日照2016-2017年PM2.5時空分布特征[1]

李 斌 董 靜

（山東省日照市氣象局 山東日照 276826）

引言

大氣成分觀測是綜合氣象觀測的組成部分，是對一定范圍內大氣化學成分和相關物理特性等進行長期、穩(wěn)定、持續(xù)的觀察和測定，為評估研究大氣成分變化對天氣、氣候、環(huán)境以及人體健康的影響等提供可靠的基礎資料。大氣成分觀測業(yè)務可分為大氣本底觀測業(yè)務、基本大氣成分觀測業(yè)務和環(huán)境氣象觀測業(yè)務三類。大氣氣溶膠觀測是環(huán)境氣象觀測的一種，是指懸浮在大氣中固態(tài)和液態(tài)微粒共同組成的多相體系，實際工作中，也將大氣中粒徑小于100μm 的懸浮固態(tài)或液態(tài)微粒稱為氣溶膠，大氣中氣溶膠測量內容一般包括：氣溶膠的質量濃度、數(shù)濃度及其它們的粒徑分布、氣溶膠單顆粒的形態(tài)等物理特性參數(shù)。氣溶膠質量濃度是單位體積大氣中所含氣溶膠的質量，單位為毫克每立方米（mg/m3）。根據(jù)中國氣象局觀測司《關于新建氣溶膠質量濃度觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳的函》（氣測函〔2015〕30 號）要求，自2015 年4 月1 日00 時（世界時）開始，日照國家基本氣象站（以下簡稱日照站）等山東省新建的11 個氣溶膠質量濃度觀測站開始運行并上傳觀測數(shù)據(jù)。

瞿德業(yè)[1]等人對蘭州市城區(qū)空氣氣溶膠中PM2.5 和PM10 污染狀況進行了分析，朱倩茹[2]等人對廣州PM2.5 污染特征及影響因素進行分析，李云婷、胡浩偉、蔡坤等[3-14]人也根據(jù)各地PM2.5觀測數(shù)據(jù)對空氣質量狀況進行分析。本文根據(jù)日照國家基本氣象站氣溶膠觀測數(shù)據(jù)，對日照市2016-2017 年PM2.5 時空分布特征進行分析，并和日照市環(huán)保局所屬監(jiān)測點觀測數(shù)據(jù)進行比對。

1 日照PM2.5 質量濃度觀測資料與方法

1.1 日照PM2.5 質量濃度觀測地點

日照市地處山東東南沿海，屬魯東丘陵，總的地勢背山面海，略向東南傾斜，山地、丘陵和平原相間分布。近年來日照經(jīng)濟發(fā)展迅速，城市化進程加快，能源結構不斷調整，大量各行業(yè)企業(yè)上馬，PM2.5 數(shù)據(jù)不斷變化。

日照站新站址位于日照市東港區(qū)秦樓街道辦事處陶家村西（郊區(qū)），經(jīng)度為119°33′E，緯度為35°28′N，2015 年遷站，觀測場拔海高度為64.4m，四周有綠色植被，北邊有小山，無明顯建筑物遮擋，視野開闊，觀測場探測環(huán)境符合國家規(guī)范要求。使用的觀測儀器為安徽藍盾公司生產(chǎn)的β 射線法氣溶膠質量濃度監(jiān)測儀。日照環(huán)保局PM2.5 觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測點位于日照市區(qū)市政府廣場、日照環(huán)境監(jiān)測站、日照港務局三個地方。

1.2 資料和方法

所用的資料為2016-2017 年日照國家基本氣象站PM2.5 觀測資料和日照環(huán)保局所轄監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)。日照站共收集17544個觀測樣品。采用統(tǒng)計的方法對日照2016-2017 年PM2.5 數(shù)據(jù)進行分析得出結論。

2 結果與分析

2.1 日照PM2.5 最小值分析

圖1 日照2016-2017 年PM2.5 最小值出現(xiàn)次數(shù)

圖1 為日照2016-2017 年PM2.5 最小值出現(xiàn)次數(shù)，橫坐標為時，縱坐標為出現(xiàn)次數(shù)。觀測結果顯示，日照2016-2017 年PM2.5 最低值為1mg/m3，共出現(xiàn)371 次，從圖1 中可以看出，最小值分布規(guī)律性不強，雜散分布，一天中每個時間段都出現(xiàn)過最小值，以清晨7 時左右和傍晚19 時左右為最多，分別為22 次、20次，夜里2 時左右和中午13 時左右為最少，分別為11 次、10 次。

2.2 日照PM2.5 最大值分析

圖2 日照2016-2017 年PM2.5 最大值出現(xiàn)次數(shù)

圖2 為日照2016-2017 年PM2.5 最大值出現(xiàn)次數(shù)，橫坐標為時，縱坐標為出現(xiàn)次數(shù)。觀測結果顯示，日照2016-2017 年PM2.5 最高值為453.4mg/m3，出現(xiàn)在2016 年12 月20 日凌晨3時，次高值為439mg/m3，出現(xiàn)在2016 年12 月20 日凌晨4 時，圖2 為日照2016-2017 年PM2.5 監(jiān)測值超過300mg/m3的出現(xiàn)次數(shù)，共計46 次，超過400mg/m3有3 次，都出現(xiàn)于2016 年12 月20 日，300—400mg/m3的有43 次，由圖可知，除17 時，每個時間段都出現(xiàn)過最大值，下半夜凌晨次數(shù)最多，3-6 時比較集中，然后空氣質量逐漸變好，白天最大值出現(xiàn)次數(shù)減少，傍晚至上半夜最高值出現(xiàn)的次數(shù)較少。

2.3 日照PM2.5 各月平均值分析

圖3 日照2016-2017 年PM2.5 各月平均值

圖3 為日照2016-2017 年PM2.5 各月平均值，橫坐標為月份，縱坐標為平均值（單位為mg/m3）。觀測結果顯示，日照PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)全年各月變化規(guī)律明顯，呈現(xiàn)雙峰單谷型，1 月平均值最高，為84.30mg/m3，然后逐漸下降，8 月平均值最低，為27.29mg/m3，而后開始逐漸上升。一年中冬季（包括12 月、1 月、2 月）平均值最高，為76.41mg/m3，夏季（包括6 月、7 月、8 月）最低，為36.43mg/m3。全年平均值為46.21mg/m3，6-10 月平均值均低于全年平均值，其它各月都高于全年平均值。

圖4 日照2016-2017 年PM2.5 各月平均值

圖4 為日照市環(huán)保局所轄環(huán)境監(jiān)測站觀測的日照2016-2017 年PM2.5 各月平均值，橫坐標為月份，縱坐標為平均值（單位為mg/m3），觀測結果顯示，日照PM2.5 監(jiān)測數(shù)據(jù)全年變化規(guī)律明顯，呈現(xiàn)雙峰單谷型，1 月平均值最高，為101.00mg/m3，然后逐漸下降，8 月平均值最低，為23.50mg/m3，而后開始逐漸上升。雖然和日照國家基本氣象站觀測數(shù)據(jù)差異較大，但分析規(guī)律基本相同，都為雙峰單谷型。

2.4 日照PM2.5 各時平均值

圖5 日照2016-2017 年PM2.5 各時平均值

圖5 為日照2016-2017 年PM2.5 各時平均值，橫坐標為時，縱坐標為平均值（單位為mg/m3），觀測結果顯示，一日中各時平均值分布規(guī)律明顯，各時平均值都在47.0mg/m3 以上，9 時左右平均值最高，逐漸降低，17 時左右達到最低，而后逐漸上升，最高平均值和最低平均值差別不是很大。

結語

（1）日照2016-2017 年PM2.5 最小值為1mg/m3，最大值為mg/m3，，1 月平均值最高，全年月份平均值為46.21mg/m3，各時平均值超過47.0mg/m3，日照站和環(huán)保局環(huán)測資料分析規(guī)律基本相同，同為雙峰單谷型。

（2）夜間凌晨出現(xiàn)較高值的概率高，主要與天氣有關，晝夜間的垂直溫差變化明顯，當?shù)孛娓叨雀哂诟呖諟囟葧r，地面的空氣容易上升，污染物容易被帶到高空擴散，當?shù)孛鏈囟鹊陀诟呖諟囟葧r，天空中就形成了逆溫帶，這個逆溫層就像一個大蓋子一樣壓在地面上空，使地面空氣不能上升，空氣中的各種污染物就不能擴散。一般在夜間，早晨和傍晚也容易出現(xiàn)逆溫層，所以在這些時間里空氣最污濁，白天太陽出來后，地面溫度迅速上升，逆溫層就會逐漸消散，于是污染物能很快擴散。另外，市區(qū)部分企業(yè)排放污染物也容易提高PM2.5 數(shù)值。

（3）日照市氣象部門和環(huán)保部門氣溶膠觀測站點少，布局不合理。部分觀測站點附近空氣清新，四周無高污染企業(yè)污染物排放，而空氣質量差的日照經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)、嵐山區(qū)臨港企業(yè)集中區(qū)則無觀測站點。觀測儀器設備、觀測數(shù)據(jù)處理執(zhí)行規(guī)范、觀測方法的不同也引起觀測數(shù)據(jù)的差異。

（4）由于氣象部門PM2.5 觀測時間較短，樣本資料少，影響到分析結果的普遍性，對于日照市PM2.5 時空分布特征規(guī)律分析需要進一步探討。