日照2016-2017年PM2.5时空分布特征[1]

李 斌 董 静

（山东省日照市气象局 山东日照 276826）

引言

大气成分观测是综合气象观测的组成部分，是对一定范围内大气化学成分和相关物理特性等进行长期、稳定、持续的观察和测定，为评估研究大气成分变化对天气、气候、环境以及人体健康的影响等提供可靠的基础资料。大气成分观测业务可分为大气本底观测业务、基本大气成分观测业务和环境气象观测业务三类。大气气溶胶观测是环境气象观测的一种，是指悬浮在大气中固态和液态微粒共同组成的多相体系，实际工作中，也将大气中粒径小于100μm 的悬浮固态或液态微粒称为气溶胶，大气中气溶胶测量内容一般包括：气溶胶的质量浓度、数浓度及其它们的粒径分布、气溶胶单颗粒的形态等物理特性参数。气溶胶质量浓度是单位体积大气中所含气溶胶的质量，单位为毫克每立方米（mg/m3）。根据中国气象局观测司《关于新建气溶胶质量浓度观测系统数据上传的函》（气测函〔2015〕30 号）要求，自2015 年4 月1 日00 时（世界时）开始，日照国家基本气象站（以下简称日照站）等山东省新建的11 个气溶胶质量浓度观测站开始运行并上传观测数据。

瞿德业[1]等人对兰州市城区空气气溶胶中PM2.5 和PM10 污染状况进行了分析，朱倩茹[2]等人对广州PM2.5 污染特征及影响因素进行分析，李云婷、胡浩伟、蔡坤等[3-14]人也根据各地PM2.5观测数据对空气质量状况进行分析。本文根据日照国家基本气象站气溶胶观测数据，对日照市2016-2017 年PM2.5 时空分布特征进行分析，并和日照市环保局所属监测点观测数据进行比对。

1 日照PM2.5 质量浓度观测资料与方法

1.1 日照PM2.5 质量浓度观测地点

日照市地处山东东南沿海，属鲁东丘陵，总的地势背山面海，略向东南倾斜，山地、丘陵和平原相间分布。近年来日照经济发展迅速，城市化进程加快，能源结构不断调整，大量各行业企业上马，PM2.5 数据不断变化。

日照站新站址位于日照市东港区秦楼街道办事处陶家村西（郊区），经度为119°33′E，纬度为35°28′N，2015 年迁站，观测场拔海高度为64.4m，四周有绿色植被，北边有小山，无明显建筑物遮挡，视野开阔，观测场探测环境符合国家规范要求。使用的观测仪器为安徽蓝盾公司生产的β 射线法气溶胶质量浓度监测仪。日照环保局PM2.5 观测数据监测点位于日照市区市政府广场、日照环境监测站、日照港务局三个地方。

1.2 资料和方法

所用的资料为2016-2017 年日照国家基本气象站PM2.5 观测资料和日照环保局所辖监测站监测数据。日照站共收集17544个观测样品。采用统计的方法对日照2016-2017 年PM2.5 数据进行分析得出结论。

2 结果与分析

2.1 日照PM2.5 最小值分析

图1 日照2016-2017 年PM2.5 最小值出现次数

图1 为日照2016-2017 年PM2.5 最小值出现次数，横坐标为时，纵坐标为出现次数。观测结果显示，日照2016-2017 年PM2.5 最低值为1mg/m3，共出现371 次，从图1 中可以看出，最小值分布规律性不强，杂散分布，一天中每个时间段都出现过最小值，以清晨7 时左右和傍晚19 时左右为最多，分别为22 次、20次，夜里2 时左右和中午13 时左右为最少，分别为11 次、10 次。

2.2 日照PM2.5 最大值分析

图2 日照2016-2017 年PM2.5 最大值出现次数

图2 为日照2016-2017 年PM2.5 最大值出现次数，横坐标为时，纵坐标为出现次数。观测结果显示，日照2016-2017 年PM2.5 最高值为453.4mg/m3，出现在2016 年12 月20 日凌晨3时，次高值为439mg/m3，出现在2016 年12 月20 日凌晨4 时，图2 为日照2016-2017 年PM2.5 监测值超过300mg/m3的出现次数，共计46 次，超过400mg/m3有3 次，都出现于2016 年12 月20 日，300—400mg/m3的有43 次，由图可知，除17 时，每个时间段都出现过最大值，下半夜凌晨次数最多，3-6 时比较集中，然后空气质量逐渐变好，白天最大值出现次数减少，傍晚至上半夜最高值出现的次数较少。

2.3 日照PM2.5 各月平均值分析

图3 日照2016-2017 年PM2.5 各月平均值

图3 为日照2016-2017 年PM2.5 各月平均值，横坐标为月份，纵坐标为平均值（单位为mg/m3）。观测结果显示，日照PM2.5监测数据全年各月变化规律明显，呈现双峰单谷型，1 月平均值最高，为84.30mg/m3，然后逐渐下降，8 月平均值最低，为27.29mg/m3，而后开始逐渐上升。一年中冬季（包括12 月、1 月、2 月）平均值最高，为76.41mg/m3，夏季（包括6 月、7 月、8 月）最低，为36.43mg/m3。全年平均值为46.21mg/m3，6-10 月平均值均低于全年平均值，其它各月都高于全年平均值。

图4 日照2016-2017 年PM2.5 各月平均值

图4 为日照市环保局所辖环境监测站观测的日照2016-2017 年PM2.5 各月平均值，横坐标为月份，纵坐标为平均值（单位为mg/m3），观测结果显示，日照PM2.5 监测数据全年变化规律明显，呈现双峰单谷型，1 月平均值最高，为101.00mg/m3，然后逐渐下降，8 月平均值最低，为23.50mg/m3，而后开始逐渐上升。虽然和日照国家基本气象站观测数据差异较大，但分析规律基本相同，都为双峰单谷型。

2.4 日照PM2.5 各时平均值

图5 日照2016-2017 年PM2.5 各时平均值

图5 为日照2016-2017 年PM2.5 各时平均值，横坐标为时，纵坐标为平均值（单位为mg/m3），观测结果显示，一日中各时平均值分布规律明显，各时平均值都在47.0mg/m3 以上，9 时左右平均值最高，逐渐降低，17 时左右达到最低，而后逐渐上升，最高平均值和最低平均值差别不是很大。

结语

（1）日照2016-2017 年PM2.5 最小值为1mg/m3，最大值为mg/m3，，1 月平均值最高，全年月份平均值为46.21mg/m3，各时平均值超过47.0mg/m3，日照站和环保局环测资料分析规律基本相同，同为双峰单谷型。

（2）夜间凌晨出现较高值的概率高，主要与天气有关，昼夜间的垂直温差变化明显，当地面高度高于高空温度时，地面的空气容易上升，污染物容易被带到高空扩散，当地面温度低于高空温度时，天空中就形成了逆温带，这个逆温层就像一个大盖子一样压在地面上空，使地面空气不能上升，空气中的各种污染物就不能扩散。一般在夜间，早晨和傍晚也容易出现逆温层，所以在这些时间里空气最污浊，白天太阳出来后，地面温度迅速上升，逆温层就会逐渐消散，于是污染物能很快扩散。另外，市区部分企业排放污染物也容易提高PM2.5 数值。

（3）日照市气象部门和环保部门气溶胶观测站点少，布局不合理。部分观测站点附近空气清新，四周无高污染企业污染物排放，而空气质量差的日照经济技术开发区、岚山区临港企业集中区则无观测站点。观测仪器设备、观测数据处理执行规范、观测方法的不同也引起观测数据的差异。

（4）由于气象部门PM2.5 观测时间较短，样本资料少，影响到分析结果的普遍性，对于日照市PM2.5 时空分布特征规律分析需要进一步探讨。