2015年安庆地区大气PM2.5污染特征

朱义，余光明，潘永珩

(1.安庆市宜秀区环保局，安徽安庆246000；2.安庆师范大学资源环境学院，安徽安庆246133）

2015年安庆地区大气PM2.5污染特征

朱义1，余光明*2，潘永珩2

(1.安庆市宜秀区环保局，安徽安庆246000；2.安庆师范大学资源环境学院，安徽安庆246133）

利用安庆市2015年PM2.5资料研究了安庆地区细颗粒物时空变化特征，结合同时期气象资料分析了PM2.5浓度与气象条件的关系，探讨了PM2.5对大气能见度的影响。结果表明：安庆市细颗粒物污染年均值约为0.053 mg·m-3。安庆市PM2.5质量浓度呈现出冬季最高、春秋次之、夏季最低的污染特征；PM2.5质量浓度与降水、风等环境气象要素关系密切，对大气能见度有重要影响，两者之间存在显著负相关关系。

PM2.5；时空变化；气象因素；能见度；安庆市

随着我国工业的高速发展和城市化进程的逐步深入，大气环境质量状况总体不容乐观。灰霾日数逐渐增多、能见度下降和区域复合型的大气污染加重等问题[1-2]给大众生活带来很大不便，同时也严重威胁人体健康[3-5]，引起了全社会和政府部门前所未有的关注。而快速增加的细颗粒物（PM2.5）污染是灰霾现象形成的主要因素[6]，研究显示，大气能见度与PM2.5质量浓度关系密切[7-8]。就我国而言，PM2.5浓度高且空间差异大[9]，Yang等[10]对我国主要城市PM2.5研究发现，其最高浓度可达美国2006年新出台PM2.5日均值标准的6倍，年均值标准的4倍。2012年2月，国务院发布的新修订《环境空气质量标准》中增加了PM2.5监测指标[11]。近年来安徽省灰霾的发生频率明显增多[12]。安庆市制造业比较发达，作为我省皖江城市带承接产业转移示范区和长江经济带建设的重要节点城市之一，切实保护环境对于保障人民身体健康具有重要的科学和现实意义。但快速发展的工业和随之而来的人类活动，为安庆地区甚至长江下游地区的地表环境输入了不少非自然成因物质，对生态环境和群众健康构成了严重威胁。本文分析了安庆市2015年PM2.5的变化特征，对其影响的气象因素进行了分析，讨论了PM2.5对大气能见度的影响，以期为大气PM2.5进行有效控制和治理提供参考。

1 数据与方法

2015年，安庆市开始全面监测PM2.5，市区PM2.5监测点包括安庆大学、联福花园、马山宾馆、环科所等4处，代表了安庆市区的空气PM2.5质量状况。本文所采用的逐日PM2.5资料取自安庆市环保局空气质量日报(http://183. 167.237.194/GK/ZXGK/qkzllist.aspx)，并参考了安庆市2015年逐日空气质量指数（AQI）、首要污染物、空气质量级别和地表SO2、NO2、O31小时、CO以及PM10浓度数据，气象资料数据来源于中国气象数据网中国地面气候资料日值数据集，及同期地面气象逐日数据，本研究季节规定：2015年3~5月为春季，6~8月为夏季，9~11月为秋季，2015年1、2和12月为冬季。

2 结果与讨论

2.1 PM 2.5质量浓度总体特征

对各个监测点有效PM2.5质量浓度值进行平均求得该日总体PM2.5质量浓度，在此基础上开展年、月尺度统计。结果显示，2015年安庆市环境大气中PM2.5整体污染水平较高，月均值为0.032 ~0.092mg·m-3，年均值达0.053mg·m-3，与南京[13]、杭州[14]等大城市相比，明显较低，但安庆市年均PM2.5浓度要高于GB3095-2012环境空气质量标准中PM2.5年均值空气质量二级标准值（0.035mg·m-3）。2015年安庆地区大气首要污染物以PM2.5为主，其次为PM10。空气质量三级以上的污染天气共57d，首要污染物均为PM2.5。PM2.5与其他5类污染物浓度的变化趋势如图1所示，可见PM2.5与PM10的相关系数最高，为0.97，空气中PM2.5对PM10的贡献（即PM2.5/PM10）平均达71%，表明安庆细颗粒污染不容忽视。对比同期PM2.5与AQI变化，显示安庆市AQI主要受PM2.5污染情况影响。

图1 安庆市PM2.5质量浓度与其他5类污染物和AQI关系

2.2 时间变化

各监测点PM2.5质量浓度的季节变化如图2所示。可以看出，PM2.5质量浓度均表现为冬季最高、春秋次之、夏季最低的污染特征，这与国内其他地区甚至省内城市的结果基本一致。由于冬季、早春和深秋等天气比较寒冷，大气边界层高度相对较低，空气层结稳定、流动性差，不利于污染物扩散，使得颗粒物污染明显加重。此外，春冬季节风速相对较大，导致地面扬尘增加，细颗粒物浓度升高。夏季则处于高温、多湿环境，空气流动性较强，易于污染物扩散，夏季局地对流强烈，降水较其他季节充沛，对空气中颗粒态污染物起到冲刷作用，夏季植被繁茂对颗粒物也有良好的吸纳作用，这些有利因素使得夏季空气相对清洁。

图2 不同监测点PM2.5质量浓度季节变化

2.3 气象因子的影响

城市大气污染物的源头在于污染物的过量排放。环境气象条件、下垫面状况也与污染物的扩散密切相关[15]。前期对安庆地区大气污染物的研究表明，湿度、气温、降水与风速等气象要素对该地区大气污染物浓度均有一定影响[16]。本文主要讨论降水和风对PM2.5的影响。

2.3.1 降水对PM2.5质量浓度的影响

降水能够十分有效地清除大气中颗粒污染物。除了作为云凝结核形式外，大气中颗粒物也可以附着在雨滴上或溶于水滴中伴随着降水沉降到地面，从而使大气中颗粒物浓度显著降低。图3对比了安庆市逐月降水日和非降水日PM2.5质量浓度，可以看出，由于降水因素的影响，降水日PM2.5污染物浓度明显低于非降水日。2015年安庆市降水量为1 997 mm，而夏季降水量达959 mm，降水天数共51 d，降水天数多，降水强度大，因此大大降低了环境中颗粒物浓度。而该年冬季降水天数共40 d，降雨量4季中最少，仅206mm，因而单次降水事件雨强较小，细颗粒物在空气中滞留时间延长，造成冬季PM2.5污染最严重。

图3 降水日与非降水日平均PM2.5质量浓度比较

2.3.2 风对PM2.5质量浓度的影响

风同样有利于污染物扩散，风速大小影响到污染物扩散速度。对比同期安庆市近地面日均风速和PM2.5污染物浓度（图4），可以看出，风速与PM2.5质量浓度呈现负相关的关系。风速越大时，空气中的污染物稀释的越充分，质量浓度明显下降；风速越低，污染物浓度值越高，越不利于污染物扩散。风向则决定了污染物的传输方向。研究表明，安庆市颗粒物质量浓度偏北风和东南风较高，吹西南风是最低的，安庆地区夏季的主导风频即为西南风，从而引起安庆夏季PM2.5污染程度最轻[16]。

图4 PM2.5质量浓度与风速的关系

2.4 PM 2.5对大气能见度的影响

为了分析安庆地区PM2.5对大气水平能见度的影响，统计了安庆地区大气能见度数据，在剔除降水天气的影响后，发现安庆地区水平能见度平均为10.3 km，最高可达26.9 km，发生灰霾天气时水平能见度要远小于正常天气下的能见度，最低可达1 km以下。

研究表明，大气能见度与细颗粒物浓度之间具有较好的相关性[7-8]。对安庆市日均PM2.5质量浓度与相应大气水平能见度水平进行比较（图5），可以看出，两者存在极好的负相关关系，PM2. 5质量浓度为高值时大气能见度普遍偏低，说明PM2.5质量浓度对该地区水平能见度有很大贡献，线性拟合后方程决定系数R2高达0.89（图6）。进一步分析表明，不同能见度水平条件下环境空气中PM2.5的质量浓度不同（图6），大气能见度水平随PM2.5质量浓度下降呈直线升高的趋势。当PM2.5质量浓度值较高时，能见度水平均在4 km以下。能见度在10 km时，PM2.5质量浓度均值为0.058mg·m-3；能见度在20 km以上的，PM2.5质量浓度均值降至0.034mg·m-3。安庆市PM2.5质量浓度对大气能见度有重要影响。

图5 安庆市日均PM 2.5浓度与相应大气水平能见度比较

图6 不同大气能见度水平下对应的PM2.5质量浓度

3 结论

本文利用2015年PM2.5资料研究了安庆地区PM2.5浓度的时空变化特征，结合同期气象资料分析了PM2.5浓度与气象条件的关系，探讨了PM2.5对大气能见度的影响。

（1）2015年安庆市环境大气中PM2.5整体污染水平较高，月均值在0.032~0.092mg·m-3。年均值达0.053 mg·m-3，高于GB3095-2012环境空气质量标准中PM 2.5年均值空气质量二级标准值。

（2）安庆PM2.5质量浓度表现为冬季最高、春秋次之、夏季最低的污染特征，与降水、风速等环境气象要素关系密切。

（3）安庆市PM2.5质量浓度对大气能见度有显著影响，表现出很好的负相关关系。

[1]孙彧,马振峰,牛涛,等.最近40年中国雾日数和霾日数的气候变化特征[J].气候与环境研究，2013，18（3）：397-406.

[2]张小曳,孙俊英,王亚强,等.我国雾-霾成因及其治理的思考[J].科学通报，2013，58（13）：1178-1187.

[3]李春璐.雾霾天气下体育运动对呼吸系统的损害程度分析[J].科技通报,2014，30（1）：62-65.

[4]谢元博,陈娟,李巍.雾霾重污染期间北京居民对高浓度PM2.5持续暴露的健康风险及其损害价值评估[J].环境科学，2014，35（1）：1-8.

[5]ZHAO W,CHENG J,LI D,et al.Urban ambient air quality investigation and health risk assessmentduringhaze and non-haze periods in Shanghai，China[J].Atmospheric Pollution Research，2013，4（3）：275-281.

[6]吴兑.近十年中国灰霾天气研究综述[J].环境科学学报,2012，32（2）：257-269.

[7]CHEN J,QIU S,SHANG J,etal.Impactof relative humidity and water soluble constituents of PM2.5 on visibility impairment in Beijing,China[J].Aerosol AirQualRes，2014，14：260-268.

[8]WANG JL,ZHANG Y H,SHAOM,etal.Quantitative relationship between visibility and mass concentration of PM2.5 in Beijing[J]. Journalofenvironmental sciences(China),2005,18（3）：475-481.

[9]ZHANG X Y,WANG Y Q,NIU T,et al.Atmospheric aerosol compositions in China:spatial/temporal variability,chemical signature,regional haze distribution and comparisons with global aerosols[J].Atmospheric Chemistry and Physics，2012，12（2）：779-799.

[10]YANG F,TAN J,ZHAO Q,et al.Characteristics of PM 2.5 speciation in representative megacities and across China[J]. Atmospheric Chemistry and Physics，2011，11（11）：5207-5219.

[11]环境保护部,国家质量监督检验检疫总局.GB3095—2012环境空气质量标准[S].北京:中国环境科学出版社,2012.

[12]刘晓蓓,金素文.安徽省霾时空分布特征分析[J].长江流域资源与环境，2014，23（12）：1762.

[13]魏玉香,银燕,杨卫芬,等.南京地区PM2.5污染特征及其影响因素分析[J].环境科学与管理,2009，34（9）：29-34.

[14]包贞,冯银厂,焦荔,等.杭州市大气PM2.5和PM10污染特征及来源解析[J].2010，26（2）：44-48.

[15]王振波,方创琳,许光,等.2014年中国城市PM2.5浓度的时空变化规律[J].地理学报，2015，70（11）：1720-1734.

[16]余光明,王磊,安乐生,等.安庆市2007~2013年大气污染物变化特征研究[J].江西农业学报，2015，27（1）：81-85.

Pollution Characteristicsof PM 2.5 in Anqing Area in 2015

ZHU Yi1，YUGuang-ming2，PAN Yong-heng2
(1.Yixiu District Environmental Protection Bureau，Anqing,Anhui 246000，China；
2.School of Resources and Environment，Anqing Normal University，Anqing,Anhui246133，China)

The characteristics of PM2.5 pollution in Anqing City are analyzed basing on the monitoring data of daily average PM2.5 concentration in 2015.Combining with the corresponding surfacemeteorological data,correlation analyses are also conducted to identifymeteorological factors that have significant impact on PM2.5.The results show that the annual mean PM2.5 concentration is 0.053mg·m-3.PM2.5 in winter is themost serious season in a year,and in summer,themost light.Wind and precipitation are themain meteorological factors affecting PM2.5 concentration in Anqing.The correlation analysis shows a negative correlation between atmospheric visibility and fine concentration.

PM2.5；spatial-temporal change；meteorological factors；atmospheric visibility；Anqing City

S3

A

1007-4260(2016)04-0121-04

时间：2017-1-3 17:19

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1150.N.20170103.1719.030.html

2016-04-13

安徽省自然科学基金项目（1608085QD76）。

朱义，女，安徽枞阳人，安庆市宜秀区环保局助理工程师，研究方向为环境工程。E-mail:zhuyi1927@163.com

余光明，男，安徽阜阳人，博士，安庆师范大学资源环境学院讲师，研究方向为气溶胶与雪冰化学。

E-mail:gmyu1987@lzb.ac.cn

10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2016.04.030