基于地面監(jiān)測數據的2013年京津冀地區(qū)PM2.5變化

張云芝，阿拉騰圖婭

（內蒙古師范大學地理科學學院，內蒙古呼和浩特 010022）

近年來，伴隨中國工業(yè)經濟的持續(xù)、高速發(fā)展，各地區(qū)大量化石燃料燃燒及急劇攀升的機動車尾氣排放等多種要素疊加，由此造成我國大部分城市地區(qū)普遍出現了空氣質量嚴重惡化現象[1]。如2013年1月，全國出現了4次較大范圍的灰霾天氣過程，有30個?。▍^(qū)、市）出現灰霾天氣[2]。

當前，我國大氣顆粒物污染特點表現為：細顆粒物污染加重，大氣復合型污染特點突出[3]。其中，細顆粒物PM10（空氣動力學當量直徑≤10 μm）和PM2.5（空氣動力學當量直徑≤2.5 μm）備受群眾關注。與粗顆粒物相比，PM10和PM2.5更容易吸附各種有毒有害物質，并通過人體呼吸進入肺部，進而導致呼吸系統(tǒng)和心腦血管疾病[2，4]。PM10和PM2.5最直觀的效應為顯著降低大氣能見度[5]，引起灰霾天氣。京津冀地區(qū)是與長三角、珠三角并立的中國經濟3個增長極之一，并且由于京津冀地區(qū)特殊的政治區(qū)位特點，這一地區(qū)經濟社會及環(huán)境問題具有特殊意義[6]。然而，過去十余年來，該地區(qū)環(huán)境污染物排放呈現高度集中態(tài)勢[7]，無論從污染發(fā)生頻率還是嚴重性來看，京津冀地區(qū)灰霾天氣都較為突出，是我國大氣污染的重災區(qū)。對京津冀地區(qū)PM2.5分布變化進行分析有助于增強對該地區(qū)大氣細顆粒污染物空間分布和動態(tài)變化的認知，為衛(wèi)星遙感反演大氣灰霾實驗和產品生產提供地面驗證資料，為當地政府大氣污染治理提供決策依據。

1 數據和方法

1.1 數據來源

2013年后，在環(huán)保部統(tǒng)一部署下，京津冀地區(qū)共設置了81個國家級空氣質量監(jiān)測站點，81個站點按地區(qū)分布為：北京市12個，天津市15個，河北省53個。京津冀地區(qū)全部監(jiān)測站點的空間分布情況見圖1。在時間上，本研究使用了2013年3月至2014年2月恰好為一個完整性季節(jié)周期的監(jiān)測數據，來表示2013年特征情況。

1.2 數據處理與分析

數據預處理：如前所述，81個站點每日有24個PM2.5監(jiān)測數據，本研究時間段內所用數據為根據每天24 h濃度值的算術平均值得到日均值，根據PM2.5的每月的日均濃度的算術平均值求得月均值，同理，求得季度均值等指標數據值。

2 結果與分析

2.1 PM2.5的季節(jié)性濃度變化

圖2為京津冀地區(qū)及三省市2013年在各個季節(jié)的PM2.5平均濃度，其中春季為3—5月，夏季為6—8月，秋季為9—11月，冬季為12月和第二年的1、2月。分季節(jié)來看，2013年京津冀地區(qū)冬季PM2.5平均濃度明顯高于其他3個季節(jié)，達到140.26 μg/m3；2013年春季和夏季PM2.5的平均濃度水平較為接近，分別為 87.58 μg/m3和 79.64 μg/m3；秋季 PM2.5的濃度值均高于春、夏季低于冬季，且濃度值較為接近，2013年秋季PM2.5平均濃度為95.06 μg/m3。從國家24 h標準限制值看，2013年京津冀區(qū)域4個季節(jié)PM2.5的平均濃度均超過國家24 h標準二級限值（75 μg/m3）。從省市來看，北京、天津和河北省的PM2.5濃度季節(jié)性變化特征與區(qū)域整體相同，即秋冬季節(jié)高，春、夏季低的變化趨勢。

2.2 PM2.5月均濃度變化規(guī)律

由圖3可以看出，2013年京津冀地區(qū)PM2.5的月均濃度整體呈現一個“U”型分布，1月、2月、12月份PM2.5濃度相對最高，3月份濃度值相對較高，可能受春季較多的沙塵天氣的影響。3月份以后，受春季大風、地表溫度逐步升高影響，地表植被逐漸茂盛等因素影響，大氣PM2.5濃度開始呈逐步下降趨勢，在5—9月份，區(qū)域PM2.5處于“U”字的2個谷底。需要注意的是，在2013年的6月份，本地區(qū)出現了局部的峰值，這可能和夏季多發(fā)性霧霾天氣有關[8-9]。大氣PM2.5濃度在10月份迅速攀升，并長期居高不下，這與京津冀地區(qū)氣候條件、采暖期到來有很大的關系。

從行政區(qū)劃角度，河北省PM2.5月均濃度明顯高于其他兩市，京津冀整體區(qū)域及北京市、河北省2013年2月份PM2.5月均濃度達到研究期內峰值，分別為 144.00 μg/m3、139.69 μg/m3和 157.66 μg/m3，而天津市濃度為92.45 μg/m3，略微下降。

2.3 PM2.5的空間分布和變化

將京津冀地區(qū)按照行政區(qū)劃及地理特性劃分為4個地區(qū)，分別為：北部屏障區(qū)（張家口市、承德市）、中部核心區(qū)（北京市、廊坊市、保定市）、環(huán)渤海區(qū)（天津市、秦皇島市、唐山市、滄州市）和冀南區(qū)（石家莊市、衡水市、邢臺市、邯鄲市）。將81個站點中坐落在各區(qū)的所有點的PM2.5的平均濃度作為各個區(qū)濃度值（圖 4）。

分季節(jié)來看，2013年京津冀地區(qū)各區(qū)域PM2.5濃度最高均為冬季，最低的均為夏季。分地區(qū)來看，2013年，年均濃度由高到低依次均為冀南區(qū)、中部核心區(qū)、環(huán)渤海區(qū)、北部屏障區(qū)，各季節(jié)最高的均為冀南區(qū)，最低的為北部屏障區(qū)。2013年春、夏、秋、冬各季節(jié)PM2.5濃度最高地區(qū)和最低地區(qū)的差值分別為 55.45 μg/m3、53.84 μg/m3、90.77 μg/m3和 71.01 μg/m3。2013年北部屏障區(qū)、中部核心區(qū)、環(huán)渤海區(qū)和冀南區(qū)，同一地區(qū)不同季節(jié)PM2.5濃度最高季節(jié)與最低季節(jié)之間差異依次為 35.90 μg/m3、56.25 μg/m3、29.57 μg/m3和 53.07 μg/m3，濃度較高的冀南區(qū)和中部核心區(qū)季節(jié)差異也較大。

3 結論

2013年，京津冀地區(qū)PM2.5濃度由高到低的季節(jié)依次均為冬季＞秋季＞春季＞夏季，京津冀三省市濃度由高到低依次為河北＞天津＞北京，與區(qū)域產業(yè)結構偏向“三高”企業(yè)有密切關系，同時與區(qū)域地勢特點和氣象條件也有關系；京津冀地區(qū)PM2.5濃度隨時間變化明顯，不同季節(jié)波動較大。

京津冀地區(qū)大氣PM2.5濃度的月均值變化大致呈U形分布。1月、2月、12月份PM2.5濃度相對最高；3月份以后，PM2.5濃度開始呈逐步下降趨勢；5—9月份，區(qū)域PM2.5處于“U”字的谷底；10月份后迅速攀升，并長期居高不下。

分地區(qū)來看，2013年年均PM2.5濃度由高到低依次均為冀南區(qū)、中部核心區(qū)、環(huán)渤海區(qū)、北部屏障區(qū)。

參考文獻：

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