石家庄市冬季大气中TSP，PM10，PM2.5污染水平研究

任毅斌，靳 伟，康苏花，杨丽杰，赵 鑫，高康宁

(石家庄市环境监测中心，河北石家庄 050022)

石家庄市冬季大气中TSP，PM10，PM2.5污染水平研究

任毅斌，靳 伟，康苏花，杨丽杰，赵 鑫，高康宁

(石家庄市环境监测中心，河北石家庄 050022)

为研究石家庄市冬季大气颗粒物污染特征，于2013年2月采集TSP，PM10，PM2.5样品，用重量法分析其质量浓度，并对其相关性进行分析。结果表明，用环境空气质量标准(GB 3095-2012)来衡量，石家庄市冬季大气颗粒物TSP，PM10和PM2.5的日均浓度超标率分别为57.9%，82.9%和81.6%；超标倍数分别为1.28，1.86和2.24倍，超标情况严重；TSP与PM10和PM10与PM2.5相关系数分别为0.748 9和0.760 4，相关性较好；ρ(PM10)/ρ(TSP)平均值为0.74，ρ(PM2.5)/ρ(PM10)平均值为0.61，表明PM10和PM2.5污染严重。

颗粒物；TSP；PM10；PM2.5

颗粒物是大气环境中组成复杂、危害较大的污染物之一，颗粒物超标也是目前中国大气污染的主要问题之一[1-3]。可吸入颗粒物粒径小，比表面积大，容易富集有毒物质，危害人体健康[4-6]。近年来中国针对可吸入颗粒物的研究工作已经很多，这些结果显示，中国颗粒物污染，尤其是细颗粒物污染有相对加剧的趋势[7-11]。

石家庄市作为省会城市，同时又处于国家划定的京津冀重点大气污染防治区域，已被国家列入率先实施新的空气质量标准的城市。2013年以来，石家庄市连续出现25个灰霾天，其中1月4日-16日连续出现13个灰霾天，创下了2007年以来该市灰霾天持续的最长纪录。受灰霾天气影响，石家庄市1月份出现23天六级严重污染，其中14天的AQI指数出现“爆表”，达到最高值500。PM10，PM2.5，SO2，NO2，CO等5项监测指标出现超标。其中，PM2.5，PM10的污染最重，均值分别为国家年均二级标准的9.6和7.8倍。大气严重污染的态势不仅影响了石家庄市的环境质量，也直接危害着广大人民群众的身心健康。目前关于石家庄市大气细颗粒物PM2.5污染的相关研究较少，本论文开展对石家庄市冬季大气中TSP，PM10，PM2.5的污染水平研究，主要工作就是分析石家庄地区冬季PM2.5污染特征及影响因素，为改善石家庄市环境空气质量提供科学依据和数据支持。

1 石家庄市区域概况

石家庄市是河北省省会城市，地处河北省中南部，位于北纬37°27′～38°47′,东经113°30′～115°20′之间。石家庄市地处太行山东麓，地势西高东低，地貌由西向东依次排列为中山、低山、丘陵、盆地、平原，西南方到西北方被山环抱(见图1)，形成了石家庄市这种“避风港”式的气候特征，大风次数明显少于同纬度的其他地区，不利于污染物的稀释扩散。由于特殊的地理位置和自然环境以及特殊的工业结构、燃料结构等多种因素制约，石家庄市环境空气质量处于高污染水平，颗粒物污染严重。

图1 石家庄市地理位置图Fig.1 Geographic map of Shijiazhuang City

2 采样和分析

本文采用天虹TH-150系列智能中流量总悬浮微粒采样器对石家庄地区TSP，PM10，PM2.5质量浓度进行监测[12]。采样共布设6个监测点位，分别为化工学校、西北水源、西南高教、高新区、监测中心、职工医院(见图2)。化工学校位于石家庄市工业区，周围分布有石家庄东方热电有限公司热电三厂、石家庄钢铁有限责任公司、石家庄热电厂、华北制药有限公司；西北水源位于河北经贸大学，位于石家庄市上风向，周围无大型工业污染源，主要为学校；西南高教位于石家庄市区西南，周围无大型工业污染源，主要为学校；高新区位于石家庄市高新技术产业开发区信息工程学院内，周边主要为学院及生活区，分布有石家庄市高新技术产业开发区热电煤气公司和石家庄维生药业；监测中心位于石家庄市裕华区，周边主要为生活小区、商业及机关办公区，周围无工业污染源；职工医院位于五十四所家属区院内，周边无工业污染源，主要为生活小区及医院。

每个监测点放置分别装有TSP，PM10和PM2.5切割器的采样器各两台，切割器水平距离为3 m，同步采集TSP，PM10和PM2.5样品。采样滤膜为直径90 mm的有机滤膜，有效直径为80 mm。采样时间为2013-02-06到2013-02-19，其中TSP每天连续采样24 h，PM10，PM2.5每天连续采样不少于20 h。雨雪天不采样。

共采集228个样品，样品在4 ℃下避光密封保存，重量法计算TSP，PM10和PM2.5浓度[13]。

图2 采样点位示意图Fig.2 Sampling points diagram

3 结果与讨论

3.1TSP，PM10和PM2.5的浓度水平

石家庄市冬季大气中6个点位的TSP，PM10和PM2.5监测数据见表1。其中TSP的日均质量浓度为91.2～1 133.7 μg/m3，相对标准偏差为0.190 9；PM10的日均质量浓度为44.7～865.4 μg/m3，相对标准偏差为0.152 5；PM2.5的日均质量浓度为6.3～474.6 μg/m3，相对标准偏差为0.105 9。可以看出石家庄市冬季大气颗粒物污染严重。

3.2TSP,PM10和PM2.5的超标情况

表1 石家庄市不同点位TSP，PM10和PM2.5的监测数据

用新的环境空气质量标准(GB 3095—2012)[14]来衡量TSP，PM10和PM2.5的污染水平日均质量浓度超标率、超标倍数和超标倍数均值(见表2)。可以看出，TSP，PM10和PM2.5的日均浓度超标率分别为57.9%，82.9%和81.6%，TSP日均浓度超标倍数在1.05～3.78之间，平均超标倍数为1.28；PM10日均浓度超标倍数在1.03～5.77之间，平均超标倍数为1.86；PM2.5日均浓度超标倍数在1.02～6.33之间，平均超标倍数为2.24。根据新的空气质量标准对监测指标和限值的调整，反映出颗粒物污染是影响石家庄市环境空气质量的严重问题，PM10和PM2.5的污染程度严重。

表2 石家庄市TSP，PM10和PM2.5的超标情况

3.3TSP，PM10和PM2.5的相关性分析

将TSP与PM10的浓度数据进行回归分析，见图3。TSP与PM10的回归方程为y=0.937 1x+0.120 5，相关系数为0.748 9；PM10与PM2.5的浓度数据进行回归分析，见图4。

图3 TSP和PM10质量浓度关系Fig.3 Correlation of TSP and PM10

图4 PM10和PM2.5质量浓度关系Fig.4 Correlation of PM10 and PM2.5

PM10与PM2.5的回归方程为y=1.095 7x+0.095 3，相关系数为0.760 4。可以看出环境空气中TSP，PM10，PM2.5具有较好的相关性，说明其变化规律有一定的相似性，有可能遵循相同的迁移转化规律。

3.4ρ(PM10)/ρ(TSP)值，ρ(PM2.5)/ρ(PM10)值特征分析

ρ(PM10)/ρ(TSP)值和ρ(PM2.5)/ρ(PM10)值分别可以反映出TSP中PM10和PM10中PM2.5的含量，其分析结果见表3。可以看出，PM10约占TSP的74%，PM2.5约占PM10的61%。而世界卫生组织认为[15]，一般情况下在发展中国家PM2.5占PM10的50%，即说明该地区PM2.5污染较严重，说明石家庄冬季细颗粒物污染严重。

图5给出了TSP，PM10质量浓度及ρ(PM10)/ρ(TSP)值的变化趋势，图6给出了PM10，PM2.5质量浓度及ρ(PM2.5)/ρ(PM10)值的变化趋势。由图可以看出，当PM10和PM2.5的质量浓度较低时，ρ(PM10)/ρ(TSP)值和ρ(PM2.5)/ρ(PM10)值较大；当PM10和PM2.5的质量浓度较高时，ρ(PM10)/ρ(TSP)值和ρ(PM2.5)/ρ(PM10)值相对较小。说明石家庄虽然细颗粒物污染严重，但粗粒子的污染也不容忽视。原因可能是冬季采暖燃煤量大，产生的粗粒子相对较多，且气候条件不利于污染物扩散，煤烟型污染特征明显。

表3 石家庄市不同点位ρ(PM10)/ρ(TSP)值，ρ(PM2.5)/ρ(PM10)值的分析

图5 TSP，PM10质量浓度及PM10/TSP值变化趋势Fig.5 Trends of TSP, PM10 concentrations and PM10/TSP value

图6 PM10，PM2.5质量浓度及ρ(PM2.5)/ρ(PM10)值变化趋势Fig.6 Trends of PM10, PM2.5 concentrations and PM2.5/PM10 value

4 结 论

本文选择石家庄市来研究冬季环境空气中TSP，PM10，PM2.5的相关性，通过采样、分析和计算得到如下结论。

1)石家庄市冬季大气中TSP，PM10，PM2.5的平均质量浓度范围分别为91.2～1 133.7 μg/m3，44.7～865.4 μg/m3和6.3～474.6 μg/m3；用新的环境空气质量标准(GB 3095—2012)来衡量，TSP，PM10和PM2.5的日均浓度超标率分别为57.9%，82.9%和81.6%；超标倍数分别为1.28，1.86和2.24倍。

2)石家庄市冬季大气中TSP与PM10的回归方程为y=0.937 1x+0.120 5，相关系数为0.748 9；PM10与PM2.5的回归方程为y=1.095 7x+0.095 3，相关系数为0.760 4。

3)石家庄市冬季大气中PM10约占TSP的74%，PM2.5约占PM10的61%。当PM10和PM2.5的浓度较低时，ρ(PM10)/ρ(TSP)值和ρ(PM2.5)/ρ(PM10)值较大；当PM10和PM2.5的浓度较高时，ρ(PM10)/ρ(TSP)值和ρ(PM2.5)/ρ(PM10)值相对较小。

综上所述，石家庄市环境空气中TSP，PM10，PM2.5具有相关性，通过对其监测结果分析可以为环境管理提供定量化的科学依据，为区域环境空气污染防治提供一定的参考。

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Research of TSP, PM10and PM2.5pollution level in Shijiazhuang winter atmosphere

REN Yibin, JIN Wei, KANG Suhua, YANG Lijie， ZHAO Xin, GAO Kangning

(Shijiazhuang Environmental Monitoring Center, Shijiazhuang Hebei 050022, China)

To study winter atmospheric particulate matter pollution characteristics of Shijiazhuang City, TSP, PM10and PM2.5samples were collected in February 2013. Its mass concentration was analyzed by weight method, and its relevance was analyzed. Results show that using the ambient air quality standard (GB 3095-2012) as reference, Shijiazhuang winter atmospheric particulates pollution is serious, and TSP, PM10and PM2.5daily average concentration are 57.9%, 82.9% and 81.6%, respectively, and excessive multiples are 1.28, 1.86, and 2.24 times, respectively. The correlation coefficient between TSP and PM10and the correlation coefficient between PM2.5and PM10are 0.748 9 and 0.760 4, respectively, showing the correlation is good; the PM10/TSP average is 0.74 and the PM2.5/PM10average is 0.61，which shows that atmospheric particulate matter PM10and PM2.5pollution are serious in winter in Shijiazhuang City.

particulate matter; TSP; PM10; PM2.5

1008-1534(2014)06-0537-05

2014-05-05;

2014-07-05；责任编辑：冯 民

河北省科技支撑计划项目(13273702D)

任毅斌(1976-)，男，河北高邑人，高级工程师，主要从事环境监测方面的工作。

E-mail:13582049933@126.com

X502

A

10.7535/hbgykj.2014yx06015

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