东北辽中南基地城市群PM2.5污染特征研究

王海峰

(太原理工大学环境科学与工程学院，山西 太原 030024)

东北辽中南基地城市群PM2.5污染特征研究

王海峰

(太原理工大学环境科学与工程学院，山西 太原 030024)

基于中国环境监测总站“全国城市空气质量实时发布平台”2014年和2015年的PM2.5数据，探讨分析东北辽中南基地城市群PM2.5污染特征。结果表明：研究期间鞍山和沈阳两市的PM2.5污染最为严重，2014年和2015年的超标率分别为31.8%、35.6%和26%、34.5%；城市群PM2.5浓度呈现出显著的冬高夏低、春秋平稳的基本特征，冬季均值高达70.4μg/m3，是一级浓度限值的2倍，而夏季均值低为31.6μg/m3；因人类活动对PM2.5的影响，周末浓度高于工作日；2015年较2014年相比，PM2.5在可吸入颗粒物中比重增加，对大气污染物的贡献显著，但从整体来看辽中南基地城市群的空气质量出现了明显好转。

颗粒物污染；污染特征；相关性分析

引言

PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。可对呼吸系统和心血管系统造成伤害，导致咳嗽、呼吸困难乃至心肺病患者的过早死等[1-2]。

我国东北区的工业经过几十年的建设，已基本形成了一个以钢铁、机械、石油化工等重工业为主的工业体系，被称为辽中南工业基地(含沈阳、抚顺、鞍山、本溪、大连、丹东、盘锦、营口)。随着该区的快速发展，大气污染问题频发，严重影响了当地居民的身心健康。为此，本文通过收集中国环境监测总站发布的数据，进行该工业基地PM2.5的时空变化规律研究，探讨其影响原因，以期为当地环保治理提供相关依据。

1 数据来源

本文辽中南工业基地8个城市2014年和2015年的PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3的数据均来自中国环境监测总站“全国城市空气质量实时发布平台”。文章中所用PM2.5质量浓度限值为一级浓度限值35μg/m3和二级浓度限值75μg/m3(GB3095-2012)。

2 PM2.5 污染特征分析

2.1 PM2.5污染特征

从图1可以看出，在以二级浓度限值为标准的情况下，2014年有87.5%的城市达标率集中在65%-85%的区间，且达标率在80%以下的城市有6个，高达75%；2015年有87.5%的城市达标率在75%-90%区间，而达标率在80%以下的城市有3个，仅占了37.5%。说明2014年-2015年间，城市空气质量出现了明显好转。研究期间鞍山市和沈阳市的污染最为严重，其超标天数在2014年分别为116天和130天，超标率高达31.8%和35.6%，2015年则降低为95天和124天，超标率为26%和34.5%。沈阳市是我国重工业城市之一[3]，市内重工业较多，同时近年市内加大了城市基础设施建设，汽车数量也显著增加，工业粉尘、建筑扬尘及汽车尾气等多方面的叠加导致了其颗粒物浓度居高不下。鞍山市是东北地区最大的钢铁工业城市，素有“钢都”盛名，钢铁冶炼和露天矿石开采等造成的粉尘污染，导致PM2.5浓度值的增加[4]。

图1 2014年和2015年日均质量浓度达标率区间(%)

2.2 PM2.5季节变化规律

本文所指春季为3-5月，夏季为6-8月，秋季为9-11月，冬季为12月至次年的2月。从图2可以看出辽中南工业基地城市群中PM2.5的浓度呈现出显著的冬高夏低、春秋平稳的变化规律。城市群冬季PM2.5均值最高为70.4μg/m3，夏季均值最低为31.6μg/m3。由于夏季降水量较多，会将大颗粒物冲刷至地面[5]，且夏季属于多风季节，扩散条件较好，有稀释作用，因此减少了空气中PM2.5浓度。而在冬季大气层结比较稳定，逆温频繁，混合层高度较低，大气垂直扩散不好。且供暖季煤碳的大量使用，导致颗粒物大量排放[6]，所以在冬季PM2.5浓度值较高。由于沈阳市供暖从11月开始，所以秋季有一个月存在燃煤供暖。且在此期间，辽中南地区存在严重的秸秆焚烧问题[7]，这也导致了该地区的部分城市如沈阳市、鞍山市等出现了秋季PM2.5高于冬季的这一反常现象。

图2 2014年和2015年四季浓度值分布图

2015年春夏秋季三个季节PM2.5浓度值较2014年显著降低，而冬季PM2.5浓度值却仍居高不下。主要是由于冬季的PM2.5大部分来自于燃煤供暖[6]，因燃煤供暖这一格局短期内尚不可改变，因此期间排放的颗粒物量总体变化较小。而在春夏秋季节当地政府采取了相应的管控措施后[8]，PM2.5污染略有减轻。

2.3 PM2.5工作日和周末变化规律

一般认为，由于工作日的人为活动和工作强度增加，工作日颗粒物浓度往往高于周末[9]。研究期间辽中南工业基地PM2.5工作日和周末的浓度变化见图3。从图3中可以看出2年间一周PM2.5浓度变化未呈现出“周末效应”，甚至还出现了“逆周末效应”。周一和周

末的PM2.5浓度值较高，在2015年的变化趋势图中此现象更为明显，周一最高达61.6μg/m3，周末达65.8μg/m3。周末人类的户外活动诸如购物、出游逐渐增强，导致颗粒物浓度上升，达到一周浓度最高值[10-11]。而周一开始，人类活动和工作强度均加强，导致颗粒物增加，且因PM2.5污染物的扩散沉降需要一定的缓冲时间[12-13]，所以出现短暂性的高浓度现象。

图3 PM2.5浓度周变化趋势

2.4 PM2.5和污染因子的相关性分析

从图4可以看出，研究期间PM2.5与PM10及NO2、CO和SO2均存在显著正相关，与O3存在显著的负相关，说明辽中南基地城市群中PM2.5仍是以燃煤和汽车尾气等产生的复合型污染为主。其中，PM2.5与SO2、CO、NO2及O3四种污染因子的相关性2015年均高于2014年，而与PM10的相关性则出现了降低，说明大气污染物中二次颗粒物所占比重增加[14]。两年间PM2.5/PM10值也呈增加趋势(见表1)，这也证实PM2.5的比重在增加，复合型污染比例升高。

*在0.05水平(双侧)上显著相关；**在0.01水平(双侧)上显著相关图4 PM2.5和PM10、SO2、CO、NO2、O3的相关系数图

PM2.5/PM10鞍山本溪沈阳盘锦抚顺大连丹东营口2014年比值0.580.590.60.660.600.610.580.562015年比值0.620.590.630.640.680.590.610.62

3 结 论

对辽中南基地2014年和2015年大气颗粒物PM2.5的质量浓度进行分析，得出如下结论：(1)研究期间鞍山市和沈阳市的污染最为严重，其超标天数在2014年分别为116天和130天，超标率高达31.8%和35.6%，2015年则降低为95天和124天，超标率为26%和34.5%。(2)辽中南工业基地城市中PM2.5的整体浓度状况呈现显著的冬高夏低、春秋居中的季节变化特征。在2年间春夏秋三季好转现象较明显，而冬季浓度值仍居高不下。(3)2年间一周PM2.5浓度变化未呈现出“周末效应”，甚至还出现了“逆周末效应”。周一和周末PM2.5浓度值较高，同时2015年变化趋势图中此现象更为明显。(4)2015年较2014年相比，PM2.5的比重在增加，细颗粒对大气污染物的贡献显著。

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[3]国务院关于沈阳市城市总体规划的批复，2000.

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《环境与可持续发展》2016年学术影响因子位列全国收录68种环境科学类期刊第九名

据知网2016年9月发布的《中国学术期刊影响因子年报(自然科学与工程技术(2016版)》，我刊期刊综合影响因子为1.339，位列全国环境科学类期刊第9名，复合影响引子为 1.626，位于全国环境科学类期刊第11名。另据知网发布的《2015年发行与传播统计报告》：我刊机构用户总计近5000个，遍布于11个国家和地区，如美国国会图书馆、代顿ITS公司、美国海军军事学院、法国国防部、牛津大学、韩国最高法院、韩国最高检察院、日本国会图书馆、新加坡国家图书馆、伊士曼化学公司、陶氏化学、NSD生物技术咨询、南澳大利亚大学等国外机构，我刊已成为国际平台上展示我国环保成就和研究成果的重要窗口。

CharacteristicsofMassConcentrationVariationsofPM2.5intheUrbanAgglomerationofLiaoningCentralSouth

WANG Haifeng

(College of Environmental Sciences and Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China)

Based on the PM2.5data of 2014 and 2015 of China National Environmental Monitoring Station，the National Urban Air Quality Real-time Platform，the PM2.5pollution characteristics of urban agglomeration of Liaoning central south are analyzed.The results showed that PM2.5pollution was the most serious in Anshan and Shenyang city during the study period，and the superstandard rates were 31.8%，35.6% and 26%，34.5% in 2014 and 2015 respectively.The PM2.5of turban agglomeration of seasonal concentration variation exhibited?an essential feature?which was high in?winter and low in summer with steady change in spring and autumn .Winter average of up 70.4μg/m3，is the first concentration limit of 2 times，while the summer average is low 31.6μg/m3.Because of the effect of human activities on PM2.5concentration，the weekend concentration is higher than the working day concentration；2015 compared to 2014，PM2.5in the proportion of respirable particulate matter increased，the contribution of significant air pollutants.But on the whole，the air quality of turban agglomeration of Liaoning central south has improved markedly.

particulate matter pollution；pollution characteristics；correlation analysis

X51

A

1673-288X(2017)05-0147-03

王海峰，学士，环境工程专业

文献格式：王海峰.东北辽中南基地城市群PM2.5污染特征研究[J].环境与可持续发展，2017，42(5)：147-149.