安慶市大氣降塵特征及影響因素初步分析

安徽省安慶生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 何龍飛

大氣降塵是指在自然環(huán)境下，通過重力作用，使得環(huán)境中顆粒物自然沉降的現(xiàn)象。粒徑多在10μm以上，但空氣中10μm以下的塵粒也能沉降，此外，當(dāng)空氣濕度較大或發(fā)生降水時(shí)，氣溶膠通過沖刷作用也可降落于地表形成降塵。

降塵從宏觀意義上來講就是存在于自然環(huán)境中，直徑達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的沉積物。從自然科學(xué)的角度來看，大氣中粉塵顆粒物可以分為自然和人為兩個(gè)來源。所謂自然來源，是土壤本身存在的顆粒物和地球表面的沉積物，最常見的有火山噴發(fā)等突發(fā)事件發(fā)生時(shí)所形成的粉塵；植物在受粉時(shí)散入空氣中的孢子；碳?xì)浠衔锝?jīng)過化學(xué)反應(yīng)后所產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)；生態(tài)環(huán)境中部分化學(xué)元素在完成初級循環(huán)后所形成的新物質(zhì)等。之所以上述情況下會(huì)產(chǎn)生降塵，是因?yàn)槠鋬?nèi)部大多具有大直徑顆粒物，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)或溫度轉(zhuǎn)換后直徑有所縮小，但直徑仍然無法達(dá)到顆粒物以下標(biāo)準(zhǔn)。而人為來源主要包括資源開采工藝執(zhí)行時(shí)產(chǎn)生的粉塵，例如礦石開采或隧道開挖等等。隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，建筑項(xiàng)目不斷增加，交通運(yùn)輸越來越頻繁，各項(xiàng)工藝在開展時(shí)都有可能產(chǎn)生顆粒物質(zhì)，其在風(fēng)力、水力等多方因素的影響下，會(huì)沉積在城市表面，并經(jīng)過一段時(shí)間的沉降后會(huì)形成降塵。

大氣降塵可以簡單理解為氣態(tài)物質(zhì)互交換所形成的一種新型結(jié)構(gòu)物，是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。從專業(yè)學(xué)角度上來分析，由于大氣降塵其來源復(fù)雜，很多內(nèi)部成分存在一定污染性，因此也可以認(rèn)為一定標(biāo)準(zhǔn)量的大氣降塵存在于自然環(huán)境中，會(huì)形成污染區(qū)，很容易出現(xiàn)近源污染的問題；但在風(fēng)力較強(qiáng)勁的時(shí)候，大氣降塵也能在大氣中長距離遷移而造成遠(yuǎn)源污染。大氣降塵不僅會(huì)對群眾的人身安全造成影響，還有可能導(dǎo)致自然環(huán)境大氣平衡受到破壞，植物生長速率受到影響，周邊生態(tài)循環(huán)受到抑制，難以維持正常的物質(zhì)交換。

分析安慶市大氣降塵的實(shí)際情況和演變進(jìn)程后，可以發(fā)現(xiàn)相關(guān)人員只有深入了解大氣降塵的形成原因和影響其危害性的主要因素，才能科學(xué)有效地進(jìn)行大氣污染治理工作，改善環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的齊頭并進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)最終的可持續(xù)發(fā)展。

本文采用的氣象數(shù)據(jù)和GDP數(shù)據(jù)均來自2019—2021年度安徽省氣候公報(bào)、安慶市水資源公報(bào)、安慶統(tǒng)計(jì)年鑒和安慶市各縣市區(qū)年度國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。

一、大氣降塵的特征分析

（一）年變化特征

從圖1可以看出，安慶市大氣降塵量有逐年減少的趨勢，年平均降幅為9.09%。這充分說明安慶市近年來開展的環(huán)境治理和控制排放等措施取得了明顯成效，空氣質(zhì)量顯著好轉(zhuǎn)。

圖1 安慶市2019-2021年大氣降塵總量變化圖（單位：t/km2·30d）

（二）季節(jié)變化特征

縱觀安慶市2019～2021年的大氣降塵總量如表1后可以發(fā)現(xiàn)，大氣降塵總量會(huì)隨季節(jié)變化產(chǎn)生數(shù)量波動(dòng)，其中春季總量最多，冬季次之，再其次為夏季，最少的為秋季，據(jù)不完全測算，春季降塵量約為秋季的兩倍左右。

表1 安慶市2018年冬－2021年大氣降塵量季節(jié)分布（單位：t/km2·30d）

表2 安慶市2019—2021年沙塵月份降塵量與季節(jié)降塵量對比（單位：t/km2·30d）

（三）月變化特征

安慶市在完成階段式大氣降塵量測算后發(fā)現(xiàn)，其變化范圍平均處于1.7～4.1t/km2·30d區(qū)間。從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)降塵量最多的月份為5月，最少的月份為9月。從各月變化趨勢看，1～5月處于全年的高值區(qū)，其降塵量占全年的48.8%，8～11月處于低值區(qū)，占全年的26.4%。

圖2 安慶市2019-2021年大氣降塵量月均變化圖

圖3 安慶市2019—2021年月降塵量與月降水量散點(diǎn)圖

圖4 安慶市2019—2021年月降塵量與 PM10月均濃度散點(diǎn)圖

圖5 安慶市2019—2021年月降塵量與 PM2.5月均濃度散點(diǎn)圖

圖6 安慶市2019—2021降塵年度總量與區(qū)縣年度GDP散點(diǎn)圖

二、大氣降塵的影響因素

（一）降水對大氣降塵的影響

相關(guān)人員通過對安慶市大氣降塵量和降水量進(jìn)行數(shù)據(jù)收集并整合分析后發(fā)現(xiàn)，其相關(guān)系數(shù)值約為－0.6，從專業(yè)角度來講，大氣降塵和降水量是明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，這就意味著降水量一旦上升，大氣降塵量就會(huì)顯著下降，反之如果降水量下降，大氣降塵量也會(huì)直接上升。出現(xiàn)上述情況的主要原因是因?yàn)榻邓吭黾訒?huì)使得空氣中的水分增加，促使地面濕潤，減少塵土向空中逸散。

（二）大風(fēng)天氣對大氣降塵的影響

安慶位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)域，夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，冬季為西北風(fēng)，春季和冬季多大風(fēng)天氣。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，出現(xiàn)大風(fēng)的月份，大氣降塵量也增多，尤其是春季特別明顯。而到了秋季，風(fēng)力變小，大氣降塵量也隨之減小。

（三）沙塵天氣對大氣降塵的影響

統(tǒng)計(jì)安慶市2019—2021年出現(xiàn)14天沙塵天氣，同期的大氣降塵量并未明顯增加。這表明安慶市大氣降塵主要是由本地產(chǎn)生的，而非外地輸送。

（四）顆粒物濃度對大氣降塵的影響

將安慶市2019—2021年度月降塵量與降塵點(diǎn)附近空氣自動(dòng)站顆粒物濃度作相關(guān)性分析，PM 10相關(guān)系數(shù)為0.8,PM 2.5相關(guān)系數(shù)為0.4，表明大氣降塵與顆粒物濃度特別是PM 10的濃度呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)。這是因?yàn)镻M 10的粒徑較小，可漂浮于大氣中，不易降落至地面，而當(dāng)有降水條件時(shí)，PM 10會(huì)被淋洗下來而成為濕降塵，或者通過相互碰撞聚集以及被其他大顆粒吸附而沉降。PM 2.5由于粒徑小于2.5μm，更長時(shí)間漂浮于大氣中，因上述情況發(fā)生沉降的概率較小。

（五）植被覆蓋對大氣降塵的影響

根據(jù)收集而來的數(shù)據(jù)并加以分析后發(fā)現(xiàn)，6月到10月是植物生長時(shí)期，植被大量覆蓋，可以起到減少揚(yáng)塵的作用。但其他月份植物生長不夠茂盛，地表會(huì)直接裸露，當(dāng)遇到干燥天氣時(shí)，遇風(fēng)便會(huì)產(chǎn)生大量沙塵。因此6～10月降塵量處于低值區(qū)，只占全年的四分之一左右。

（六）經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對大氣降塵的影響

將安慶市2019—2021年降塵年度總量與同期各降塵點(diǎn)位所在區(qū)縣年國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）作相關(guān)分析，其相關(guān)系數(shù)為0.7，表明大氣降塵量與GDP總量呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)。這說明GDP增長活躍的地區(qū)，采礦業(yè)、制造業(yè)、電力生產(chǎn)和供應(yīng)、建筑施工和交通運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，而這些生產(chǎn)活動(dòng)正是大氣降塵的重要來源之一。

綜上所述，根據(jù)實(shí)際情況和相關(guān)數(shù)據(jù)反饋分析后可知，安慶市的大氣降塵量正呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢。經(jīng)過詳細(xì)的理論分析和論證后發(fā)現(xiàn)一年之內(nèi)春季降塵量是最多的，秋季是最少的，二者之間的差距約為兩倍左右。從季節(jié)角度分析，五月份降塵量會(huì)達(dá)到頂峰，九月份最少，其降塵總量差距約為2.4倍。另外，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后可知大氣降塵與降水量會(huì)呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)，與大氣中的顆粒物濃度特別是PM10的濃度呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)，與國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)。同時(shí)大風(fēng)天氣及植被覆蓋等也與大氣降塵有一定關(guān)系。

相關(guān)鏈接

降塵是指自然降落于地面的空氣顆粒物，其粒徑多在10微米以上，計(jì)量指標(biāo)單位為一定時(shí)間內(nèi)單位面積上地表沉降物質(zhì)的量。大氣粉塵自然沉降量的監(jiān)測是開展較早的大氣污染物例行監(jiān)測項(xiàng)目。降塵反映顆粒物的自然沉降量，用每月沉降于單位面積上顆粒物的重量表示（單位：t/km2·月）。

在空氣中沉降較快，故不易吸入呼吸道。其自然沉降能力主要取決于自重和粒徑大小。是反映大氣塵粒污染的主要指標(biāo)之一。

主題內(nèi)容與適用范圍

1主題內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了降塵的測定方法。本標(biāo)準(zhǔn)采用乙二醇水溶液做收集液的濕法采樣，用重量法測定環(huán)境空氣中的降塵。

2適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)適用于測定環(huán)境空氣中可沉降的顆粒物。方法的檢測限為0.2t/km2·30d。

原理

空氣中可沉降的顆粒物，沉降在裝有乙二醇水溶液做收集液的集塵缸內(nèi)，經(jīng)蒸發(fā)、干燥、稱重后，計(jì)算降塵量。

試劑

本標(biāo)準(zhǔn)所用試劑除另有說明外，均為公認(rèn)的分析純試劑和蒸餾水或同等純度的水。

1乙二醇(C2H6O2)。