宜賓市PM2.5演變特征及其氣象影響因子研究

摘要：近年來，宜賓市正全力推進建設(shè)成為四川省經(jīng)濟副中心，但發(fā)展與環(huán)境保護之間存在一定的矛盾，大氣細顆粒物（PM2.5）污染成為阻礙城市發(fā)展的重要因素。利用宜賓市2016—2020年連續(xù)5年的PM2.5觀測數(shù)據(jù)及同期氣象資料，分析宜賓市PM2.5時間變化特征以及各氣象影響因子對宜賓市PM2.5的影響程度。結(jié)果表明：宜賓市PM2.5質(zhì)量濃度季節(jié)變化呈“U”型，年際變化呈現(xiàn)出波動下降趨勢，空氣質(zhì)量雖有明顯改善，但仍未達到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）二級標(biāo)準(zhǔn)；降水量、風(fēng)速與PM2.5質(zhì)量濃度之間呈現(xiàn)出負相關(guān)；降水過程是春末到初秋的PM2.5主要清除機制，大幅度降低第2日PM2.5質(zhì)量濃度，暴雨和較長時間連續(xù)性小雨均能有效洗刷大氣中的PM2.5；溫度對PM2.5質(zhì)量濃度有一定影響，但季節(jié)性天氣活動起主要影響作用；冬季風(fēng)的擴散作用對降低PM2.5污染有重要貢獻，夏季降水對PM2.5的洗刷作用比風(fēng)的擴散作用更大；在高相對濕度環(huán)境下，降水對PM2.5的沉降作用要大于對PM2.5的吸濕增大作用。該研究結(jié)果可為宜賓市大氣污染防治和生態(tài)文明建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)，對PM2.5污染的空氣質(zhì)量預(yù)報有一定的指示意義。

關(guān)鍵字：PM2.5；氣象因子；相關(guān)性分析

中圖分類號：X513 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）10-0-05

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Study on Evolution Characteristics and Meteorological Influencing Factors of PM2.5 in Yibin City

YANG Riu， XIE Yan， HU Yufeng， WANG Junxi， ZHOU Jingyi， LI Zhuo

（Yibin University，Yibin 644000， China）

Abstract： In recent years， Yibin city has been vigorously promoting its construction as the economic sub center of Sichuan province. However， there is a certain contradiction between development and environmental protection， and atmospheric fine particulate matter （PM2.5） pollution has become an important factor hindering urban development. Using PM2.5 observation data and meteorological data from Yibin city for five consecutive years from 2016 to 2020， the temporal variation characteristics of PM2.5 in Yibin city and the impact of various meteorological factors on PM2.5 in Yibin city are analyzed. The results show that the seasonal variation of PM2.5 mass concentration in Yibin city show a “U” shape， and the interannual variation show a fluctuating downward trend. Although there is a significant improvement in air quality， it still does not meet the second level standard of the Ambient Air Quality Standard （GB 3095—2012）; There is a negative correlation between precipitation， wind speed， and PM2.5 mass concentration; The precipitation process is the main removal mechanism of PM2.5 from late spring to early autumn， which significantly reduces the PM2.5 mass concentration of the second day. rainstorm and long continuous light rain can effectively wash the PM2.5 in the atmosphere; Temperature has a certain impact on the concentration of PM2.5， but seasonal weather activities play a major role; The diffusion effect of winter monsoon plays an important role in reducing PM2.5 pollution， and the washing effect of summer precipitation on PM2.5 is greater than the diffusion effect of wind; In high relative humidity environments， precipitation has a greater sedimentation effect on PM2.5 than its hygroscopic effect on PM2.5. The research results can provide scientific basis for air pollution prevention and ecological civilization construction in Yibin city， and have certain indicative significance for air quality forecasting of PM2.5 pollution.

Keywords： PM2.5 ; meteorological factors ; correlation analysis

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展與進步，城市環(huán)境空氣質(zhì)量日益受到人們關(guān)注和重視[1]。近年來，宜賓市的建筑、交通運輸、工業(yè)等行業(yè)蓬勃發(fā)展，大氣污染問題也隨之而來?！兑速e市2017年度大氣污染防治行動計劃方案》《大氣污染防治精細化管控方案》實施后，宜賓市空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)有所增加，重度污染及嚴重污染情況明顯好轉(zhuǎn)，但O3和細顆粒物（PM2.5）仍然是首要污染物[2]。PM2.5不僅對人體會造成長期危害，而且對交通運輸、經(jīng)濟發(fā)展等均能帶來不同程度的危害[3]。針對PM2.5對環(huán)境的影響研究已有很多。例如：PM2.5對環(huán)境的作用能夠影響對流層大氣的溫度層結(jié)，使得大氣對流減弱，不利于污染物擴散，形成惡性循環(huán)[4]；PM2.5給溫度與降水帶來不同程度的影響，也是影響大氣能見度一個關(guān)鍵因素[5]。由于不同地區(qū)的地理、氣候、經(jīng)濟發(fā)展情況不同，不同氣象影響因子對于PM2.5的影響差異較大。

宜賓市位于四川省南部，整體地勢表現(xiàn)為西高東低，屬于中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。宜賓市作為長江生態(tài)保護區(qū)的重要城市，研究氣象影響因子對PM2.5的影響意義重大。針對宜賓市特有的地理、氣候等因素，分析2016—2020年宜賓市氣象數(shù)據(jù)，將5年的風(fēng)速、降水量、溫度、露點以及溫度與露點溫度的差5種因子與PM2.5濃度作相關(guān)性分析，研究PM2.5濃度在不同季節(jié)與各影響因子之間的關(guān)系。該研究結(jié)果可為宜賓市大氣污染防治和生態(tài)文明建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)，對PM2.5污染的空氣質(zhì)量預(yù)報有一定的指示意義。

1 研究數(shù)據(jù)

研究數(shù)據(jù)包括宜賓市環(huán)境監(jiān)測中心站發(fā)布的2016—2020年連續(xù)5年P(guān)M2.5小時濃度值，宜賓市氣象站發(fā)布的2016—2020年風(fēng)速、降水量、溫度、露點的時均值，以及由此計算得到的溫度與露點溫度的差值。

2 宜賓市PM2.5濃度特征

宜賓市2016—2020年月平均PM2.5濃度分布如圖1

所示?？梢钥闯?，PM2.5在大氣中的含量呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性差異，夏末秋初時含量偏低，冬季含量偏高。宜賓市5年來年平均PM2.5濃度呈現(xiàn)出下降趨勢，最高為57 μg/m3（2017年），最低為40 μg/m3

（2020年），但不能滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》

（GB 3095—2012）中的PM2.5濃度限值（日均值定為75 μg/m3，年均值為35 μg/m3）[6]。

3 各氣象影響因子與PM2.5濃度之間的關(guān)系

影響PM2.5濃度的環(huán)境因子主要有風(fēng)速、降水量、溫度、露點、平均溫度與露點溫度的差值，通過計算2016—2020年各氣象影響因子的月平均值與PM2.5濃度月均值的相關(guān)系數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)風(fēng)速、降水量與PM2.5濃度之間呈現(xiàn)出負相關(guān)，當(dāng)風(fēng)速、降水量增長時，PM2.5濃度呈現(xiàn)出下降的趨勢，而溫度、溫度與露點溫度間的差值則與PM2.5濃度呈現(xiàn)出正相關(guān)。

3.1 降水量與PM2.5濃度之間的關(guān)系

宜賓市雨水較為充足，尤其是夏季。宜賓市2016—2020年月平均降水量與PM2.5濃度之間的關(guān)系如圖2所示?？梢钥闯?，降水量對于PM2.5濃度的影響也存在季節(jié)性差異。宜賓市降水量主要集中在6—9月，且這些月份的PM2.5濃度為每年最低。降水量在冬季時少，在夏季時多，PM2.5濃度在冬季高，夏季低，可以很明顯地看出降水量與PM2.5的濃度呈負相關(guān)。

為研究2016—2020年內(nèi)每月降水量與PM2.5濃度之間的關(guān)系，采用每月中前一天的PM2.5濃度的值減去當(dāng)天PM2.5的值（后文設(shè)為?C），當(dāng)?C大于0時則體現(xiàn)出PM2.5濃度減小，同時篩選出對應(yīng)的下雨天數(shù)，則可以得出?C大于0時的降水天數(shù)與PM2.5濃度減少天數(shù)的百分比，可直觀地看出降水量對于PM2.5的影響程度。

2016年、2017年、2018年、2019年、2020年P(guān)M2.5濃度減少的天數(shù)及其與降水天數(shù)的對應(yīng)關(guān)系如表1～表5所示。

?C大于0時對應(yīng)的降水天數(shù)與?C大于0天數(shù)的百分比多超過50%，更有在2019年10月、2020年7月和9月達到100%的比值，這意味著每一次降水都能導(dǎo)致PM2.5濃度減少，由此可以看出降水量能夠顯著影響PM2.5的濃度值，是影響PM2.5濃度的重要的環(huán)境影響因子之一，同樊高峰等[7]的研究結(jié)論——降水量大小及持續(xù)時間對PM2.5濃度有顯著影響存在相似性。

3.2 風(fēng)速、溫度、露點、溫度與露點溫度間的差值與PM2.5濃度之間的關(guān)系

在不同濕度的情況下，風(fēng)速對PM2.5濃度的影響雖呈顯著相關(guān)關(guān)系，但在相對濕度較低，風(fēng)速小于4 m/s時，風(fēng)速的增加有助于PM2.5濃度的上升[8]。風(fēng)速與PM2.5濃度呈現(xiàn)出負相關(guān)，1月、11月、12月的平均風(fēng)速較大時，風(fēng)速與PM2.5濃度的相關(guān)系數(shù)偏大，由此可以得出，冬季風(fēng)速對于PM2.5的貢獻值相較于其他影響因子來說較為顯著，而6月、7月、8月風(fēng)速較小，與PM2.5濃度的相關(guān)系數(shù)也偏小，可以得出，在夏秋季節(jié)風(fēng)速并不是影響PM2.5濃度的主要因素。1月、7月、8月、9月、10月、11月、12月的溫度與PM2.5濃度的相關(guān)系數(shù)較大，此時溫度對于PM2.5濃度的影響較大，其他月份正相關(guān)關(guān)系較弱，說明溫度對PM2.5濃度值有影響，但并不能起到?jīng)Q定性的作用。1月、11月的露點較低，相關(guān)系數(shù)高，6月、7月、

8月的露點溫度高，相關(guān)系數(shù)低，說明在露點較低的情況下，露點對PM2.5的生成影響更大。7月、8月、9月、10月、11月溫度與露點溫度間的差值與PM2.5濃度的相關(guān)系數(shù)較大，由此可以得出，在這些月份中，溫度與露點溫度間的差值對于PM2.5濃度的影響與其他影響因子相比較大。

4 結(jié)論

影響PM2.5濃度的因素很多，分析得出在春冬季節(jié)風(fēng)速、溫度、露點溫度對于PM2.5濃度的影響較大，而在夏秋季節(jié)降水量、溫度、溫度與露點溫度間差值對于PM2.5濃度的影響相較于其他因子來說較為突出。因此，為控制PM2.5污染，可以采取以下控制措施。一是優(yōu)化城市通風(fēng)廊道。城市的開發(fā)建設(shè)會改變下墊面，高樓林立的街道往往會成為風(fēng)阻地帶，從而減弱大氣污染物擴散能力，導(dǎo)致宜賓市冬季PM2.5污染嚴重。在進行城市規(guī)劃時應(yīng)充分考慮氣象條件的影響，及時開展大氣污染氣象條件評估及大氣環(huán)境容量調(diào)查與評價，提升城市污染物擴散能力[9]。二是強化揚塵綜合治理。推廣全密閉施工和濕法作業(yè)，確保工地施工揚塵管控效果。采取灑水沖洗壓塵的作業(yè)方式，加強道路揚塵管控。這對于夏秋季節(jié)宜賓市PM2.5污染控制尤為重要。

參考文獻

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