玉溪市大气中PM2.5与气象参数的相关性研究

，，， ，(玉溪师范学院资源环境学院，云南 玉溪 653100)

玉溪市大气中PM2.5与气象参数的相关性研究

周晓芳，鲁广秋，李泽渊，陈松涛，王淑凡
(玉溪师范学院资源环境学院，云南 玉溪 653100)

以玉溪师范学院校园的空气质量为研究对象，选择校园中具有代表性的6个监测点，于2016年2—4月采集PM2.5样品进行测定和分析，同时与玉溪市2016年1—12月的PM2.5含量做对比。结果表明，玉溪师范学院PM2.5浓度在34～71 μg/m3，AQI在49～95，与玉溪市2016年2—4月AQI相比略高，但总体环境空气质量为良好。PM2.5浓度与气象参数的相关性分析结果说明， PM2.5浓度随时间变化趋势平稳；PM2.5浓度与气温呈正相关，与湿度呈负相关。

PM2.5；气象参数；相关分析；玉溪

雾霾问题的出现使空气污染倍受关注。大气中空气动力学直径≤2.5μm的颗粒物称为PM2.5，也称细颗粒物[1,2]。PM2.5可直接吸入至支气管和肺泡中，由其引发的空气污染及健康风险近年来得到国内外的广泛研究[3-6]。有研究表明，PM2.5除了对人类健康有极大影响外，还对云层形成、大气辐射、大气光化学反应等影响全球气候变化的因素起着重要作用[7-9]。

玉溪市地处云南省滇中地区，属中亚热带半湿润冷冬高原季风气候，环境舒适，气候宜人。坐落在玉溪市市区的玉溪师范学院，是一所以“环境友好和资源节约”为建设理念，“创新、协调、绿色、开放、共享”为发展指引的绿色校园。本文以玉溪市PM2.5为研究对象，通过收集玉溪市2016年PM2.5月平均值、温湿度等参数，监测玉溪师范学院校园内人员活动较多的教室、宿舍楼、交通要道等典型场所的PM2.5浓度，比较监测区域与玉溪市整体环境空气中PM2.5的含量，对校园环境空气质量作出评价，并积累当地环境空气中PM2.5的背景基数。同时运用统计学软件分析了玉溪市PM2.5浓度与气温、湿度等气象参数的相关性[10,11]，以期为保护当地环境空气质量和规划建设绿色城市提供一定的参考。

1 实验部分

1.1 采样点和时间

选择玉溪师范学院教室、宿舍楼、主要交通要道等典型场所作为采样点，共布设6个监测点位。采样时间为2016年2—4月，每个监测点连续采样5d。

1.2 仪器和采样方法

仪器：2050型空气/智能TSP综合采样器(山东青岛崂应)；PM2.5采样头；DV215CD型十万分之一位分析天平(美国奥豪斯)；DHG-9240A型电热恒温干燥箱(上海一恒科技有限公司)；直径90mm玻璃纤维滤膜。

采样方法依据《环境空气颗粒物(PM2.5)手工监测方法(重量法)技术规范》[12]，以中流量100mL/min为采样流量，每个样品采样时间为24h，同时观测并记录海拔、温/湿度等参数。

1.3 样品处理与测定

按编号将滤膜置于恒温干燥箱中，于25℃下平衡24h，然后称量滤膜质量，记录采样前滤膜质量，精确至0.01mg。

平衡好的滤膜装于PM2.5采样头中，按设定时间进行样品采集。完成采样后将尘膜按平衡采样前滤膜的相同条件平衡24h，然后称量尘膜质量，并记录(精确至0.01mg)。

PM2.5颗粒物浓度按下式计算：

式中：w1为采样后尘膜质量，mg；w0为采样前尘膜质量，mg；V为标准状态下的采样体积，L。

表1 玉溪师院校园内各监测点地理及气象参数

表2 玉溪师院校园内PM2.5监测结果

表3 玉溪市2016年1—12月PM2.5月平均值

注：表中数据源自中国空气质量在线监测分析平台[15]。

表4 玉溪师院校园内与玉溪市同月份PM2.5比较结果

表5 PM2.5与温度的统计分析系数

表6 PM2.5与湿度的统计分析系数

2 结果与讨论

2.1 玉溪师范学院PM2.5监测结果

2.1.1 各采样点地理及气象参数

对各监测点进行海拔、气温和湿度的测量，结果见表1。由表1可知，监测点的海拔范围在1663～1768m，海拔最大相差105m。气温和湿度通过每小时测量记录后取平均值。气温范围9.0～23.5℃，最大温差14.5℃；湿度42.0%～66.0%，最大湿度差值24.0%。

2.1.2 玉溪师范学院PM2.5监测结果与玉溪市PM2.5月平均值

玉溪师院校园内PM2.5监测结果如表2所示，PM2.5平均浓度范围在34～71μg/m3。根据《HJ 633-2012环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》规定[13]，计算出空气质量指数(AQI)，再依据我国的《GB3095-2012环境空气质量标准》评价校园内的空气质量状况[14]。结果显示2016年2—4月，玉溪师范学院校园空气质量平均为Ⅱ级，空气质量状况为良。

收集玉溪市2016年1—12月PM2.5的数据可知，2016年玉溪市PM2.5的浓度范围在11～37μg/m3。2—4月较高，浓度值>30μg/m3，空气质量指数(AQI)为54～62，空气质量等级Ⅱ级，空气质量状况为良。其余月份空气质量等级均为Ⅰ级，空气质量状况为优。故选择2—4月的玉溪市PM2.5月平均值与本文中监测的玉溪师范学院校园大气中PM2.5作比较。

把2016年2—4月实际监测得到的玉溪师范学院校园大气中PM2.5的含量与玉溪市同月份PM2.5含量进行比较，结果如表4所示。玉溪师范学院校园大气中PM2.5的含量略高于同月份玉溪市PM2.5的整体浓度水平，但均符合我国环境空气质量标准中的Ⅱ级空气质量，空气质量状况良好。在2—4月玉溪市PM2.5的含量出现高峰值的原因可能与春节期间大量燃放烟花爆竹、并且此期间降水量较少、空气湿度较低有关。

2.2 PM2.5浓度与气温的相关性分析

如图1中所示，各监测点PM2.5浓度与气温存在明显的正相关，这是因为气温能够影响颗粒物质的形成。有研究表明，较高的温度会促进光化学反应，从而影响颗粒物初级粒子的形成。

通过比较表5中一元线性回归方程与Spearman变量相关分析的相关系数R2，对PM2.5浓度与气温的相关性做进一步分析[15,16]。线性相关系数R2范围0.023～0.867，Spearman分析的R2范围为0.300～1.000，Spearman分析相关系数R2比线性相关的R2要高，再次表明PM2.5浓度与气温有显著的正相关性，PM2.5浓度随气温的升高有逐渐升高的趋势。

2.3 PM2.5浓度与湿度的相关性分析

PM2.5浓度与湿度分别进行线性回归分析与Spearman相关分析，结果如图2及表6所示。

各监测点PM2.5浓度与湿度存在一定线性相关性，相关系数R2为0.107～0.771，而二者间Spearman分析的相关系数R2均<0，说明PM2.5浓度与湿度存在显著的负相关，即随着湿度的增加，PM2.5的浓度逐渐减小。

3 结论

本文通过对玉溪师范学院校园大气颗粒物PM2.5进行实时监测，以及收集玉溪市2016年1—12月PM2.5的相关数据进行对比分析，结果表明：玉溪市2016年PM2.5的浓度范围在11～37μg/m3，其中2—4月PM2.5含量较高，在此期间，玉溪师范学院校园大气中PM2.5浓度在34～71μg/m3。玉溪市2016年空气质量只有2—4月为良，其余时间均为优。通过对校园PM2.5浓度与气温、湿度的相关性分析可知，PM2.5浓度与气温呈正相关，与湿度呈负相关，即随气温升高，湿度下降，PM2.5浓度会有所上升。所以，通过控制气温和空气湿度可以在一定范围内起到调节PM2.5含量的作用。

地处滇中地区的玉溪是“中国十佳休闲宜居生态城市”之一，并且是国家环境保护重点城市之一，近年来以保护抚仙湖为主的生态建设，使得玉溪市整体环境空气质量得到保护，一直以来空气质量状况均为优。未来随着海绵城市的建设，公共区域绿化面积、树木和花草的种植面积的增加，再加上有效收集雨水等自然降水资源，将能达到增加空气相对湿度、减少空气污染，调节气候，保护玉溪生态环境的目的。

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[13]环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)：HJ 633—2012[S]．北京：中国环境科学出版社，2012．

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InvestigatingandAnalyzingtheRelationshipsbetweenMeteorologicalFactorsandParticulateMatter(PM2.5)inYuxiCity

ZHOU Xiao-fang, LU Guang-qiu, LI Ze-yuan, CHEN Song-tao, WANG Shu-fan
(College of Resources and Environment, Yuxi Normal University,Yuxi Yunnan 653100 ,China)

In order to study the correlation between atmospheric PM2.5and meteorological conditions in Yuxi city, the air quality of Yuxi Normal University campus was selected. Six representative monitoring sites were chosen. PM2.5samples were collected from February to April in 2016 for determination and analysis, and compared with the PM2.5content in Yuxi City from January to December in 2016. The results showed that the concentration of PM2.5was 34 ～ 71 μg / m3and AQI was 49 ～ 95 in Yuxi Normal College, which was slightly higher than that of AQI in February and April of 2016 in Yuxi City. However, the overall ambient air quality was good. The correlation between PM2.5concentration and meteorological parameters showed that the concentration of PM2.5tended to be stable with time changing. PM2.5concentration was positively correlated with air temperature, and negatively correlated with humidity.

PM2.5; meteorological parameters; correlation analysis; Yuxi

2017-05-08

鲁广秋，硕士，助教，研究方向：环境分析化学、环境监测。

李泽渊，玉溪师范学院资源环境学院2015级环境科学专业。

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1673-9655(2017)06-0058-06