重慶沙坪壩區(qū)顆粒物污染特征分析

沈艷艷，潘力旌，肖楚

(1.重慶市沙坪壩區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，重慶 401331；2.后勤工程學院 化學與材料工程系，重慶 401311)

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重慶沙坪壩區(qū)顆粒物污染特征分析

沈艷艷1，潘力旌1，肖楚2

(1.重慶市沙坪壩區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，重慶 401331；2.后勤工程學院 化學與材料工程系，重慶 401311)

利用2014年1月至2015年12月重慶沙坪壩高家花園國控點實時發(fā)布的顆粒物污染監(jiān)測數(shù)據(jù)，對PM10和PM2.5達標情況、兩者之間關(guān)系相關(guān)性和影響因素進行了分析。結(jié)果表明，重慶沙坪壩區(qū)PM10日均質(zhì)量濃度范圍為0.009～0.324 mg/m3、均值為0.102 mg/m3、超標率為16.3%，PM2.5日均質(zhì)量濃度范圍為0.006～0.262 mg/m3、均值為0.069 mg/m3、超標率為31.6%。2015年顆粒物濃度同比2014年有大幅下降。PM10與PM2.5質(zhì)量濃度存在明顯的周期性和正相關(guān)性，其來源相同或者相關(guān)。β值高于全國平均水平，區(qū)域PM2.5中二次污染所占比重較大。

PM10；PM2.5；污染特征；重慶沙坪壩

顆粒物是大氣中的固體或液體顆粒狀物質(zhì)。根據(jù)粒徑大小可以分為細顆粒物、可吸入顆粒物等。細顆粒物又稱PM2.5，指空氣動力學當量直徑小于2.5 μm的顆粒物?？晌腩w粒物又稱PM10，指空氣動力學當量直徑小于2.5 μm的顆粒物。顆粒物特別是細顆粒物粒徑小、比表面積大，能夠吸附大量的有毒有害物質(zhì)，并且影響能見度，對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量帶來巨大的影響[1-5]。

重慶市是中央直轄市，是國務(wù)院定位的國際大都市，國家實施西部大開發(fā)和長江經(jīng)濟帶西部地區(qū)的核心增長極。沙坪壩區(qū)處于重慶主城西南部，面積396.2 km2。隨著沙坪壩區(qū)城市化和工業(yè)化，區(qū)域空氣質(zhì)量出現(xiàn)了一定的變化，目前未見大氣顆粒污染物污染特征相關(guān)研究報告。基于此，本研究通過對沙坪壩區(qū)的國控自動監(jiān)測站實時發(fā)布的顆粒物監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和研究，揭示該地區(qū)大氣顆粒物污染特征。

1 數(shù)據(jù)采集和樣品分析

1.1 數(shù)據(jù)來源

重慶市沙坪壩區(qū)的地面國控自動監(jiān)測站實時發(fā)布的PM10、PM2.5的監(jiān)測數(shù)據(jù)。自動監(jiān)測站使用的是β射線法在線采樣器，β射線吸收是根據(jù)采集在濾膜上的細顆粒物對β射線的吸收隨著其濃度的增加而變大，從而測量顆粒物的濃度[6]。

1.2 監(jiān)測點地理位置

監(jiān)測點位于沙坪壩區(qū)高家花園，周邊為重慶大學、重慶大學家屬區(qū)及其他居民小區(qū)。

2 結(jié)果與討論

2.1 PM10和PM2.5日均質(zhì)量濃度

沙坪壩區(qū)2014年1月至2015年12月環(huán)境空氣PM10、PM2.5質(zhì)量濃度統(tǒng)計見表1，超標情況見表2。

表1 重慶沙坪壩區(qū)PM10、PM2.5日均質(zhì)量濃度值統(tǒng)計

由表1可知，2014年P(guān)M10、PM2.5日均值分別為0.113 mg/m3、0.080 mg/m3；2015年P(guān)M10、PM2.5日均值分別為0.090 mg/m3、0.058 mg/m3。

對照《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB 3095—2012)中二級標準中，PM10、PM2.5日均濃度標準限值分別為0.150 mg/m3、0.075 mg/m3。由表2可知，重慶沙坪壩區(qū)在2014年P(guān)M10、PM2.5的超標率為22.0%、43.1%，最大超標倍數(shù)為2.16、3.49；在2015年P(guān)M10、PM2.5的超標率為10.5%、19.9%，最大超標倍數(shù)為2.08、2.93。由此可見，重慶沙坪壩區(qū)大氣顆粒物污染較為嚴重，特別是細顆粒物，2014年超標率達到43.1%；但同時可以看到，近年隨著各級政府部門對環(huán)境保護的重視和各種節(jié)能減排措施的實行，2015年P(guān)M10、PM2.5的超標率不到2014年的一半。

表2 重慶沙坪壩區(qū)PM10、PM2.5污染程度統(tǒng)計

2.2 PM10和PM2.5濃度的變化規(guī)律

重慶沙坪壩區(qū)2014年1月至2015年12月兩年間大氣顆粒物質(zhì)量濃度變化情況如圖1所示。

總體上PM10和PM2.5兩者濃度分布線形狀相似，濃度的同步性較強。2014年1月至3月、10月中下旬至12月底，顆粒物濃度均較高；4月份至10月中上旬顆粒物濃度相對較低。主要原因為1月至3月、10月至12月區(qū)域靜風頻率高、大氣降雨少，不利于污染物擴散、顆粒物沉降；地面溫度偏低、易出現(xiàn)逆溫層，促使污染加重。4月至10月度重慶地區(qū)多雨、高溫，顆粒物很容易擴散和沉降，致使顆粒物濃度相對較低。在5月7日至9日PM10出現(xiàn)了異常高值，最高濃度達到了0.284 mg/m3，而PM2.5增高不顯著，并且在該段時間內(nèi)未出現(xiàn)異常的氣候，出現(xiàn)高濃度的PM10值得探討。另外，顆粒物濃度呈現(xiàn)明顯的周期性，在濃度較高的時段變化周期約為1個月，濃度較低時段為10～15 d。

圖1 重慶市沙坪壩區(qū)2014—2015年P(guān)M10 和 PM2.5濃度變化Fig.1 Mass concentrations of PM10 and PM2.5 in Shapingba District of Chongqing from January 2014 to December 2015

對比2014年，2015年P(guān)M10和PM2.5的濃度總體出現(xiàn)下降。2015年除1月、2月濃度較高，其余月份PM10和PM2.5的濃度變化均較為平緩，未出現(xiàn)大的波動，特別是10月中旬以后PM10和PM2.5未出現(xiàn)明顯的增加，同比2014年有大幅下降。2015年10月中旬以后同比值下降，與幾年來各級政府部門重視環(huán)保、廣大群眾積極參與環(huán)保有很大的關(guān)系，同時也說明了不利的氣候條件不是大氣污染的根本原因。

2.3 PM10和PM2.5相關(guān)性分析

通過對PM10與PM2.5質(zhì)量濃度相關(guān)性進行分析，對探究顆粒物來源及構(gòu)成有重要意義。對2014年和2015年的PM10與PM2.5的質(zhì)量濃度進行回歸分析，如圖2所示。

2014年P(guān)M10與PM2.5的線性擬合方程為ρ(PM2.5)= 0.7792ρ(PM10)-0.0081(R2=0.9065，R=0.9521)，

圖2 PM10與PM2.5質(zhì)量濃度相關(guān)性Fig.2 Correlation between mass concentrations of PM10 and PM2.5

對應(yīng)的β值(ρ(PM2.5)/ρ(PM10)稱為β值)為0.708。2015年的線性擬合方程為ρ(PM2.5)= 0.6934ρ(PM10)-0.0049(R2=0.8673,R=0.9313)，對應(yīng)的β值(ρ(PM2.5)/ρ(PM10) )為0.644。根據(jù)研究報道[7]，全國161個大中城市PM10與PM2.5線性擬合方程的相關(guān)系數(shù)為0.86、β的均值為0.591，說明重慶沙坪壩區(qū)兩者的同步性更強、其來源相同或者相關(guān)，β值高說明區(qū)域二次污染較為全國平均水平嚴重。

3 結(jié)論

(1)2014年1月至2015年12月重慶沙坪壩區(qū)大氣環(huán)境監(jiān)測結(jié)果表明，PM10與PM2.5日均質(zhì)量濃度的均值相對《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB 3095—2012)二級標準的超標率分別為16.3%、31.6%。重慶沙坪壩區(qū)大氣顆粒物污染較為嚴重，特別是PM2.5。

(2)2014年1月至3月、10月中下旬至12月底，PM10和PM2.5濃度均較高；2015年顆粒物濃度總體出現(xiàn)下降。2015年除1月、2月濃度較高，其余月份PM10和PM2.5的濃度變化不大，特別是10月以后PM10和PM2.5未出現(xiàn)明顯的增加，同比2014年有大幅下降。PM10與PM2.5質(zhì)量濃度存在明顯的周期性，在濃度較高的時段變化周期約為1個月，濃度較低時段為10～15 d。

(3)重慶沙坪壩區(qū)PM10與PM2.5存在明顯的正相關(guān)性，其來源相同或者相關(guān)。2014年、2015年β值分別為0.708、0.644，較全國平均水平高，說明區(qū)域PM2.5中二次污染所占比重較大。

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Pollution Characteristics of PM10and PM2.5in Shapingba District of Chongqing

SHEN Yan-yan1, PAN Li-jing1, XIAO Chu2

(1.Environmental Monitoring Station of Shapingba District of Chongqing, Chongqing 401331, China; 2.Dept. of Chemistry & Material Engineering, Logistical Engineering University, Chongqing 401311, China)

The paper analyzes the standard reaching status, relativity and influence factors of PM10and PM2.5by utilizing the real-time data published by Garden Gao national control sites from January 2014 to December 2015. The results showed that mass concentrations of PM10varied between 0.009 mg/m3and 0.324 mg/m3with the average value of 0.102 mg/m3and over-standard rate of 16.3%; and respectively, the corresponding data of PM2.5were 0.006 mg/m3, 0.262 mg/m3, 0.069 mg/m3, and 31.6%. The mass concentration of particulate matter in 2015 dropped significantly compared to that in 2014. The mass concentrations of PM10and PM2.5had significant periodicity and positive correlation, which indicated the sources of them were the same or related. The value of β was higher than the national average value, while the regional PM2.5mainly came from secondary pollution.

PM10; PM2.5; pollution characteristics; Shapingba District of Chongqing

2016-12-06

沈艷艷(1980—)，女，工程師，主要研究方向為環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境管理，E-mail：446976950 @qq.com

肖楚(1979—)，男，講師，碩士，主要從事環(huán)境化學、分析化學教學與科研，E-mail：12651975@qq.com

10.14068/j.ceia.2017.04.019

X831

A

2095-6444(2017)04-0085-03