聯(lián)分析

昆明主城區(qū)內(nèi)及周邊并無大量排放廢氣的工業(yè)污染源；2013年的車輛保有量174萬輛，不及北京車輛保有量537.1萬輛的32.40%；另一方面，昆明市民普遍沒有使用燃煤取暖和烹飪的習(xí)慣。

眾多研究表明：城市空氣污染并不是一個(gè)簡單的現(xiàn)象，主要由污染物的排放量和氣象條件共同決定。即：PM2.5等大氣污染物濃度是由污染物排放量及污染氣象條件共同決定的。

本文作者認(rèn)為：影響昆明市空氣質(zhì)量的，也是污染物排放量和氣象條件兩個(gè)重要因素。從氣象條件看，由于昆明屬季風(fēng)性氣候，每年冬、春季節(jié)，由于氣候干燥，易起揚(yáng)塵，加之經(jīng)常出現(xiàn)逆溫性天氣，污染物不易擴(kuò)散，由此導(dǎo)致冬、春兩季昆明空氣環(huán)境質(zhì)量較夏秋季要差。每年3、4月份風(fēng)速較大，風(fēng)高物燥，塵土極易隨風(fēng)啟動四處飛揚(yáng)；而此時(shí)正值當(dāng)年的施工密集期，施工揚(yáng)塵導(dǎo)致了PM2.5等污染物排放量增大。

2.1污染因素

本文僅對2013年昆明主城和呈貢新區(qū)有案名和指標(biāo)參數(shù)的130個(gè)樓盤進(jìn)行匯總，其在建的總建筑面積超過1.3億m2，在建樓盤體量巨大。

2012年和2013年的3、4月份，在昆明樓盤建設(shè)較為集中的一些區(qū)域，漫天灰塵甚至讓人無法睜眼，能見度僅為幾十米。大規(guī)模的拆遷建設(shè)，導(dǎo)致昆明市施工揚(yáng)塵PM2.5污染“貢獻(xiàn)率”高達(dá)60%。

因此，大拆大建的建筑施工揚(yáng)塵，是昆明市PM2.5和空氣污染的主要來源。其他則根據(jù)區(qū)域工業(yè)、交通布局與現(xiàn)狀，有可能來源于工業(yè)排放、交通揚(yáng)塵、重型貨車排放尾氣等復(fù)合型污染，其中的汽車尾氣排放PM2.5污染“貢獻(xiàn)率”可達(dá)25%。

現(xiàn)按照由高到低的污染排序，將7個(gè)環(huán)境空氣自動監(jiān)測站點(diǎn)位PM2.5的污染來源進(jìn)行簡要分析：

(1)金鼎山

PM2.5超標(biāo)天數(shù)最多監(jiān)測點(diǎn)位，全年超標(biāo)59d。

金鼎山位于昆明高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，臨近昆沙路沿線，處于昆明主城區(qū)工業(yè)用地主要集中區(qū)域，聚集了冶煉、垃圾焚燒發(fā)電、新材料及裝備制造、生物醫(yī)藥等排氣企業(yè)。周邊和主導(dǎo)風(fēng)上風(fēng)向云集了50多個(gè)大型在建樓盤。昆沙路是昆明市區(qū)施工工程砂石料車、渣土車的重要通道，同時(shí)與區(qū)域內(nèi)京昆高速、二環(huán)北路形成高新區(qū)等地工業(yè)企業(yè)重型貨車的物流干道。

PM2.5來源于工業(yè)排放、建筑施工揚(yáng)塵、交通揚(yáng)塵、重型貨車排放尾氣。

(2)關(guān)上

PM2.5超標(biāo)天數(shù)排名第二監(jiān)測點(diǎn)位，全年超標(biāo)55d。

關(guān)上的周邊和主導(dǎo)風(fēng)上風(fēng)向云集了70多個(gè)大型在建樓盤。自動監(jiān)測站的東面20m和西面30m處分別有2個(gè)在建樓盤，測點(diǎn)在2個(gè)樓盤施工揚(yáng)塵重污染覆蓋范圍內(nèi)。該區(qū)域處于汕昆高速、環(huán)城南路、東二環(huán)、貴昆路等城市重要公路干道網(wǎng)絡(luò)中，臨近企業(yè)總數(shù)已達(dá)11000余戶的昆明經(jīng)開區(qū)及昌宏西路、彩云北路、東三環(huán)、昆洛公路等物流干道。

PM2.5主要來源于建筑施工揚(yáng)塵、交通揚(yáng)塵、重型貨車排放尾氣。

(3)碧雞廣場

PM2.5超標(biāo)天數(shù)排名第三監(jiān)測點(diǎn)位，全年超標(biāo)30d。

碧雞廣場臨近二環(huán)西路、杭瑞高速等城市重要公路干道。周邊和主導(dǎo)風(fēng)上風(fēng)向云集了30多個(gè)大型在建樓盤。2013年冬春時(shí)節(jié)，測點(diǎn)周邊道路進(jìn)行景觀改造和維修施工。

PM2.5主要來源于施工揚(yáng)塵和交通污染。

(4)東風(fēng)東路

PM2.5超標(biāo)天數(shù)排名第四監(jiān)測點(diǎn)位，全年超標(biāo)15d。

東風(fēng)東路位于昆明城市中心，其周邊和主導(dǎo)風(fēng)上風(fēng)向云集了30多個(gè)在建樓盤，2013年冬春時(shí)節(jié)，正值臨近測點(diǎn)的北京路全路段進(jìn)行地鐵建設(shè)施工，附近原昆明市政府老樓和東風(fēng)廣場老文化宮高樓等周邊建筑也處于拆除施工期。

PM2.5主要源于多類型建筑施工揚(yáng)塵。

(5)龍泉鎮(zhèn)

PM2.5超標(biāo)天數(shù)排名第五監(jiān)測點(diǎn)位，全年超標(biāo)13d。

龍泉鎮(zhèn)測點(diǎn)位于昆明城區(qū)北部，其周邊和主導(dǎo)風(fēng)上風(fēng)向云集了30多個(gè)在建樓盤，2013年冬春時(shí)節(jié)，正值測點(diǎn)附近的北京路全路段進(jìn)行地鐵建設(shè)施工。

PM2.5主要源于多類型建筑施工揚(yáng)塵。

(6)呈貢新區(qū)

PM2.5超標(biāo)天數(shù)排名第六監(jiān)測點(diǎn)位，全年超標(biāo)10d。

呈貢新區(qū)位于昆明東部，其周邊和主導(dǎo)風(fēng)上風(fēng)向云集了20多個(gè)大型在建樓盤，2013年冬春時(shí)節(jié)，正值測點(diǎn)臨近新昆明火車站和多個(gè)站點(diǎn)的地鐵建設(shè)施工。

PM2.5主要源于多類型建筑施工揚(yáng)塵。

(7)西山森林公園

PM2.5超標(biāo)天數(shù)最少監(jiān)測點(diǎn)位，全年超標(biāo)僅3d。

西山森林公園全山除巖石嶙峋的羅漢崖外，均為繁茂的原始次生林，山內(nèi)環(huán)境空氣優(yōu)良，處于昆明市主城區(qū)的上風(fēng)向，剛好在氣流輸送帶上連接昆明市和郊區(qū)。國家環(huán)境保護(hù)總局2001年認(rèn)定在此設(shè)置的環(huán)境空氣自動監(jiān)測站作為昆明市清潔對照監(jiān)測點(diǎn)。2013年全年優(yōu)級天氣313d，良好49d，極少數(shù)天氣受到上風(fēng)向及局地污染的影響，PM2.5僅超標(biāo)3d。

2.2氣象因素

2013年昆明市PM2.5監(jiān)測統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：城區(qū)干季空氣質(zhì)量中的PM2.5是濕季的兩倍，污染物相對較高，這和昆明的氣候特點(diǎn)密不可分。

昆明地區(qū)干、濕季分明。全年降水量在時(shí)間分布上，明顯地分為干、濕兩季。5～10月為雨季，降水量占全年的85%左右；11月至次年4月為干季，降水量僅占全年的15%左右。

城市空氣質(zhì)量的好壞與氣象條件的關(guān)系十分密切，在污染源排放量沒有明顯變化的情況下，溫度、風(fēng)、降水等氣象條件會直接影響空氣質(zhì)量的好壞。

2.2.1溫度因素

大氣逆溫現(xiàn)象直接影響著大氣污染物的擴(kuò)散。逆溫是空氣溫度隨高度增加而增高的大氣垂直層結(jié)現(xiàn)象。一般來說，冬季氣溫較低逆溫層較強(qiáng)較厚，維持時(shí)間較長；夏季氣溫較高則逆溫層相對偏弱。通常在晴朗微風(fēng)的夜間有逆溫現(xiàn)象存在，使低層大氣比較穩(wěn)定，非常不利于污染物擴(kuò)散。當(dāng)出現(xiàn)逆溫時(shí)，大氣配置比較穩(wěn)固，空氣流動緩慢，空氣不能向上擴(kuò)散，從而加重大氣污染。圖11日均溫度—PM2.5平均濃度曲線符合這一特征：冬季氣溫較低逆溫層較強(qiáng)較厚，PM2.5平均濃度較高；夏季氣溫較高逆溫層相對偏弱，PM2.5平均濃度較低。

2.2.2風(fēng)力因素

在冬春干燥季節(jié)，土壤濕度小，風(fēng)速過大會將地面的塵粒帶到空中，形成大風(fēng)浮塵、揚(yáng)沙，降低了空氣質(zhì)量。圖12日平均風(fēng)速—PM2.5平均濃度曲線符合這一特征：冬春季節(jié)，風(fēng)高物燥，PM2.5平均濃度較高；夏季風(fēng)速降低，氣候濕潤，PM2.5平均濃度較低。

2.2.3雨量因素

自然降雨對空氣污染物能起到清除和沖刷作用。在雨水作用下，大氣中的一些污染氣體能夠溶解在水中，從而降低空氣中污染氣體的濃度；較大的雨對空氣中污染物粉塵顆粒也能起到有效的清除作用。

降雨與空氣質(zhì)量正相關(guān)，即降雨量越多，空氣質(zhì)量越好。當(dāng)降雨超過10mm時(shí)，有95%的空氣質(zhì)量達(dá)到達(dá)標(biāo)天數(shù)。同時(shí)降水過后往往伴有冷空氣過境，風(fēng)力大且地面沒有揚(yáng)沙、浮塵，非常有利于空氣中污染物的擴(kuò)散。因此降水是空氣的清新劑。圖13 日雨量—PM2.5平均濃度曲線符合這一特征：冬春兩季無降雨或雨量較小，PM2.5平均濃度較高；夏季雨量較大，PM2.5平均濃度較低。

2.2.4濕度因素

研究表明，隨著環(huán)境濕度的增大，污染物的擴(kuò)散加快，有利于污染物的稀釋。相對濕度越小，稀釋速度越小。另一方面，空氣濕度越大，越有利于形成降雨、雪等天氣現(xiàn)象，對空氣污染物起著清除和沖刷作用。圖14日平均相對濕度—PM2.5平均濃度曲線符合這一特征：冬春干季相對濕度較低，PM2.5平均濃度較高；夏季(雨季)相對濕度較高，PM2.5平均濃度較低。

2.2.5氣壓因素

當(dāng)?shù)孛媸芨邏嚎刂茣r(shí)，中心部位的空氣向周圍下降，呈順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，形成反氣旋。此時(shí)天氣晴朗，風(fēng)速小，出現(xiàn)逆溫層，阻止污染物向上擴(kuò)散。因此，在穩(wěn)定高壓持續(xù)幾天的控制下，大氣污染加重。另一方面，濕度水氣的增加，稀釋了空氣及其污染物，因此濕度越大，大氣壓越低，PM2.5濃度越低。圖15 日平均氣壓—PM2.5平均濃度曲線符合這一特征：冬春干季氣壓較高，PM2.5平均濃度較高；夏季(濕季)氣壓較低，PM2.5平均濃度較低。

2.3“春節(jié)效應(yīng)”

值得注意的是，上述PM2.5—風(fēng)速曲線表明：同在冬春季節(jié)的春節(jié)至元宵節(jié)期間，由于外地民工大量放假返鄉(xiāng)，昆明所有在建項(xiàng)目施工工地停工，無施工揚(yáng)塵及運(yùn)輸揚(yáng)塵產(chǎn)生。此間的風(fēng)速再大，PM2.5濃度也均低于35μg/m3，大大低于同季節(jié)其他日期，僅在施工期濃度均值的40%以下。這也從另一方面印證了昆明市城區(qū)PM2.5的主要來源，60%來自施工揚(yáng)塵。

3主要結(jié)論

(1)2013年昆明市PM2.5的平均達(dá)標(biāo)率為93.97%，超標(biāo)率為6.03%，以優(yōu)良天氣為主；

(2)昆明屬于季風(fēng)性氣候，冬春干季空氣質(zhì)量中的PM2.5濃度是濕季的2倍；

(3)昆明城區(qū)PM2.5的污染，主要與氣象條件和建筑施工揚(yáng)塵兩個(gè)重要因素有關(guān)；

(4)春節(jié)期間，昆明全市建筑施工停工，PM2.5的平均濃度為優(yōu)級，具有“春節(jié)效應(yīng)”；

(5)大拆大建的施工揚(yáng)塵(“貢獻(xiàn)率”60%)，是昆明市PM2.5和空氣污染的主要來源，其他則來源于工業(yè)排放、交通揚(yáng)塵、汽車尾氣排放(“貢獻(xiàn)率”25%)等復(fù)合型污染；

(6)昆明市PM2.5的污染防治，應(yīng)以建筑施工揚(yáng)塵的污染防治為重點(diǎn)；同時(shí)加強(qiáng)機(jī)動車尾氣治理，控制和減少工業(yè)氣體排放，市區(qū)內(nèi)嚴(yán)禁重型貨車行駛，嚴(yán)禁燃煤。

參考文獻(xiàn)：

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Analysis of Pollution Meteorology and the Major Sources of

PM2.5 Based on Monitoring Statistic Datain Kunming City

CHEN Yun-ji, WANG Jin

(Kunming Environmental Monitoring Center,Kunming Yunnan 650028 China)

Abstract：The daily meteorological data and PM2.5 concentration of the whole year of 2013 was used to analyze the factors causing PM2.5 pollution in Kunming.The results showed that PM2.5 pollution in Kunming city correlated closely with meteorological conditions and dusts from the construction sites.The meteorological conditions such as temperature,wind speed,rain,humidity,and air pressure impacted the dispersion of dusts.In the meantime, the dust emissions from the construction sites in Kunming city were the main sources of PM2.5.Industrial,transportation, and tail gas contributed a significant part of particle materials.The key should be put on controlling the dust from the construction sites in Kunming.

Key words： PM2.5;monitoring;statistic;source;analysis;meteorological condition;dust from the construction;countermeasures;Kunming