青銅峽市一次大風(fēng)過境天氣對(duì)顆粒物的影響分析

高媛 龔曉麗 侯興祥

摘? ?要：本文利用環(huán)境監(jiān)測(cè)資料和常規(guī)氣象資料，分析2018年5月25～26日的青銅峽市一次大風(fēng)揚(yáng)沙天氣過程中PM2.5和PM10的變化特征。分析風(fēng)前、風(fēng)中、風(fēng)后3個(gè)階段PM10和PM2.5的平均濃度變化規(guī)律，可以得出風(fēng)對(duì)顆粒物具有擴(kuò)散稀釋作用，但是不同粒徑的顆粒物在大風(fēng)前后的變化率不同。根據(jù)PM2.5濃度和風(fēng)速的相關(guān)性分析中，風(fēng)速與PM2.5濃度呈正相關(guān)。通過分析大風(fēng)過境期間大氣顆粒物的變化規(guī)律，為未來空氣污染預(yù)報(bào)預(yù)警提供了參考意義。

關(guān)鍵詞：風(fēng)速? 顆粒物? 相關(guān)性

1? 引言

寧夏回族自治區(qū)青銅峽市大風(fēng)過境天氣出現(xiàn)頻繁，容易形成揚(yáng)沙天氣給公眾生產(chǎn)生活帶來不利影響。因此有越來越多的學(xué)者開始研究沙塵天氣[1]。沙塵天氣分為浮沉、揚(yáng)沙、沙塵暴和強(qiáng)沙塵暴4類，由于沙塵暴和強(qiáng)沙塵暴天氣特征明顯，造成的危害也更大[2]，所以國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)沙塵的研究主要集中在沙塵暴和強(qiáng)沙塵暴兩種，對(duì)揚(yáng)沙或浮沉天氣研究較少[3-4]。2018年5月25～26日，青銅峽市出現(xiàn)了今年強(qiáng)度最大的大風(fēng)揚(yáng)沙天氣。本文基于這次大風(fēng)揚(yáng)沙過程，分析大氣顆粒物濃度隨風(fēng)速發(fā)生過程的變化特征，所得結(jié)論對(duì)今后根據(jù)風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)空氣質(zhì)量具有重要的借鑒作用。

2? 資料和方法

本文采用2018年5月25～26日期間青銅峽市國(guó)家氣象觀測(cè)站常規(guī)觀測(cè)資料，包括能見度、風(fēng)速、平均氣溫和相對(duì)濕度，時(shí)間分辨率為1min;顆粒物濃度資料取自青銅峽市生態(tài)環(huán)境局大氣成分監(jiān)測(cè)站資料，監(jiān)測(cè)站位于生態(tài)環(huán)境局大樓樓頂，樓頂距離地面高度約20m，顆粒物濃度時(shí)間分辨率為5min。

3? 空氣污染氣象條件分析

2018年5月25日6：00～26日21：00，青銅峽市區(qū)天氣狀況為多云，無降水。其中25日14：00～26日13：00，風(fēng)向穩(wěn)定為西北風(fēng)，風(fēng)速均值在2.5m/s以上，該階段定義為風(fēng)中階段;風(fēng)中階段往前推8h，即25日06：00～13：00，定義為風(fēng)前階段;風(fēng)中階段往后延遲8h，即26日14：00～21：00定義為風(fēng)后階段。

根據(jù)青銅峽市青秀園監(jiān)測(cè)站點(diǎn)同步監(jiān)測(cè)到的風(fēng)速、溫度、能見度和相對(duì)濕度數(shù)據(jù)（見表1）可以粗略看出，風(fēng)中平均氣溫和能見度較其他兩個(gè)階段減小，相對(duì)濕度增大。

氣象要素是大氣污染物地面濃度分布的主要影響因子之一[5]，污染物濃度變化和氣象要素的變化有關(guān)[6]。以PM2.5為代表，選取平均風(fēng)速參量進(jìn)行相關(guān)分析，相關(guān)分析見圖1。從擬合函數(shù)可以看出風(fēng)速對(duì)PM2.5質(zhì)量濃度有明顯相關(guān)性，另外Li[7]等和Zhang[8]等人的研究結(jié)果也表明顆粒物濃度受氣象條件影響。

如圖1所示，隨著日平均風(fēng)速的降低，PM2.5濃度呈上升趨勢(shì)。這是因?yàn)轱L(fēng)對(duì)PM2.5的水平擴(kuò)散有著很大的影響，風(fēng)速越大越可以有效輸送擴(kuò)散PM2.5。

4? 風(fēng)前、風(fēng)中、風(fēng)后階段大氣顆粒物平均濃度變化

PM2.5、PM10濃度在三個(gè)階段的變化情況如表2。

由表2可知，PM2.5和PM10均表現(xiàn)為大風(fēng)過程前和大風(fēng)過程后濃度較高，大風(fēng)過程中濃度較低，因?yàn)榇箫L(fēng)過程中風(fēng)速較大，空氣污染物擴(kuò)散條件較好，使得顆粒物隨風(fēng)遷移到下風(fēng)方向，本地顆粒物濃度降低。

由于顆粒物粒徑不同，PM2.5屬于細(xì)粒子，PM10粒徑相對(duì)較大，在大風(fēng)過程中地面上的灰塵、沙粒等粗粒子會(huì)被卷積到空氣中，所以相比PM2.5，PM10在大風(fēng)過程中的變化率稍低。PM2.5由于質(zhì)量較小，不容易在風(fēng)后迅速沉降，所以風(fēng)后濃度仍迅速增大;PM10質(zhì)量較大，相比起來容易沉降，所以在風(fēng)后濃度增長(zhǎng)較慢。

5? 結(jié)語

在沒有降水的大風(fēng)天氣過程中，通過分析大風(fēng)期間風(fēng)速與PM2.5濃度的關(guān)系，可以得出風(fēng)對(duì)PM2.5的水平擴(kuò)散有著很大的影響，風(fēng)速越大越可以有效輸送擴(kuò)散PM2.5，致使PM2.5濃度下降。

通過分析大氣污染物監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)和風(fēng)速數(shù)據(jù)可以看出：大風(fēng)可以有效降低顆粒物濃度，但是不同粒徑的顆粒物在風(fēng)前、風(fēng)中、風(fēng)后的變化率并不相同。由于大風(fēng)過程中地面上的灰塵、沙粒等粗粒子會(huì)被卷積到空氣中，所以PM10變化率稍低于PM2.5;風(fēng)后PM2.5由于質(zhì)量較小，不容易迅速沉降，而PM10質(zhì)量較大，相比起來沉降速度更快，所以PM10在風(fēng)后濃度增長(zhǎng)低于PM2.5。

上述結(jié)果可以對(duì)大風(fēng)天氣過程期間空氣污染條件的模式預(yù)報(bào)預(yù)警有借鑒參考意義[9]，有利于預(yù)判大風(fēng)過程期間的污染物濃度變化，對(duì)空氣污染的防治具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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