扬州市空气PM2.5浓度时空分异研究**

江苏省扬州市邗江区实验学校（225009） 徐森荣 汤品琪 王语嫣 赵 恒 朱泽禾

指导教师：李宏明 夏 宇

扬州市空气PM2.5浓度时空分异研究**

江苏省扬州市邗江区实验学校（225009） 徐森荣 汤品琪 王语嫣 赵 恒 朱泽禾

指导教师：李宏明 夏 宇

利用江苏省环保厅数据监测平台发布的扬州市区空气PM2．5浓度数据资料，结合仪器测量所得数据资料，分析扬州市空气PM2．5时空分异及其影响因素。结果表明：扬州市空气PM2．5浓度日均值总体低于75微克/立方米。从时间分布来看，早-中-晚呈现出“高-低-高”的变化趋势，夏收时期则高于规定的标准；从空间分布来看，城乡之间的浓度差异较大。影响扬州市空气PM2．5浓度的主要因素：一是污染源的排放程度（机动车尾气为主）；二是气象条件（逆温、风、雨等）。对应对PM2．5污染提出了建议。

扬州市区；PM2．5；时空分异

一、问题提出

随着国家环保总局《环境空气质量标准》（GB3095-2012）的出台，特别是江苏省环保厅数据监测平台的试运行，人们对PM2.5的关注达到了空前的程度。何为PM2.5？PM2.5是指空气动力学直径≤2.5μm的细颗粒物。与较粗的大气颗粒物相比，它粒径小，富含大量的有毒、有害物质，且在大气中停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。[1]所以，了解PM2.5时空分布特点以及变化规律等，对预防和治理PM2.5具有重要意义。适逢江苏省环保厅开始发布13个省辖市的PM2.5浓度数据，我们开展了“扬州市PM2.5时空分异及其分析”研究性学习活动，历时一学期，通过搜集数据和实测数据，对扬州市PM2.5时空分异情况进行了阶段调研并分析验证，给出了针对性建议。

二、研究区域

目前，扬州市区范围内有四个空气监测站，即：位于西北方向市环保局、东南方向原城东财政所、东北方向原第四人民医院和西南方向的邗江区环保局空气监测站。监测站具体分布如图1所示。而市环保局监测站是扬州市唯一通过江苏省环保厅数据监测平台公开发布PM2.5浓度数据的监测站，因而本次活动以市区西北区域为代表，以其数据作为城市市区的代表数据。

图1 监测站分布图

三、研究方法

1. 实验仪器

除了搜集江苏省环保厅监测数据外，扬州郊区的PM2.5数据采用PM10-PM5-PM2.5组合式多功能切割器测量。仪器根据空气动力原理，把空气动力学中直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物吸进，进行分筛、干燥，然后测出每立方米中PM2.5的重量累加值。该仪器由扬州某高校提供。

2. 研究方法

（1）利用江苏省环保厅数据监测平台，搜集每天（早-中-晚时间段）PM2.5浓度和夏收期间的PM2.5浓度，将早-中-晚不同时间段PM2.5浓度进行比对、冬小麦夏收与春长期间PM2.5浓度进行比对，即分析PM2.5时间上的变化差异。

（2）利用PM10-PM5-PM2.5组合式多功能切割器测得北郊某乡村农业种植区PM2.5浓度数据，与搜集到的市区（西北区域）同一时间PM2.5浓度数据进行比对，即分析PM2.5空间上（城乡之间）的变化差异。

3. 评价标准

空气中PM2.5含量的评价标准，可参照《环境空气质量标准》（GB 3095—2012），具体参数如表1所示：

表1 环境空气污染物基本项目浓度极值

注：环境空气功能区分为二类：一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的区域；二类区为居住区、商业交通居民混合区、文化区、工业区和农村地区。一类区适用一级浓度限值，二类区适用二级浓度限值。[2]

四、PM2.5时空分异及其分析

1. PM2.5浓度时间变化及其分析

（1）早-中-晚（日变化）PM2.5浓度的对比分析

结果对比：选取2012年4月2日、4日、10日和24日上午8时至下午17时的PM2.5浓度（每小时均值）进行对比分析，四天均为工作日，具体比较如图2所示。

图2 早-中-晚（日变化）PM2．5浓度

结论分析：上述四天该时段的PM2.5浓度走势，均从上午8时左右不断上升，均在9-10时左右达到最高值，此后不断下降，直至下午16时左右又有所上升，早晚各出现一次峰值，且呈现出规律性。研究表明，交通源排放的颗粒物主要为PM2.5，而PM2.5浓度值峰值出现时段与早晚人们出行与室外活动高峰时段基本一致。[3]市环保局所在区域，东临著名的瘦西湖风景区，北接蜀岗西峰生态公园，师生实地调查走访，发现附近少有大型工厂和建筑工地，但东西两侧各有扬子江北路和邗江北路两条重要的城市干道，均为双向六车道。而上午8-9时正是上班的高峰期，车水马龙，经计算，扬子江北路市府岗，东西向等待红灯的车辆一次多达六十余辆，大量的尾气排放到空气中。除了早高峰马路上有大量汽车排放尾气之外，PM2.5值早晨偏高的原因也和空气中的“逆温层”有关。每天早晨，离地面近的空气层温度较低，而顶上的空气由于太阳照射，温度升高较快，从而形成一个“逆温层”，空气不易对流，城市地面附近的污染颗粒物就很难扩散。所以在9-10时形成峰值，随着热空气逐渐向下渗透，逆温层慢慢消解，同时道路上车辆相对减少，PM2.5浓度也就逐渐转低。所以11-16时测得的PM2.5浓度也相对低一些。可见，机动车辆成为影响该区域浓度的首要因素，空气对流状况也是原因之一。

（2）冬小麦夏收与春长期间PM2.5浓度对比分析

结果对比：选取2012年4月5日、9日、18日、26日（冬小麦生长期，无秸秆焚烧现象）以及6月4日、6日、9日、10日（冬小麦收割期，焚烧秸秆比较严重）8时-20时PM2.5浓度平均值进行对比分析，具体比较如图3所示。

图3 夏收与春长期间PM2．5浓度

结论分析：本地区种植的粮食作物主要有水稻、小麦等，其中冬小麦在4月份主要处于生长期，6月份则到达收割期。所以，在4月份不会出现焚烧秸秆现象，污染源主要还是机动车尾气，因而4月5日、9日、18日、和26日测得的PM2.5浓度平均值都在50μg/m3左右，其中9日平均值约为42μg/m3，低于75μg/m3的标准。进入6月份，各乡镇先后开始夏收，个别地区的农民因急于耕作田地以便插秧等原因，将麦秆进行焚烧，导致空气中固体颗粒物数量急剧增加，搜集的浓度数据不断飙升，如图所示，6月10日浓度均值高达252μg/ m3，可见，夏收焚烧秸秆与扬州市区PM2.5浓度升高有着明显的关系。同时，春长期间的4月9日和夏收期间的6月6日，PM2.5浓度均值均低于其他时间，主要原因是这两天都为阴雨天气，明显的强降水能对污染物清洗冲刷而使其浓度大幅度度下降。[4]

2. PM2.5浓度空间变化及其分析

结果对比：选取2012年4月29日上午9时-中午13时在数据监测平台搜集到的数据和在北郊乡村农业种植区测得的数据，进行对比分析，具体比较如图4所示。

图4 城乡（空间）PM2．5浓度

结论分析：如图所示，乡村（农业种植区）空气中PM2.5浓度远低于城市PM2.5浓度，该日13时PM2.5浓度值在10μg/m3以下，空气质量非常好。城乡之间浓度值差异明显，主要有以下原因：首先，乡村农业种植区域内排烟类工厂少，机动车数量相对城市也较少，加之大多数农民早已使用液化天然气代替焚烧秸秆生火做饭，因此细颗粒物污染源较少；其次，乡村地区面积空旷，建筑物分布稀疏，因而风力较大时，空气流动性好，对污染物稀释能力强，颗粒物浓度就小。相反城市区域，高楼林立，人口集中，不利于颗粒物扩散，甚至容易造成局部堆积，造成污染。

五、研究结论及建议

1. 结论

（1）扬州市区PM2.5浓度日均值总体低于《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）中二类区极值75μg/m3。从时间分布来看，早-中-晚呈现出“高-低-高”变化趋势，夏收时期则高于规定的标准；从空间分布来看，城乡之间的颗粒物浓度差异较大，城市明显高于乡村。

（2）影响扬州市区PM2.5浓度的主要因素分为两个方面：一是污染源排放程度，工厂大都搬迁至工业园区，机动车尾气成为主要污染源；二是气象条件，一定的风力与降水均能扩散、稀释空气中集聚的细颗粒物。

2. 建议

社会各界应高度重视PM2.5细颗粒物污染现象。首先，要从源头上减少PM2.5。第一，政府部门须树立绿色、低碳发展理念，走绿色和可持续发展道路；第二，优化地区产业结构，加快清洁能源的开发和使用，淘汰、重组低效高耗的企业；第三，提高汽车尾气排放合格率，淘汰或限制尾气排放不合格机动车，鼓励使用新能源车；第四，加强建筑工地监管，抓好秸秆禁烧工作，规范经营露天烧烤，禁止燃放烟花爆竹等。其次，人们要在了解PM2.5浓度时空分异规律的基础上加强应对和保护措施，取消PM2.5峰值期间不必要的外出，体育运动要避开峰值时间和PM2.5浓度高的道路区域。

[1]郭军凯,李成素．灰霾天气的元凶——PM2．5 [J]．地理教学,2012(2)．

[2] GB 3095—2012，环境空气质量标准[S] ．

[3]谢敏,区宇波,陈斐．珠三角区域环境PM2．5细颗粒物污染特征分析[J]．环境,2011(S1)．

[4]刘大锰,马永胜,高少鹏,等．北京市区春季燃烧源大气颗粒物的污染水平和影响因素[J]．现代地质, 2005(12)．

（责任编校：顾锦玉）

* 本文系中国教育学会地理教学专业委员会2012年度研究性学习专项课题重点项目研究成果。