青島市大氣顆粒物污染特征及變化規(guī)律

魏巍 張維東

摘要：根據(jù)2015～2017年青島市大氣自動(dòng)站顆粒物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)，對(duì)大氣顆粒物的時(shí)空分布特征進(jìn)行分析。結(jié)果顯示：近幾年青島市大氣顆粒物濃度呈逐年下降趨勢(shì)，但仍超出年均值二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，大氣顆粒物污染以PM2.5為主，復(fù)合型污染特征較為明顯，PM10、PM2.5濃度1月、12月較高、8月較低，PM10濃度4月出現(xiàn)反彈，PM2.5/PM10值呈現(xiàn)冬季最高、春季最低的特點(diǎn);建成區(qū)子站PM10、PM2.5具有明顯的雙峰型日變化特征，建成區(qū)邊緣子站日變化特征不顯著;嶗山區(qū)、城陽(yáng)區(qū)、李滄區(qū)東部顆粒物濃度相對(duì)較低，黃島區(qū)、李滄區(qū)北部濃度較高，空間分布特征明顯。

關(guān)鍵詞：青島市;大氣顆粒物;污染特征;變化規(guī)律

中圖分類號(hào)：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）07-0-01

Abstract： According to the particulate matter monitoring data of Qingdao Atmospheric Automatic Station from 2015 to 2017， combined with geographic information system， the temporal and spatial distribution characteristics of atmospheric particulate matter are analyzed. The results show that the concentration of atmospheric particulate matter in Qingdao has been decreasing year by year， but it still exceeds the annual average secondary standard. The atmospheric particulate matter pollution is mainly PM2.5， and the composite pollution characteristics are more obvious. The concentration of PM10 and PM2.5 is January. The higher the temperature in December and the lower in August， the PM10 concentration rebounded in April， and the PM2.5/PM10 value was the highest in winter and the lowest in spring. The PM10 and PM2.5 in the built-up sub-station had obvious bimodal daily variation. Characteristics， the diurnal variation characteristics of the sub-stations in the built-up area are not significant; the concentration of particulate matter in the eastern part of Laoshan District， Chengyang District and Licang District is relatively low， and the concentration in the northern part of Huangdao District and Lishao District is relatively high， and the spatial distribution characteristics are obvious.

Key words： Qingdao; Atmospheric particulate matter; Pollution characteristics; Variation law

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化水平的提高以及能源消耗的增加，北方地區(qū)霧霾天氣頻發(fā)，空氣污染程度越來(lái)越為人們所關(guān)注，青島市大氣顆粒物也呈現(xiàn)新的污染特征及變化規(guī)律。本文結(jié)合近年來(lái)國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)顆粒物的研究[1-3]，利用多年空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)資料，系統(tǒng)闡明2015年以來(lái)青島市大氣顆粒物的污染特征，深化顆粒物污染認(rèn)識(shí)，闡明時(shí)空演變規(guī)律，以期為青島市的環(huán)境管理決策提供有力的科學(xué)依據(jù)。

1 時(shí)間變化特征

1.1 年際變化

2015-2017年，市區(qū)空氣中PM10、PM2.5濃度分別在76～94?g·m-3 和37～51?g·m-3之間，呈逐年下降趨勢(shì)，但仍連續(xù)三年超出《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）限值要求。以美國(guó)環(huán)境保護(hù)署2006年提出的PM2.5年均濃度標(biāo)準(zhǔn)限值15?g·m-3來(lái)衡量，青島市PM2.5的年均濃度是其2.5～3.4倍。2015-2017年環(huán)境空氣中PM2.5/PM10分別為0.54、0.53、0.49，總體均在0.45以上，與廣州市區(qū)[4]、北京城區(qū)[5]的PM2.5/PM10相當(dāng)（分別為0.59、0.40～0.60）。說(shuō)明青島市大氣顆粒物污染以PM2.5為主，大氣復(fù)合型污染特征較為明顯。這與青島市近年來(lái)機(jī)動(dòng)車保有量大幅增加、能源消耗量較大有關(guān)，有關(guān)數(shù)據(jù)表明，青島市2017年機(jī)動(dòng)車保有量已達(dá)261.45萬(wàn)輛，增長(zhǎng)12.1%。但PM2.5/PM10逐年降低，反映出青島市近年來(lái)在PM2.5污染防治方面采取了積極有效的應(yīng)對(duì)措施。

1.2 月際變化

2015-2017年P(guān)M10、PM2.5月均濃度均呈現(xiàn)明顯的波谷型變化特征，1月（12月）和8月分別為兩種顆粒物平均濃度較高和較低的月份，7月均出現(xiàn)小反彈，與PM2.5不同的是，PM10濃度在4月有明顯反彈，至8月降至最低，然后逐月升高;PM2.5/PM10比值呈現(xiàn)冬季最高，夏、秋季次之，春季最低的特點(diǎn)。這主要是因?yàn)槎緸椴膳?，燃煤量的增加使得顆粒物中水溶性離子及其前體物的濃度升高，同時(shí)冬季靜穩(wěn)等不利氣象條件出現(xiàn)頻率較高，不利于空氣中污染物的稀釋擴(kuò)散;春季青島氣候干燥少雨、多風(fēng)，沙塵（浮塵）天氣出現(xiàn)較為頻繁，使得PM10濃度明顯增加;7、8月為青島市的旅游高峰期，機(jī)動(dòng)車尾氣排放的污染物大量增加，加之夏季日照長(zhǎng)、氣溫高、濕度大，光化學(xué)反應(yīng)尤其活躍，易產(chǎn)生二次氣溶膠[6]，使得夏季PM2.5/PM10值略有升高。此外，冬季污染時(shí)段，空氣中PM2.5和PM10質(zhì)量濃度均明顯升高，特別是PM2.5上升幅度更明顯，表現(xiàn)為PM2.5/PM10值偏高，在1月達(dá)到峰值，可見(jiàn)，PM2.5/PM10值上升是污染時(shí)段的典型特征，與細(xì)顆粒物長(zhǎng)時(shí)間懸浮積聚有關(guān)。

1.3 小時(shí)日變化

對(duì)2015-2017年P(guān)M10、PM2.5小時(shí)濃度進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PM10、PM2.5日變化均具有較明顯的雙峰型特征，第一個(gè)峰值出現(xiàn)在上午7-9時(shí)左右，峰值較明顯，第二個(gè)峰值出現(xiàn)在18-21時(shí)左右，波動(dòng)幅度較小。

通過(guò)對(duì)各站點(diǎn)污染物日變化統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，建成區(qū)子站PM10、PM2.5雙峰型變化特征顯著，但位于建成區(qū)邊緣的點(diǎn)位日變化特征不顯著。污染物日變化特征主要與人類活動(dòng)密切相關(guān)，建成區(qū)人類活動(dòng)頻繁，上下班交通高峰時(shí)間汽車尾氣排放量大，加之早晚大氣邊界層相對(duì)較低，大氣擴(kuò)散能力較弱，導(dǎo)致空氣中污染物濃度迅速升高，而中午大氣擴(kuò)散能力最強(qiáng)，污染物容易擴(kuò)散和稀釋，因此PM10、PM2.5呈現(xiàn)明顯的雙峰型變化。建成區(qū)邊緣人類活動(dòng)較少，污染物排放量小，日變化特征不顯著。

2 空間變化特征

本文結(jié)合地理信息系統(tǒng)，選用sufer軟件對(duì)2015-2017年P(guān)M10、PM2.5濃度空間分布進(jìn)行分析。結(jié)果顯示：嶗山區(qū)、城陽(yáng)區(qū)以及李滄區(qū)

東部顆粒物濃度值相對(duì)較低，黃島區(qū)、李滄區(qū)北部濃度值相對(duì)較高，空間分布特征明顯。

青島市空氣中主要污染物濃度空間分布與城市布局密切相關(guān)，嶗山區(qū)地處嶗山風(fēng)景區(qū)，東、南兩側(cè)靠海，擴(kuò)散條件較好，城陽(yáng)區(qū)南部點(diǎn)位位于嶗山水庫(kù)，處于建成區(qū)邊緣，李滄區(qū)東部北連城陽(yáng)區(qū)，東枕嶗山山脈，人類活動(dòng)均較少，污染源排放量小，空氣中污染物濃度相對(duì)都較低;黃島區(qū)、李滄區(qū)北部污染則相對(duì)較高，究其根本原因主要是這兩區(qū)域所受人為污染源的影響較重：一是工業(yè)污染源較多，一次排放高，李滄石化、黃島石化以及一些熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)排放的污染物明顯影響空氣質(zhì)量;二是近年來(lái)隨著城市化進(jìn)程的加快，拆遷及建筑施工項(xiàng)目逐漸增多，如李滄區(qū)的環(huán)灣綠道工程、大嶗路等多條斷頭路打通工程、永平路茶葉市場(chǎng)拆遷工程等，黃島區(qū)也加大開發(fā)力度，大量建筑工地于2015年底前開工建設(shè)，如科研基地、輕軌改造等，產(chǎn)生大量的汽車尾氣與揚(yáng)塵污染，對(duì)顆粒物濃度有較大影響;三是近年來(lái)青島市推進(jìn)了現(xiàn)代路網(wǎng)重點(diǎn)工程建設(shè)，環(huán)灣路網(wǎng)、中心城區(qū)快速路網(wǎng)的施工均影響到距其較近的空氣點(diǎn)位，如李滄區(qū)北部點(diǎn)位顆粒物濃度受其影響有所升高。

3 結(jié)論

（1）2015年以來(lái)，青島市區(qū)空氣中顆粒物濃度逐年下降，但仍連續(xù)三年超出年均值二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）青島市大氣顆粒物污染以PM2.5為主，大氣復(fù)合型污染特征較明顯，與青島市近年來(lái)機(jī)動(dòng)車保有量大幅增加、能源消耗量較大有關(guān)。

（3）PM10、PM2.5濃度均為1月、12月較高、8月較低，PM10濃度在4月出現(xiàn)反彈，PM2.5/PM10值冬季最高、春季最低。這與冬季污染物排放量大、靜穩(wěn)不利氣象條件頻發(fā)，春季干燥少雨、多揚(yáng)沙浮塵天氣有關(guān)，PM2.5/PM10值上升是污染時(shí)段的典型特征，與細(xì)顆粒物長(zhǎng)時(shí)間懸浮積聚有關(guān)。

（4）建成區(qū)子站PM10、PM2.5具有明顯的雙峰型日變化特征，建成區(qū)邊緣子站日變化特征不顯著。日變化特征與人類活動(dòng)密切相關(guān)，同時(shí)還與大氣擴(kuò)散條件有關(guān)。

（5）嶗山區(qū)、城陽(yáng)區(qū)以及李滄區(qū)東部顆粒物濃度相對(duì)較低，黃島區(qū)、李滄區(qū)北部濃度相對(duì)較高，空間分布特征明顯，與青島市的城市布局密切相關(guān)。

參考文獻(xiàn)

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[6]唐孝炎等.大氣環(huán)境化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1990.343.

收稿日期：2019-03-20

作者簡(jiǎn)介：魏巍（1984-），女，漢族，研究生學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境科學(xué)。