PM10、PM2.5及沙塵影響因素對庫爾勒市2018—2022年環(huán)境空氣質(zhì)量的影響研究

仲軍梅，賀玉紅，宋 楠，韓曉越

（新疆維吾爾自治區(qū)巴州博斯騰湖科學(xué)研究所，新疆 維吾爾自治區(qū) 841000）

引 言

空氣質(zhì)量作為衡量一個地區(qū)環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)，其狀況直接影響著人們的身體健康和社會的可持續(xù)發(fā)展。特別是近年來，由于工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，我國許多城市的空氣污染變得越來越嚴(yán)重。其中，顆粒物（包括PM10和PM2.5）成為空氣污染物的主要組成部分，其濃度受到人們廣泛的關(guān)注。本研究選取庫爾勒市為研究對象，對該市2018—2022年的環(huán)境空氣質(zhì)量進行了詳細的分析，以期為當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保工作提供有力的科學(xué)依據(jù)。

1 環(huán)境空氣質(zhì)量總體情況

對于任何一個城市來說，環(huán)境空氣質(zhì)量都是一個非常重要的因素，它不僅關(guān)乎市民的健康，也對城市的經(jīng)濟、環(huán)境和社會發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。

本研究的目標(biāo)地區(qū)是庫爾勒市，一個位于我國西部的城市。該市的空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2018—2022年環(huán)境空氣質(zhì)量的平均空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）為110。在這五年間，庫爾勒市的環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)共計1 214天，占總天數(shù)的66.48%。雖然這個比例看起來較高，但是年度優(yōu)良率的變化并不明顯（詳見圖1），這表明庫爾勒市的空氣質(zhì)量并沒有明顯的改善或惡化。

圖1 2018—2022年庫爾勒市環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良率（%）統(tǒng)計

在對空氣中的顆粒物進行詳細分析后，發(fā)現(xiàn)PM10（即空氣中直徑小于或等于10微米的顆粒物）的平均濃度為155微克/立方米，而PM2.5（即空氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物）的平均濃度為43微克/立方米（詳見表1）。顆粒物的濃度是影響空氣質(zhì)量的重要因素，因為這些微小的顆粒物能懸浮在空氣中，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，而且通過呼吸進入人體后，可能對人體健康造成危害[1]。

表1 2018—2022年整體空氣質(zhì)量情況

在這五年期間，庫爾勒市共有600天屬于污染天氣，其中，以PM10為主要污染物的天數(shù)為584天，占總污染天數(shù)的97.33%。這一數(shù)據(jù)清楚地表明，PM10是影響庫爾勒市環(huán)境空氣質(zhì)量的主要因素（詳見表2），對PM10的來源進行分析，可以發(fā)現(xiàn)沙塵和浮塵是其主要來源。

表2 污染天數(shù)匯總表

通過以上分析可以看出，盡管庫爾勒市在環(huán)境空氣質(zhì)量上具有一定的優(yōu)良天數(shù)，但是顆粒物污染依然是一個嚴(yán)重的問題，其中以PM10為最主要的污染物，尤其是沙塵天氣，PM10的濃度會迅速增高，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量。

2 PM10和PM2.5濃度變化情況

通過統(tǒng)計五年數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，PM10和PM2.5年度月均值的變化趨勢基本一致，說明影響庫爾勒市空氣質(zhì)量的因素較為穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)較大的波動。然而，對比各月份的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，3月的PM10和PM2.5濃度最高，而8月最低，這可能與地理位置、氣候條件和季節(jié)性活動有關(guān)。具體來說，3月正值春季，庫爾勒市可能會頻繁受到沙塵天氣的影響，使PM10和PM2.5濃度的升高。到了8月，隨著氣溫的升高和降雨量的增加，空氣中的顆粒物可能被雨水清洗，使PM10和PM2.5的濃度下降[2]。此外，我們還注意到，PM2.5濃度的趨勢與PM10濃度變化基本一致。這可能是因為PM2.5和PM10主要來源于相同污染源，即沙塵和浮塵（如圖2所示）。在沙塵天氣中，大量沙塵顆粒被卷入空氣中，這些顆粒中既包含了直徑大于2.5微米且小于10微米的顆粒（即PM10），也包含了直徑小于或等于2.5微米的顆粒（即PM2.5）。因此，當(dāng)PM10濃度上升時，PM2.5濃度也會相應(yīng)上升，二者之間存在著高度的相關(guān)性。

圖2 PM10和PM2.5濃度變化分析圖

總之，通過分析五年的PM10和PM2.5濃度變化情況可以看出，庫爾勒市環(huán)境空氣質(zhì)量主要受PM10和PM2.5的影響，而這兩種顆粒物的主要來源是沙塵和浮塵。因此，如何控制和減少沙塵污染是改善庫爾勒市環(huán)境空氣質(zhì)量的關(guān)鍵。同時，由于PM2.5和PM10濃度受季節(jié)變化的影響，因此在不同的季節(jié)，對環(huán)境空氣質(zhì)量的保護和改善策略可能需要進行相應(yīng)的調(diào)整。

3 PM10和PM2.5隨季節(jié)變化情況分析

本研究對2018—2022年庫爾勒市環(huán)境空氣中的PM10和PM2.5的季節(jié)性變化進行了深入分析。

本文根據(jù)庫爾勒市的氣候特點而對季節(jié)進行劃分，即將春季定為2—4月，夏季定為5—7月，秋季定為8—10月，冬季定為11月到次年1月?；趲鞝柪帐械膶嶋H氣候情況進行季節(jié)的劃分，能更準(zhǔn)確地反映各季節(jié)的氣候特征。接下來，對2018—2022年的PM10和PM2.5的季均值進行了分析。結(jié)果顯示，PM10的濃度在2021年的冬季最高，而在其余的四年中，都是在春季最高。這可能是因為冬季庫爾勒市的氣溫較低，空氣中的顆粒物不易擴散，導(dǎo)致PM10濃度升高。而春季天氣干燥且風(fēng)力較大，易發(fā)生沙塵暴，這可能是導(dǎo)致PM10濃度在春季達到峰值的主要原因[3]。PM2.5的濃度在2018年和2020年的春季最高，而在其余的三年中，冬季的濃度最高（如圖3所示）。這種情況可能是由于春季風(fēng)沙對空氣質(zhì)量的影響較為明顯，而在冬季，由于燃煤供暖等原因，空氣中的PM2.5濃度也會顯著提高。

通過對PM10和PM2.5的季節(jié)性變化進行分析，可以明顯看出，庫爾勒市的空氣質(zhì)量受到了季節(jié)變化的強烈影響。這一發(fā)現(xiàn)對于制定有效的空氣污染防治策略以及預(yù)測和控制未來的空氣質(zhì)量具有重要的參考價值。

4 2018—2022年沙塵天氣變化情況分析

沙塵天氣對于庫爾勒市空氣質(zhì)量的影響尤為明顯。在本文的研究的時間段2018—2022年，庫爾勒市沙塵天氣的總天數(shù)驚人地達到了583天。春季是沙塵天氣出現(xiàn)的高頻季節(jié)，特別是3月，沙塵天氣的發(fā)生頻率最高。沙塵天氣對PM10濃度的影響最為顯著，平均濃度高達302微克/立方米（詳見表3）。沙塵天氣的頻繁發(fā)生對庫爾勒市的空氣質(zhì)量造成了重大影響。首先，沙塵天氣會將大量顆粒物帶入空氣中，從而對空氣質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。PM10作為衡量空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，其濃度的增加直接導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降。另外，沙塵天氣還會影響氣象條件，比如降低能見度、影響交通安全等[4]。然而，研究也發(fā)現(xiàn)了一個令人鼓舞的現(xiàn)象，即雖然在2018—2022年間沙塵天氣的出現(xiàn)頻次呈現(xiàn)上升趨勢，但PM10的平均濃度卻在逐漸下降。這表明，雖然沙塵天氣出現(xiàn)的頻率在增加，但其影響強度卻在減弱。具體表現(xiàn)為沙塵暴發(fā)生次數(shù)在減少，而浮塵天數(shù)在增加（如圖4所示）。

表3 2018—2022年沙塵天數(shù)據(jù)匯總表

5 結(jié)語

通過對庫爾勒市2018—2022年環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的詳細分析，得出PM10是影響該市環(huán)境空氣質(zhì)量的主導(dǎo)因素，其主要來源于頻繁發(fā)生的沙塵天氣。在春季，尤其是3月份，沙塵天氣的發(fā)生頻率最高，此時PM10和PM2.5的濃度也達到了最大值，而且PM2.5的濃度變化與PM10的濃度變化呈現(xiàn)出直接的相關(guān)性。當(dāng)前，盡管庫爾勒市面臨沙塵天氣的挑戰(zhàn)，但其環(huán)境空氣質(zhì)量狀況卻在逐步改善。