2015年安慶地區(qū)大氣PM2.5污染特征

朱義，余光明，潘永珩

(1.安慶市宜秀區(qū)環(huán)保局，安徽安慶246000；2.安慶師范大學資源環(huán)境學院，安徽安慶246133）

2015年安慶地區(qū)大氣PM2.5污染特征

朱義1，余光明*2，潘永珩2

(1.安慶市宜秀區(qū)環(huán)保局，安徽安慶246000；2.安慶師范大學資源環(huán)境學院，安徽安慶246133）

利用安慶市2015年PM2.5資料研究了安慶地區(qū)細顆粒物時空變化特征，結合同時期氣象資料分析了PM2.5濃度與氣象條件的關系，探討了PM2.5對大氣能見度的影響。結果表明：安慶市細顆粒物污染年均值約為0.053 mg·m-3。安慶市PM2.5質量濃度呈現(xiàn)出冬季最高、春秋次之、夏季最低的污染特征；PM2.5質量濃度與降水、風等環(huán)境氣象要素關系密切，對大氣能見度有重要影響，兩者之間存在顯著負相關關系。

PM2.5；時空變化；氣象因素；能見度；安慶市

隨著我國工業(yè)的高速發(fā)展和城市化進程的逐步深入，大氣環(huán)境質量狀況總體不容樂觀?；姻踩諗?shù)逐漸增多、能見度下降和區(qū)域復合型的大氣污染加重等問題[1-2]給大眾生活帶來很大不便，同時也嚴重威脅人體健康[3-5]，引起了全社會和政府部門前所未有的關注。而快速增加的細顆粒物（PM2.5）污染是灰霾現(xiàn)象形成的主要因素[6]，研究顯示，大氣能見度與PM2.5質量濃度關系密切[7-8]。就我國而言，PM2.5濃度高且空間差異大[9]，Yang等[10]對我國主要城市PM2.5研究發(fā)現(xiàn)，其最高濃度可達美國2006年新出臺PM2.5日均值標準的6倍，年均值標準的4倍。2012年2月，國務院發(fā)布的新修訂《環(huán)境空氣質量標準》中增加了PM2.5監(jiān)測指標[11]。近年來安徽省灰霾的發(fā)生頻率明顯增多[12]。安慶市制造業(yè)比較發(fā)達，作為我省皖江城市帶承接產(chǎn)業(yè)轉移示范區(qū)和長江經(jīng)濟帶建設的重要節(jié)點城市之一，切實保護環(huán)境對于保障人民身體健康具有重要的科學和現(xiàn)實意義。但快速發(fā)展的工業(yè)和隨之而來的人類活動，為安慶地區(qū)甚至長江下游地區(qū)的地表環(huán)境輸入了不少非自然成因物質，對生態(tài)環(huán)境和群眾健康構成了嚴重威脅。本文分析了安慶市2015年PM2.5的變化特征，對其影響的氣象因素進行了分析，討論了PM2.5對大氣能見度的影響，以期為大氣PM2.5進行有效控制和治理提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

2015年，安慶市開始全面監(jiān)測PM2.5，市區(qū)PM2.5監(jiān)測點包括安慶大學、聯(lián)?；▓@、馬山賓館、環(huán)科所等4處，代表了安慶市區(qū)的空氣PM2.5質量狀況。本文所采用的逐日PM2.5資料取自安慶市環(huán)保局空氣質量日報(http://183. 167.237.194/GK/ZXGK/qkzllist.aspx)，并參考了安慶市2015年逐日空氣質量指數(shù)（AQI）、首要污染物、空氣質量級別和地表SO2、NO2、O31小時、CO以及PM10濃度數(shù)據(jù)，氣象資料數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)中國地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集，及同期地面氣象逐日數(shù)據(jù)，本研究季節(jié)規(guī)定：2015年3~5月為春季，6~8月為夏季，9~11月為秋季，2015年1、2和12月為冬季。

2 結果與討論

2.1 PM 2.5質量濃度總體特征

對各個監(jiān)測點有效PM2.5質量濃度值進行平均求得該日總體PM2.5質量濃度，在此基礎上開展年、月尺度統(tǒng)計。結果顯示，2015年安慶市環(huán)境大氣中PM2.5整體污染水平較高，月均值為0.032 ~0.092mg·m-3，年均值達0.053mg·m-3，與南京[13]、杭州[14]等大城市相比，明顯較低，但安慶市年均PM2.5濃度要高于GB3095-2012環(huán)境空氣質量標準中PM2.5年均值空氣質量二級標準值（0.035mg·m-3）。2015年安慶地區(qū)大氣首要污染物以PM2.5為主，其次為PM10?？諝赓|量三級以上的污染天氣共57d，首要污染物均為PM2.5。PM2.5與其他5類污染物濃度的變化趨勢如圖1所示，可見PM2.5與PM10的相關系數(shù)最高，為0.97，空氣中PM2.5對PM10的貢獻（即PM2.5/PM10）平均達71%，表明安慶細顆粒污染不容忽視。對比同期PM2.5與AQI變化，顯示安慶市AQI主要受PM2.5污染情況影響。

圖1 安慶市PM2.5質量濃度與其他5類污染物和AQI關系

2.2 時間變化

各監(jiān)測點PM2.5質量濃度的季節(jié)變化如圖2所示?？梢钥闯?，PM2.5質量濃度均表現(xiàn)為冬季最高、春秋次之、夏季最低的污染特征，這與國內其他地區(qū)甚至省內城市的結果基本一致。由于冬季、早春和深秋等天氣比較寒冷，大氣邊界層高度相對較低，空氣層結穩(wěn)定、流動性差，不利于污染物擴散，使得顆粒物污染明顯加重。此外，春冬季節(jié)風速相對較大，導致地面揚塵增加，細顆粒物濃度升高。夏季則處于高溫、多濕環(huán)境，空氣流動性較強，易于污染物擴散，夏季局地對流強烈，降水較其他季節(jié)充沛，對空氣中顆粒態(tài)污染物起到?jīng)_刷作用，夏季植被繁茂對顆粒物也有良好的吸納作用，這些有利因素使得夏季空氣相對清潔。

圖2 不同監(jiān)測點PM2.5質量濃度季節(jié)變化

2.3 氣象因子的影響

城市大氣污染物的源頭在于污染物的過量排放。環(huán)境氣象條件、下墊面狀況也與污染物的擴散密切相關[15]。前期對安慶地區(qū)大氣污染物的研究表明，濕度、氣溫、降水與風速等氣象要素對該地區(qū)大氣污染物濃度均有一定影響[16]。本文主要討論降水和風對PM2.5的影響。

2.3.1 降水對PM2.5質量濃度的影響

降水能夠十分有效地清除大氣中顆粒污染物。除了作為云凝結核形式外，大氣中顆粒物也可以附著在雨滴上或溶于水滴中伴隨著降水沉降到地面，從而使大氣中顆粒物濃度顯著降低。圖3對比了安慶市逐月降水日和非降水日PM2.5質量濃度，可以看出，由于降水因素的影響，降水日PM2.5污染物濃度明顯低于非降水日。2015年安慶市降水量為1 997 mm，而夏季降水量達959 mm，降水天數(shù)共51 d，降水天數(shù)多，降水強度大，因此大大降低了環(huán)境中顆粒物濃度。而該年冬季降水天數(shù)共40 d，降雨量4季中最少，僅206mm，因而單次降水事件雨強較小，細顆粒物在空氣中滯留時間延長，造成冬季PM2.5污染最嚴重。

圖3 降水日與非降水日平均PM2.5質量濃度比較

2.3.2 風對PM2.5質量濃度的影響

風同樣有利于污染物擴散，風速大小影響到污染物擴散速度。對比同期安慶市近地面日均風速和PM2.5污染物濃度（圖4），可以看出，風速與PM2.5質量濃度呈現(xiàn)負相關的關系。風速越大時，空氣中的污染物稀釋的越充分，質量濃度明顯下降；風速越低，污染物濃度值越高，越不利于污染物擴散。風向則決定了污染物的傳輸方向。研究表明，安慶市顆粒物質量濃度偏北風和東南風較高，吹西南風是最低的，安慶地區(qū)夏季的主導風頻即為西南風，從而引起安慶夏季PM2.5污染程度最輕[16]。

圖4 PM2.5質量濃度與風速的關系

2.4 PM 2.5對大氣能見度的影響

為了分析安慶地區(qū)PM2.5對大氣水平能見度的影響，統(tǒng)計了安慶地區(qū)大氣能見度數(shù)據(jù)，在剔除降水天氣的影響后，發(fā)現(xiàn)安慶地區(qū)水平能見度平均為10.3 km，最高可達26.9 km，發(fā)生灰霾天氣時水平能見度要遠小于正常天氣下的能見度，最低可達1 km以下。

研究表明，大氣能見度與細顆粒物濃度之間具有較好的相關性[7-8]。對安慶市日均PM2.5質量濃度與相應大氣水平能見度水平進行比較（圖5），可以看出，兩者存在極好的負相關關系，PM2. 5質量濃度為高值時大氣能見度普遍偏低，說明PM2.5質量濃度對該地區(qū)水平能見度有很大貢獻，線性擬合后方程決定系數(shù)R2高達0.89（圖6）。進一步分析表明，不同能見度水平條件下環(huán)境空氣中PM2.5的質量濃度不同（圖6），大氣能見度水平隨PM2.5質量濃度下降呈直線升高的趨勢。當PM2.5質量濃度值較高時，能見度水平均在4 km以下。能見度在10 km時，PM2.5質量濃度均值為0.058mg·m-3；能見度在20 km以上的，PM2.5質量濃度均值降至0.034mg·m-3。安慶市PM2.5質量濃度對大氣能見度有重要影響。

圖5 安慶市日均PM 2.5濃度與相應大氣水平能見度比較

圖6 不同大氣能見度水平下對應的PM2.5質量濃度

3 結論

本文利用2015年PM2.5資料研究了安慶地區(qū)PM2.5濃度的時空變化特征，結合同期氣象資料分析了PM2.5濃度與氣象條件的關系，探討了PM2.5對大氣能見度的影響。

（1）2015年安慶市環(huán)境大氣中PM2.5整體污染水平較高，月均值在0.032~0.092mg·m-3。年均值達0.053 mg·m-3，高于GB3095-2012環(huán)境空氣質量標準中PM 2.5年均值空氣質量二級標準值。

（2）安慶PM2.5質量濃度表現(xiàn)為冬季最高、春秋次之、夏季最低的污染特征，與降水、風速等環(huán)境氣象要素關系密切。

（3）安慶市PM2.5質量濃度對大氣能見度有顯著影響，表現(xiàn)出很好的負相關關系。

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Pollution Characteristicsof PM 2.5 in Anqing Area in 2015

ZHU Yi1，YUGuang-ming2，PAN Yong-heng2
(1.Yixiu District Environmental Protection Bureau，Anqing,Anhui 246000，China；
2.School of Resources and Environment，Anqing Normal University，Anqing,Anhui246133，China)

The characteristics of PM2.5 pollution in Anqing City are analyzed basing on the monitoring data of daily average PM2.5 concentration in 2015.Combining with the corresponding surfacemeteorological data,correlation analyses are also conducted to identifymeteorological factors that have significant impact on PM2.5.The results show that the annual mean PM2.5 concentration is 0.053mg·m-3.PM2.5 in winter is themost serious season in a year,and in summer,themost light.Wind and precipitation are themain meteorological factors affecting PM2.5 concentration in Anqing.The correlation analysis shows a negative correlation between atmospheric visibility and fine concentration.

PM2.5；spatial-temporal change；meteorological factors；atmospheric visibility；Anqing City

S3

A

1007-4260(2016)04-0121-04

時間：2017-1-3 17:19

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1150.N.20170103.1719.030.html

2016-04-13

安徽省自然科學基金項目（1608085QD76）。

朱義，女，安徽樅陽人，安慶市宜秀區(qū)環(huán)保局助理工程師，研究方向為環(huán)境工程。E-mail:zhuyi1927@163.com

余光明，男，安徽阜陽人，博士，安慶師范大學資源環(huán)境學院講師，研究方向為氣溶膠與雪冰化學。

E-mail:gmyu1987@lzb.ac.cn

10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2016.04.030