伊寧市冬季PM_2.5和PM₁₀時(shí)空變化特征

辜天軍

摘? 要：該文基于2020年冬季伊寧市PM2.5、PM10監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計(jì)方法，研究分析了伊寧市PM2.5和PM10的時(shí)空變化特征。結(jié)果表明：伊寧市冬季PM2.5和PM10污染較重，分別超標(biāo)1.4倍和0.5倍。冬季不同月份大氣顆粒物濃度存在較明顯差異，2月濃度最低，在空間分布上大氣顆粒物濃度總體呈北高南低的特征。PM2.5/PM10平均為0.79，PM2.5對(duì)PM10的貢獻(xiàn)較大。

關(guān)鍵詞：冬季? ?大氣顆粒物? ?時(shí)空變化? ?貢獻(xiàn)

中圖分類號(hào)：X24? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）07（a）-0081-03

Abstract： Based on the monitoring data of PM2.5 and PM10 in Yining City in the winter of 2020， this paper studies and analyzes the temporal and spatial variation characteristics of PM2.5 and PM10 in Yining City by using statistical methods. The results show that PM2.5 and PM10 are seriously polluted in winter， exceeding the standard by 1.4 times and 0.5 times respectively. There are obvious differences in atmospheric particulate matter concentration in different months in winter， and the concentration is the lowest in February. In terms of spatial distribution， the atmospheric particulate matter concentration is generally high in the north and low in the south. The average pm2.5/pm10 is 0.79， and PM2.5 makes a great contribution to PM10.

Key Words： Winter; Atmospheric particulate matter; Temporal and spatial variation; Contribution

大氣細(xì)顆粒物（PM2.5）污染是近年來社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。大氣顆粒物具有成分復(fù)雜、來源廣泛的特點(diǎn)，不僅通過消光作用降低大氣能見度，而且對(duì)人體健康產(chǎn)生重要影響[1-2]。目前，對(duì)大氣顆粒物PM2.5 和PM10理化性質(zhì)、來源解析、氣候效應(yīng)和健康效應(yīng)等重要問題已開展了大量研究，國(guó)內(nèi)研究人員圍繞京津冀、四川盆地和汾渭平原等重點(diǎn)區(qū)域大氣顆粒物污染問題，在顆粒物時(shí)空分布特征、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源消費(fèi)、交通運(yùn)輸與大氣顆粒物污染關(guān)系等多個(gè)方面進(jìn)行了探索分析[3-5]。隨著西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)加快發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，位于新疆伊犁河谷地區(qū)的伊寧市空氣污染問題受到越來越多的關(guān)注，已成為影響居民生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。

按照“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”三年行動(dòng)計(jì)劃工作要求，伊寧市在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)、改變交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)以及工業(yè)污染治理、揚(yáng)塵綜合管控等大氣污染防治工作中，實(shí)施了一系列工程、技術(shù)和管理措施，取得了一定成效。該研究基于2020—2021年冬季大氣顆粒物PM2.5和PM10監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了大氣顆粒物時(shí)空變化規(guī)律，提出了大氣污染防治存在的問題和相關(guān)防治建議，為下一步大氣污染治理攻堅(jiān)行動(dòng)提供了科學(xué)技術(shù)支撐。

1? 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

伊寧市地處新疆伊犁河谷盆地中央，地理坐標(biāo)為北緯43°50′～44°09′、東經(jīng)80°04′～81°29′之間。東連伊寧縣，西鄰霍城縣，南瀕伊犁河，北依科古爾琴山。市域總面積644.01 km2，建成區(qū)面積122 km2。伊寧市屬北溫帶大陸性氣候，四季分明，日照充足，年均氣溫10.5 ℃，年均降水量245 mm，無霜期190 d，年均日照3 080 h。

1.2 數(shù)據(jù)來源

環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來源于伊寧市城區(qū)3個(gè)國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站（http：//183.203.223.83：85/aqi/），時(shí)間范圍為2020年12月1日至2021年2月27日。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

PM2.5、PM10日平均值指24 h 中各小時(shí)濃度算術(shù)平均值。PM2.5和PM10的月、季平均質(zhì)量濃度按照《環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（HJ 663—2013）由日均值計(jì)算得到。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和圖表繪制采用Excel 2010軟件。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，對(duì)地級(jí)及以上城市，環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)采用城市空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，伊寧市3個(gè)國(guó)控站點(diǎn)都集中于市區(qū)。該研究基于2020年12月1日至2021年2月27日伊寧市國(guó)控城市點(diǎn)的PM2.5、PM10質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析方法，探討伊寧市大氣污染物的時(shí)空分布特征。

2? 結(jié)果與分析

2.1 伊寧市大氣顆粒物PM2.5和PM10濃度總體變化

2020年12月1日至2021年2月27日，伊寧市城區(qū)冬季PM2.5和PM10平均濃度分別為85 μg/m3和103 μg/m3，分別超過國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（PM2.5為35 μg/m3和PM10為70 μg/m3）1.4倍和0.5倍，說明冬季伊寧市城區(qū)大氣顆粒物污染較重，以PM2.5污染最突出。從整個(gè)冬季PM2.5和PM10日平均濃度分布看（見圖1），伊寧市城區(qū)細(xì)顆粒物（PM2.5）及可吸入顆粒物（PM10）質(zhì)量濃度范圍分別為9～286 μg/m3和16～331 μg/m3，其中PM2.5有39 d超標(biāo)，超標(biāo)率43%，PM10有17 d超標(biāo)，超標(biāo)率19%。

伊寧市PM2.5日平均質(zhì)量濃度主要分布區(qū)間為25～100 μg/m3，占樣本總數(shù)的62.2%，其中PM2.5日平均質(zhì)量濃度出現(xiàn)頻率最高的區(qū)間為25～50 μg/m3，樣本總數(shù)的27.8%。PM2.5日均質(zhì)量濃度大于200 μg/m3，即達(dá)到重度污染及以上級(jí)別的天氣出現(xiàn)頻率較低，占整個(gè)冬季的6.7%。PM2.5日平均濃度質(zhì)量濃度分布接近對(duì)數(shù)正態(tài)分布。

2.2 冬季PM2.5和PM10濃度月際變化特征

研究時(shí)段內(nèi)伊寧市城區(qū)各月PM2.5和PM10質(zhì)量濃度由高到低順序依次均為：12月>1月>2月。2月份PM2.5平均質(zhì)量濃度為42 μg/m3，明顯低于12月107 μg/m3和1月103 μg/m3的濃度水平。2月份PM10平均質(zhì)量濃度為57 μg/m3，亦明顯低于12月125 μg/m3和1月124 μg/m3的濃度水平。冬季12月和1月PM2.5和PM10濃度均最高，且這兩個(gè)月的濃度水平相當(dāng)，而2月大氣顆粒物濃度最低，說明冬季伊寧市城區(qū)大氣顆粒物污染不同月份存在較明顯差異。

2.3 冬季PM2.5濃度變化的周末效應(yīng)

該研究將PM2.5濃度監(jiān)測(cè)時(shí)間分為工作日（周一到周五）和周末（周六和周日）兩類，分別分析工作日和周末的PM2.5濃度變化特征。伊寧市工作日PM2.5濃度在68～109 μg/m3，周六和周日PM2.5濃度分別是62 μg/m3和86 μg/m3，工作日平均濃度比周末高22%，尤其以周五最明顯。一般情況下每周一至周五工作日期間，機(jī)動(dòng)車排放和工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的排放強(qiáng)度、能源消費(fèi)比周六和周日高，可能產(chǎn)生和排放更多的大氣污染物進(jìn)入環(huán)境，造成大氣中污染物濃度升高。

2.4 冬季PM2.5和PM10濃度空間分布特征

對(duì)分布于伊寧市西北、東北和南部的3個(gè)國(guó)控站點(diǎn)冬季大氣顆粒物濃度比較后發(fā)現(xiàn)，位于西北部的市環(huán)保局站點(diǎn)冬季PM2.5濃度最高，達(dá)到91 μg/m3，南部新政府片區(qū)和東北部第二水廠站點(diǎn)PM2.5濃度相近，分別為83 μg/m3和82 μg/m3。全市的PM2.5濃度空間分布呈現(xiàn)西北高，東北和南部低的特點(diǎn)。PM10濃度空間分布與PM2.5有不同，東北部第二水廠站點(diǎn)濃度最高，為110 μg/m3，而南部新政府片區(qū)和西北部市環(huán)保局站點(diǎn)較低，均為100 μg/m3，空間分布呈現(xiàn)東北高，西北和南部低的特點(diǎn)。從PM2.5和PM10質(zhì)量濃度空間分布特征可以看出，伊寧市大氣顆粒物污染總體呈北高低的特征。這種分布格局與伊寧市城區(qū)生活區(qū)、工業(yè)區(qū)和交通干線的空間分布狀態(tài)較為匹配。

2.5 冬季PM2.5與其他大氣污染物間相關(guān)性

PM2.5和PM10來源除了直接排放的一次源外，大氣中SO2、NO2、NH3和VOCs等氣體污染物在大氣環(huán)境中發(fā)生二次化學(xué)轉(zhuǎn)化形成的二次顆粒物，如硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽等是PM2.5的重要組成[5-8]。PM2.5與其他大氣污染物之間存在著一定的聯(lián)系，研究分析各類大氣污染物之間的相關(guān)性，有助于判別顆粒物來源及開展大氣污染治理工作。

PM2.5和PM10質(zhì)量濃度相關(guān)系數(shù)在12月、1月和2月都大于0.9，說明它們的來源相似。伊寧市冬季12月、1月和2月的PM2.5/PM10比值分別為0.85、0.80和0.72，明顯高于汾渭平原東部PM2.5/PM10比值（0.66），說明PM2.5對(duì)PM10的貢獻(xiàn)大，反映出細(xì)顆粒物是伊寧市大氣顆粒物污染的主要貢獻(xiàn)者。通過計(jì)算PM2.5與SO2、NO2之間的相關(guān)系數(shù)，PM2.5與SO2、NO2之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.64和0.73（P<0.05），說明PM2.5與SO2、NO2之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，屬于強(qiáng)相關(guān)級(jí)別（0.6～0.8）。這說明人為活動(dòng)排放的SO2和NO2等氣態(tài)污染物經(jīng)系列化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成了二次顆粒物，對(duì)PM2.5濃度貢獻(xiàn)較大。

3? 結(jié)論

（1）伊寧市冬季PM2.5和PM10的平均濃度分別為85 μg/m3和103 μg/m3，分別超過國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值1.4倍和0.5 倍，大氣顆粒物污染較重。

（2）冬季大氣顆粒物污染在不同月份存在較明顯差異，2月大氣顆粒物濃度最低，在空間分布上顆粒物濃度總體呈北高南低的特征。

（3）冬季PM2.5/PM10平均為0.79，PM2.5對(duì)PM10的貢獻(xiàn)較大，SO2和NO2等氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)化形成的二次顆粒物對(duì)PM2.5濃度貢獻(xiàn)較大。

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