安陽市高層次住宅不同高度處環(huán)境空氣中PM10含量變化規(guī)律研究

張濤

摘? 要：該文研究了高層次住宅不同高度處環(huán)境空氣中PM10含量變化規(guī)律。研究表明，不同高度處環(huán)境空氣中PM10含量受大氣穩(wěn)定度影響較大。距地面最近處，PM10含量最高;距地面最高處，PM10含量較低。環(huán)境空氣中PM10含量隨樓層高度的不斷增加而濃度有較大變化。在冬季晴天、風速較高條件下，環(huán)境空氣中PM10含量隨樓層高度的增加在一定距離范圍內(nèi)呈下降趨勢，具體高度受諸多方面因素影響，在不同地區(qū)、不同城市、不同市區(qū)甚至不同小區(qū)都有差異，因此，安陽地區(qū)PM10含量變化規(guī)律主要是由當?shù)匚廴疚镎鳑Q定的。

關(guān)鍵詞：樓層高度? 環(huán)境空氣? PM10

中圖分類號：X831 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）04（a）-0040-02

PM10是環(huán)境空氣中常見污染因子之一，對人體健康的影響多有報道。環(huán)境空氣中的PM10可通過呼吸道進入人體，主要蓄積在人體心、肺、血管、大腦等處，將損害呼吸系統(tǒng)、造血系統(tǒng)引起一系列臨床癥狀。PM10污染對孕婦、嬰幼兒健康影響很大。受PM10污染的兒童容易引起哮喘，老年人容易引起肺栓導致死亡。在環(huán)境空氣中，不同垂直高度處污染物含量是不同的。為此，我們開展了高層次住宅不同樓層高度處環(huán)境空氣中PM10含量變化規(guī)律研究。

1? 實驗方法

1.1 監(jiān)測點位的布設

經(jīng)對安陽市區(qū)高層建筑現(xiàn)場勘查，選擇以安陽市網(wǎng)通公司辦公大樓（高約120m）為監(jiān)測對象。安陽市區(qū)冬季主導風向為北風，安陽市網(wǎng)通公司樓向為南北走向，在網(wǎng)通公司辦公大樓各樓層西陽臺布設監(jiān)測點位，監(jiān)測樓層為1層、3層、5層、7層、10層、15層共計6個監(jiān)測點位。

1.2 監(jiān)測方法及分析儀器

具體情況見表1。

1.3 監(jiān)測時間

2018年12月26～30日，采樣時間不少于18h，連續(xù)監(jiān)測5天。采樣時間為早6：00點～晚24：00點。監(jiān)測同時記錄地面氣溫、氣壓、風向、風速等氣象要素。

1.4 質(zhì)量控制措施

采樣儀測量前后進行流量校準，樣品實驗室分析做10%加標回收試驗和質(zhì)控樣品，實驗測定結(jié)果合格。

2? 結(jié)果與討論

在監(jiān)測期間，12月26日、27日天氣、風速等氣象因素較一致，12月28日、29日、30日天氣、風速等氣象因素較一致，因此將12月26日、27日監(jiān)測結(jié)果作為一組，28日、29日、30日監(jiān)測結(jié)果作為一組，分別討論兩種天氣條件下不同樓層高度處環(huán)境空氣中PM10含量變化規(guī)律。監(jiān)測結(jié)果見表2，氣象條件見表3，樓層高度對應PM10的變化趨勢見表4。

陰天、霧、風速較低氣象條件不同樓層處PM10濃度變化規(guī)律分析如下。

由表3可知，12月26日、27日，天氣情況較一致，均為陰天、霧，形成逆溫層。風速較低，范圍為1.8～2.2m/s。由表3、表4表明，在風速較低情況下，由于逆溫層的存在，大氣穩(wěn)定度較好，不利于污染物的擴散，監(jiān)測期間不同樓層高度處環(huán)境空氣中PM10含量變化規(guī)律較一致。

（1）在1層處，環(huán)境空氣中PM10含量范圍為0.457～0.30

9mg/m3。從近地面到距地面10m處，環(huán)境空氣中PM10含量上升。通常認為PM10來自工業(yè)排放、烹飪排放、大風天氣導致?lián)P塵、汽車尾氣也會造成PM的產(chǎn)生。安陽市在冬季是以煤為主要能源的城市，安陽市TSP二重源解析結(jié)果表明，燃煤塵是安陽市第二大污染源類[1]。在采暖季其貢獻值為162.40μg/m3，分擔率為24%?？梢?，安陽市煤煙塵污染嚴重，一部分漂浮于大氣，一部分沉降到地面。以上因素，均在一定程度是增加了地面揚塵中PM10含量。近地面處，總懸浮顆粒物污染較重，使得近地面環(huán)境空氣中PM10含量較高。

（2）從7～15層處，環(huán)境空氣中PM10含量基本呈現(xiàn)出隨樓層高度的增加，PM10含量有上升趨勢。12月26日、27日，7層處環(huán)境空氣中PM10濃度分別為0.484～0.472mg/m3，15層處境空氣中PM10濃度分別0.631～0.601mg/m3。張仁健、王明星等人[2]對北京冬春季氣溶膠化學成分及其譜分布研究表明，大部分元素在47m高度的濃度要大于6m高度的，這些元素有Al、Si、K、Ca、Ti、V、Cr、Fe、Ni、Cu、As、Se、Br、Pb等。兩次觀測的比值在1～2.8之間。這與該研究的結(jié)果是一致的。監(jiān)測的12月26日、27日，均為陰天，有霧，且風速較低，大氣穩(wěn)定度較好，不利于空氣中污染物的擴散。張仁健等人[2]的研究表明，30～40m高的煙囪排放的污染物在40～50m高度最大，隨風力不同，而向下游擴散。高架源排放的污染物在大氣中隨風擴散的軌跡是拋物線形，且隨著向地面的降落，濃度逐漸稀釋降低。高架源排放的污染物彌散在空氣中，其中的細粒子不易降落到地面，發(fā)生復雜的大氣物理化學變化過程。大氣穩(wěn)定度較好的逆溫天氣，有利于細粒子的抬升。這些因素都使得在一定高度范圍內(nèi)使得距地面距離越高，環(huán)境空氣中PM10含量上升。

（3）樓層在15層處，環(huán)境空氣中PM10含量下降。周明煜等[3]的研究表明，北京市在120m以下有充分的垂直和水平湍流交換，120～280m相對較弱。這表明距地面120m處是大氣層流運動的一個分界面。安陽市環(huán)境空氣中PM10在離地面120m處低于100m處，可能是由于近地面大氣中有較少的PM10能夠達到距地面120m高空處。徐宏輝等人[4]的研究表明，某些金屬元素在80m的濃度高于8m和240m，例如Al、Fe、Mg、Ca、Ba、Sr、Zr、Na等。該研究中，監(jiān)測的12月26日、27日PM10在1層的濃度高于3層和15層，與徐宏輝等人[4]的研究結(jié)果有著相似性。

3? 結(jié)語

冬季，陰天有霧，且風速較低的情況下，大氣中容易形成逆溫層。在1層處，環(huán)境空氣中PM10含量較高。7～15層處環(huán)境空氣中揚塵較少，環(huán)境空氣中PM10含量下降。環(huán)境空氣中PM10含量基本呈現(xiàn)出隨樓層高度的增加，PM10含量有上升趨勢。具體高度受諸多方面因素影響，在不同地區(qū)、不同城市、不同市區(qū)甚至不同小區(qū)都有差異。這跟灰塵密度、周圍建筑高度和氣流湍流特性都有關(guān)系。因此安陽地區(qū)PM10的垂直分布特征主要由當?shù)氐奈廴咎卣鳑Q定的。

參考文獻

[1] 安陽市環(huán)境保護監(jiān)測中心站.安陽市大氣顆粒物來源解析[Z].2003.

[2] 張仁健，王明星，張文，等.北京冬春季氣溶膠化學成分及其譜分布研究[J].氣候與環(huán)境研究，2000，5（1）：6-11.

[3] 周明煜，姚文清，徐祥德，等.北京城市大氣邊界層低層垂直動力特征及其污染物濃度關(guān)系的研究[J].中國科學（D輯），2005，35（增刊）：20-30.

[4] 徐宏輝，王躍思，溫天雪，等.北京市大氣氣溶膠中金屬元素的粒徑分布和垂直分布[J].環(huán)境化學，2007，26（5）：675-679.