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2014-2018年春节期间北京交通站PM2.5及NO2污染特征分析*

2020-02-26罗银萍陈同丁卉陈进财刘永红屈新明

关键词:烟花爆竹气象条件烟花

罗银萍,陈同,丁卉,陈进财,刘永红,屈新明

(1. 中山大学智能工程学院,广东 广州 510006;2. 广东省交通环境智能监测与治理工程技术研究中心,广东 广州 510275;3. 广东省智能交通系统重点实验室,广东 广州 510275;4. 深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司,广东 深圳 518021)

PM2.5和NO2是影响城市空气质量的主要大气污染物,其浓度的升高严重影响人体健康和生态环境[1]。PM2.5和NO2主要来源于机动车、工业生产等,多为贴地的排放源[2],且地面污染物浓度会更直接响应排放量的变化。北京是中国首都城市,中心城区人口分布密集,交通需求庞大,机动车排放已成为北京中心城区PM2.5、NO2等污染物浓度较高的重要因素之一。

春节期间虽机动车活动水平减弱,但烟花爆竹的集中燃放,又短时排放了大量污染物。近年来,已有学者率先深入探讨上海、武汉、兰州等地该特殊时期的大气污染物变化特征[3-5]。研究表明,春节期间城市本地污染源的大幅降低,使该时期内的空气质量得到了一定的改善[6],春节机动车停运期间大气污染物浓度更是明显下降[7];而烟花的集中燃放,则会显著影响燃放期间的空气质量。Kong等[8]通过组分计算发现除夕夜烟花燃放对PM2.5浓度的贡献高达60.1%;杨志文等[9]的研究表明,燃放鞭炮对各种大气污染物有不同程度的影响,颗粒物和SO2影响最为显著,NO2在除夕夜燃放高峰期也有所提高;Tsai等[10]的研究表明烟花燃放期间颗粒物中Mg、K、Pb和Sr为正常情况下的10倍以上。为此,部分城市采取烟花禁放等措施来改善春节期间的空气质量,取得了一定的成效[11]。总体而言,烟花燃放的排放量远低于工业和机动车尾气排放的贡献,但由于春节期间烟花集中燃放,往往导致空气质量在短时间内迅速恶化,大气能见度急剧下降,严重危害人体健康[12-13]。此外,大气污染物的扩散传输及转化过程主要受到气象条件的影响。春节期间的气象条件直接影响了污染物的扩散[14],不利的气象条件易促使污染物排放量大的地区气溶胶的生成、增长和累积。

近年来北京市对空气质量的治理力度逐渐加大,但目前北京的大气污染形势仍十分严峻。2018年,北京市颁布了新修订的《北京市烟花爆竹安全管理规定》,规定北京市五环路内实施全面禁放,五环路外由各区划定禁限放区域。该政策的实施如何影响春节期间大气污染物的浓度变化,需要进一步的评估。本文基于2014-2018年春节前后5个交通监测站污染物数据与气象资料,重点分析长时间序列的PM2.5和NO2浓度变化特征与差异,评估烟花禁燃措施和机动车减排的效果,探讨烟花爆竹燃放及气象条件对春节期间空气质量的影响,为北京市的大气污染治理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

选取北京市2014-2018年春节前后PM2.5和NO2数据。数据来源于北京市环境保护监测中心发布的逐时浓度数据(http://zx.bjmemc.com.cn/),包含地面监测站点共计35个。各监测点分为不同的功能类型,包括有城区与郊区环境评价点、区域背景传输点、城市清洁对照点以及交通污染监控点四类。交通污染监控点是用以监测道路交通污染源对环境空气质量产生的影响,具体为永定门、前门、西直门北、南三环西路、东四环北路监测点,监控点分布如图1所示。根据《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)[15],将优、良、轻度、中度、重度和严重污染情景下的PM2.5日均质量浓度区间分别定义在小于35、35~75、75~115、115~150、150~250和250 μg/m3以上;类似的情景下NO2日均质量浓度区间分别为小于40、40~80、80~180、180~280、280~565和565 μg/m3以上。采用的北京春节期间交通数据来源于高德地图(https://report.amap.com/download_city.do?city=110 000)[16]与北京市交通委员会(http://jtw.beijing.gov.cn/bmfw/dljtyxqk/)[17]所发布。

图1 北京交通污染监控点分布Fig.1 Distribution of traffic observation sites in Beijing

北京市地面自动站气象资料从中国气象数据网(http://data.cma.cn/)收集,选取北京站(54511)的日值及逐小时数据代表北京市中心区域的地面气象监测数据。温度垂直探测数据来自于美国怀俄明大学网站(http://weather.uwyo.edu/),北京市的站点编码为54511,坐标为116.28°E,39.93°N。边界层高度数据来源于美国国家大气科学研究中心和美国国家环境预报中心发布的全球分析资料FNL(final operation global analysis,https://rda.ucar.edu/datasets/ds083.2/)。FNL资料的空间分辨率为1.0°×1.0°,时间分辨率为6 h,分别为北京时间8、14、20时及次日的2时。

1.2 研究方法

本研究将春节前后划分为不同阶段进行污染物浓度变化特征分析,其中按照我国《全国年节及纪念日放假办法》,农历除夕至初六为国家法定春节假日,故将2014-2018年除夕当天00:00至初六23:00作为研究时间段。取除夕前12天作为春节前的研究时间段,初六后12天作为春节后的研究时间段,春节前与春节后的时间段统称为非春节期间。除夕期间以2014-2018年除夕日12:00至初一11:00的时间段为研究对象。交通站污染物数据的处理是首先将5个交通污染监控点的PM2.5和NO2逐时连续监测浓度数据分别进行算术平均,得到交通站逐时算术平均值,再将获得的逐时算术平均值在24 h范围内进行平均,以得到交通站PM2.5和NO2的日均浓度值。基于污染物的日均浓度值,可分别通过在春节前、后以及春节期间三个阶段内进行平均,获得各阶段污染物的平均浓度值。对于北京地区边界层高度日值的获取,本研究对东经116°和北纬40°、东经117°和北纬40°两点的边界层高度进行逐时算术平均,选取逐时平均值的最大值作为北京地区的边界层高度。

为定量估计烟花燃放对交通站的影响,采用污染物相对比值法[18]。假设研究过程中,除烟花爆竹燃放以外,其它排放源较为稳定,选取受烟花爆竹影响极小的CO作为参考污染物浓度,定量地分析烟花爆竹燃放对PM2.5的贡献。烟花燃放对污染物浓度贡献值的计算如(1)所示。

(1)

2 结果与分析

2.1 春节不同阶段大气污染物的特征分析

2.1.1 PM2.5和NO2浓度逐日变化特征 根据北京市交通委员会的发布,2014-2018年春节期间北京市早晚高峰平均交通指数分别为1.65、1.87、1.29、1.89和1.83,均处于畅通水平。据高德报告显示[19],2016年春节期间,在白天时段二、三及四环路平均车速增长38.06%~96.50%,各环路早晚高峰平均车速增长都在50%以上。2014-2015年春节不同阶段的交通拥堵数据缺失。2016-2018年春节前后北京交通拥堵情况如图2所示,在除夕前3天,北京市城区路网进入基本畅通的状态,北京市城市道路拥堵情况明显好转,在春节假期最为畅通。春节假期过后,随着城市生活的恢复,北京城区路网拥堵程度不断增加,在春节假期结束后4-5天达易缓行程度,逐渐恢复到平日拥堵状态。

图2显示,春节期间交通站的PM2.5浓度未有明显下降,基本高于非春节期间。其中,PM2.5浓度仅在2014年春节期间有明显降低。2014-2018年春节期间交通站PM2.5平均浓度为103.6 μg/m3,高于非春节期间25.3%。各年春节期间PM2.5日均浓度均处于轻度污染水平以上,超标总天数占57.1%,重度污染以上的天数多达20.0%;而春节前后阶段,其超标总天数仅占38.3%,重度污染以上的天数仅有15.0%。尽管春节期间本地排放量大大减少,北京市交通拥堵情况得到很大程度的改善,但PM2.5的污染程度比非春节期间更为严重,这与该阶段的气象条件和烟花集中燃放存在密切关系。

且,除2016年以外,2014-2018年春节期间交通站NO2浓度有明显下降,均低于春节前后阶段。2014-2018年春节期间交通站NO2平均浓度为53.8 μg/m3,低于非春节期间的19.5%。各年春节期间NO2浓度属于良好水平,优良天数达94.3%,超标天数仅占5.7%;而非春节期间超标天数则高达30.0%。春节不同阶段的NO2浓度值与北京市各阶段的交通情况更为匹配,春节期间北京市交通拥堵情况的改善对交通站NO2浓度的降低有显著影响。

从年际变化来看,PM2.5和NO2浓度特征存在差异。2014年春节期间的PM2.5质量浓度最低,均值为79.8 μg/m3;2015-2018年的PM2.5浓度则呈逐年下降的趋势。2018年春节期间PM2.5浓度达近年来的最低值,较近4年均值下降了25.2%。各年春节期间NO2浓度没有呈现明显下降的趋势,其中2018年NO2浓度较近4年均值仅下降2.4%。 2018年,北京市五环路内实施全面禁放烟花爆竹的措施,改善了春节期间PM2.5污染,但禁燃对NO2影响相对较小。

2.1.2 PM2.5和NO2小时浓度变化特征 图3为交通站PM2.5和NO2在春节期间和非春节期间的平均小时变化特征。春节期间PM2.5的小时浓度变化趋势与非春节期间的差异较大,各年浓度大小差异也有所区别。与非春节期间相比,各年春节期间PM2.5浓度在23时-翌日2时会出现明显的峰值,增幅分别达 -8.1%、35.8%、356.7%、115.0%和120.9%。2016年PM2.5浓度峰值更延长至上午8时,而2018年其峰值浓度较近4年有明显降幅。在交通站点周边均为居民区,春节期间凌晨时段交通站附近机动车、生活及企业等污染物排放源较为稳定,但该时段为烟花燃放高峰期,导致了细颗粒物浓度显著增高[6]。PM2.5在交通早晚高峰均未出现峰值,在22时后才明显上升,表明导致夜间交通站PM2.5增高的原因并不是机动车的一次排放,而是由机动车尾气二次转化生成的,这与王占山等[20]有关冬季PM2.5特征的研究结果较为一致。

图2 春节期间污染物浓度及交通高峰期指数逐日变化Fig.2 Daily variation of air pollutant concentration and traffic status of rush hour during the Spring Festival

图3 春节期间污染物浓度小时变化Fig.3 Hourly variation of air pollutant concentration during the Spring Festival

春节期间NO2小时浓度变化趋势与非春节期间的较为一致,各年浓度大小的差异有所区别。在图3的小时变化中,与PM2.5不同,两个阶段NO2在交通早晚高峰期均出现峰值浓度,分别为早上8-9时及晚上19-21时。北京市中心城区机动车尾气排放对NOx浓度分担率高达68.4%[21],交通站NO2小时特征表明其受到机动车的一次排放影响比PM2.5更为显著。春节期间NO2在0-2时段内未因烟花的集中燃放而出现明显的峰值,说明NO2浓度受春节烟花爆竹影响明显小于PM2.5。春节期间交通站NO2逐小时浓度整体大幅度地降低,反映了本地相应排放量降低,尤其是春节期间机动车流量得到了大幅减低,机动车尾气排放量也大为减少。

2.1.3 除夕期间PM2.5和NO2小时浓度变化特征除夕夜是春节期间烟花燃放最为集中的时段,图4给出了交通站PM2.5和NO2在除夕和非烟花爆竹燃放期的小时变化特征。2014-2018年除夕期间PM2.5峰值浓度达到353.0(2018年)~797.6 μg/m3(2016年),较非燃期增加了1.6~6.6倍。烟花爆竹集中燃放使细颗粒物浓度在短时间内迅速升至较高的峰值,烟花燃放对PM2.5浓度有显著影响。2018年北京市五环路内实施全面禁放烟花措施,交通站PM2.5峰值浓度水平明显下降,较近4年降低了40.9%,表明烟花禁放措施对PM2.5浓度有显著的削峰作用。随着烟花燃放的减少,PM2.5浓度逐渐降低至与非燃期接近的水平。其中,2014年PM2.5浓度降到背景值的时间最短,而2015-2018年PM2.5的高浓度水平持续时间久,这与各年除夕期间的气象条件差异密切相关。

2014-2015年与2016-2018年除夕夜交通站的NO2呈现不同的小时变化特征。2014-2015年,除夕期间的交通晚高峰期出现明显的峰值浓度,在燃放集中时段保持较低浓度水平,与非燃期趋势一致,表明交通站NO2浓度受机动车尾气排放增加的影响更大,而受烟花燃放的影响相对较小,赵伟等[22]的研究也发现了此现象。与PM2.5浓度特征一样,2016-2018年NO2浓度在除夕夜21-23时之间开始维持在较高的水平,在烟花集中燃放时段达到除夕期间最高峰值,这可能是由于除夕夜大气扩散条件转差与烟花燃放的影响叠加所致。除夕夜烟花燃放集中期间,2014-2015年NO2无明显的峰值,2016-2018年NO2峰值浓度较非燃期仅增加了0.1~0.65倍,未出现如PM2.5浓度急剧上升至严重污染水平的情况,可见NO2浓度受除夕烟花集中燃放的影响明显小于PM2.5。

图4 烟花燃放高峰期污染物浓度小时变化Fig.4 Hourly variation of pollutant concentrations during firework concentrated discharge period

表1为不同监测站点的PM2.5和NO2峰值浓度。由该表可以看出,烟花燃放高峰期PM2.5的最高浓度超过1 000 μg/m3,NO2最高浓度超过90 μg/m3,PM2.5受烟花爆竹燃放影响显著,污染更为严重。不同监测站点的污染物监测结果存在差异,南部郊区PM2.5整体峰值浓度相对最高,城区普通站点PM2.5峰值浓度相对最小,而交通站PM2.5整体峰值浓度高于城区站点,但低于郊区站点水平;对于NO2,交通站峰值浓度则高于城区及郊区环境评价点。整体而言,郊区的PM2.5峰值浓度值普遍比城区高,可能是由于城区的人流向郊区疏散,郊区的人为活动增加,除夕期间烟花燃放更为集中,加之受到北京市周边地区传输影响,导致郊区峰值浓度更高。城区的交通站不仅一定程度上受到烟花爆竹燃放的影响,还由于其更为接近道路交通污染源,进一步加重了NO2污染,导致交通站NO2峰值浓度更高。

表1 北京不同监测站点除夕期间PM2.5和NO2峰值浓度Table 1 Peak values of two pollutants among different monitoring stations in Beijing during the New Year’s Eve

1)“—”为无相关数据;2)官园站、怀柔站与定陵站、良乡站与琉璃河站分别为北京城区、北部郊区及南部郊区的空气质量自动监测站。

2.2 气象条件对PM2.5和NO2浓度的影响

2.2.1 春节前中后的气象条件特征及其影响 气象条件是影响空气质量的一个重要因素[26]。表2显示了春节前中后各阶段的气象条件、污染物浓度情况。一般而言,较大风速对大气污染物有更好的清除作用,大于1 000 m的边界层高度更有利于污染物扩散。而地表通风系数(VI)反映了大气水平及垂直方向的扩散能力,VI越小,污染物越容易积累[27]。无降雨的相对湿度(RH)在60%到80%范围内,则会促进颗粒物的二次转化过程[28]。因此,较低的相对湿度、较大风速、边界层高度及VI为有利于污染物扩散的气象条件。

对于PM2.5,仅2014年春节期间PM2.5污染较非春节期间有所改善,主要是受到了有利气象条件的影响。2014年春节期间风速、VI分别高于非春节期间20.0%、17.6%和33.0%,大气水平与垂直方向运动较强,稀释污染物的作用加强;且,相对湿度降低了10.8%,抑制了颗粒物的二次转化过程[28],使春节期间交通站的PM2.5浓度下降。2015-2018年春节期间PM2.5浓度较高,主要是由于整体扩散条件显著转差。其中,各年的边界层高度和VI均低于非春节期间,各年边界层高度较非春节期间降低了9.0%~54.6%,VI则降低了30.8%~50.0%;2015和2017年春节期间平均风速与非春节期间相当,2016和2018年春节期间风速较非春节期间降低了17.6%和23.4%。在较差的扩散条件下,颗粒物在边界层内不断累积,易于产生二次反应效应,这是导致2015-2018年春节期间PM2.5浓度较非春节期间高的主要气象影响因素。同时,2015、2016和2018年春节期间的平均相对湿度高于非春节期间37.9%~65.4%,PM2.5在较高的相对湿度下往往会吸湿增长[28],促使PM2.5浓度升高。此外,2015年及2016年春节期间均出现一次小雪天气,其中2015年初二尽管扩散条件仍较差,但降雪对PM2.5有清除作用,PM2.5浓度较初一降低了34.8%;2016年初五可能由于降雪较小且短暂,气象条件不利于扩散,PM2.5浓度无明显降幅。综上,2015-2018年春节期间气象条件相对非春节期间较为不利,颗粒物难以稀释扩散,加之烟花燃放排放大量污染物,更易于在局地累积。气象条件是造成2014年春节期间PM2.5浓度较低,而2015-2018年高于非春节期间的主要原因之一。

表2 春节前中后PM2.5和NO2浓度及主要气象因子总体特征Table 2 Concentration of two pollutants and main meteorological factors before and after the Spring Festival

NO2在春节前中后各阶段受气象影响程度较PM2.5小。除去2016年,2014-2018年春节期间各年浓度则是不同程度的低于非春节期间,尽管2015、2017及2018年春节期间大气扩散条件较差,交通站NO2浓度仍显著低于非春节期间,这是因为交通站所监测到的NO2浓度受到道路交通源的影响显著,春节期间机动车排放量的大幅降低使得交通站的NO2浓度值处于较低水平。在2016年,由于非春节期间气象条件较春节期间有很大改善,尤其春节后期VI达4 990 m2/s,为春节期间的2.6倍,且相对湿度也降低了42.2%,极有利于污染物的扩散,大大降低了2016年非春节期间的NO2浓度。因此,2016年春节前中后各阶段大为改善的气象条件是春节期间NO2浓度高于非春节期间的主要影响因素。

图5 除夕期间气象条件以及污染物浓度的逐时变化Fig.5 Hourly variation of meteorological elements and air pollutant concentration in the New Year’s Eve

2014年除夕夜PM2.5浓度峰值较小以及污染物迅速扩散的原因,主要是由于除夕期间良好的水平和垂直扩散条件。除夕夜的集中燃放期北京市风向转为偏东风和东北风,平均风速约2 m/s;且除夕期间逆温层强度较弱,持续时间短,形成较为有利的扩散条件。2015年除夕夜间主导风向为南风,相对湿度不断上升且水平较高,使烟花集中燃放期后的3-11时的PM2.5浓度相比于2014年同期,维持较高污染水平。但由于2015年除夕夜间风速较高(约1.8 m/s),逆温层强度较弱,使得PM2.5峰值浓度及其3-11时的污染水平远低于2016与2017年的同期情况。2016-2017年除夕夜间极高的峰值浓度,是由较差的水平与垂直扩散条件导致的,其中持续的强逆温层存在与持续小风是严重污染过程的重要条件。两年除夕期间近地面均存在逆温层,逆温强度大且持续时间较长。其中,2016年除夕期间出现极强的贴地逆温,初一逆温层高度增大至300 m,使得烟花燃放排放的污染物难以垂直向上扩散,PM2.5浓度迅速上升并维持在严重污染水平。2017年,除夕期间也出现较强的贴地逆温,初一近地层200~300 m处出现逆温情况且300~800 m高度间为等温层,不利于污染物垂直的扩散。此外,2016-2017年除夕集中燃放期间风速在0~2 m/s范围内,持续的小风或静风使得大气在水平方向上的扩散能力基本消失。

2018年除夕期间风速、风向、相对湿度及逆温情况与2016年较为相似,除夕夜22时至次日3时之间风速均为1 m/s左右,风向也转为南风,且相对湿度处于当日高水平,约35%左右,均存在较强逆温层;而2018年该时段气压的平均值高于2016年同时段均值4.42 hPa,均处于除夕期间最低值时段。在2016年与2018年除夕夜集中燃放期间,气象条件均处于不利扩散情况,但2018年交通站的PM2.5浓度未出现极高值情况,其PM2.5浓度仅为2016年(禁燃前)的51.7%,进一步说明了禁燃对PM2.5浓度降低起决定性作用。另一方面,2018年除夕期间交通站的PM2.5浓度从除夕夜的21时至次日6时都维持在重污染及以上水平,这主要是受到周边地区烟花燃放污染物传输的影响,导致交通站仍然出现重污染天气。与广州市[22]春节期间禁放烟花后出现的现象类似。

图6 除夕期间的温度廓线Fig.6 Variations of temperature profile in the New Year’s Eve

2.3 烟花爆竹燃放对PM2.5浓度影响的定量评估

烟花爆竹的主要成分为硫磺、硝酸钾及氯酸钾等,并混合了镁粉、铁粉、铝粉,在燃烧时能产生大量的空气污染物[6]。在除夕夜间,烟花爆竹的集中燃放导致了交通站的PM2.5的浓度在短时间内急剧上升并出现明显的峰值,PM2.5受烟花爆竹燃放显著影响,而NO2的浓度受影响较小。图7给出了2014-2018年1-2月非燃放时段及除夕期间北京市交通站PM2.5小时浓度与CO小时浓度的相关关系,可以看出2014-2018年1- 2月非燃期间PM2.5与CO的小时浓度呈正相关关系,相关系数均达0.94以上,均方根误差为19.6~51.1 μg/m3,置信度均在99.99%以上,各年非燃期平均浓度的相对误差如表3所示,为1.8% ~13.0%。因此,烟花燃放之外的排放源所贡献的PM2.5逐时浓度可通过CO小时浓度回归近似计算得到。由于PM2.5受到二次源等的影响,因此通过CO回归得到的PM2.5浓度存在一定的误差,该误差可近似认为是非燃期PM2.5实测值与回归值的均方根误差。均方根误差值可作为CO回归得到的PM2.5浓度不确定性的度量指标。

采用相对值法计算出除夕期间的烟花燃放对北京交通站PM2.5浓度的贡献值,具体结果如表3所示。2014-2018年烟花燃放对交通站PM2.5最大小时质量浓度贡献值在283.4(2014年)~704.1 μg/m3(2016年)之间,各年贡献值达非燃放期小时平均浓度的2.4(2014年)~11.1(2016年)倍,贡献率均达80%以上,表明短时大量的烟花爆竹

燃放对PM2.5浓度水平贡献较大。2014-2018年除夕期间烟花燃放对交通站PM2.5浓度平均贡献值在36.4(2014年)~240.7 μg/m3(2017年)之间,达到非燃放期小时平均浓度的26.2%(2014年)~312.0%(2016年),除2014年以外,贡献率均为60%以上。2016-2017年除夕期间PM2.5污染最为严重,尽管烟花爆竹的销售量逐年持续下降,但在不利于扩散的气象条件下,2016-2017年受烟花爆竹燃放的影响程度比2014-2015年更高。2018年PM2.5最大小时贡献浓度有显著的降低,较近4年平均值下降了45.0%,贡献率为近5年最低值;除夕期间整体平均贡献浓度也明显下降,较前4年减少了39.0%,贡献率为近3年最低值,说明北京市烟花禁放效果明显。烟花燃放是春节期间PM2.5污染严重的影响因素之一,短期的集中燃放贡献量大,一定程度上相当于瞬时达到所在区域大气污染物排放量的若干倍,采取必要的烟花禁限措施有利于改善春节期间的空气质量。当春节期间形成不利的扩散条件时,烟花爆竹燃放的影响更需要重视,以避免严重污染事件对公众春节期间的生活产生影响。

图7 2014~2018年非燃期及除夕期间PM2.5与CO相关关系Fig.7 Relationship between PM2.5 and CO at discharge time and on New Year’s Eve in 2014-2018

年份小时平均贡献量贡献浓度/(μg·m-3)贡献率/%最大小时贡献量贡献浓度/(μg·m-3)贡献率/%平均浓度/(μg·m-3)峰值浓度/(μg·m-3)非燃期平均浓度/(μg·m-3)相对误差/%2014 36.431.1338.383.1117.3407.0138.74.12015122.264.1402.587.3190.6460.9111.83.02016200.375.9704.188.3264.0797.664.210.72017240.771.4614.885.0337.3723.2103.21.8201891.567.0283.480.3136.5353.035.913.0

3 结 论

(1)从2014-2018年的实际变化来看,2014年春节期间交通站PM2.5浓度最低,均值为79.8 μg/m3;2015-2018年的PM2.5浓度则呈逐年下降的趋势;NO2浓度则无明显的年际变化特征。

(2)春节期间机动车排放减少对交通站PM2.5和NO2浓度影响存在差异,PM2.5浓度较非春节期间有所上升,NO2浓度降幅显著。2014-2018年春节期间PM2.5平均浓度为103.6 μg/m3,高于非春节期间25.3%。受春节期间机动车减排的显著影响,各年春节期间NO2均达良好水平,平均浓度为53.8 μg/m3,低于非春节期间19.5%;且NO2小时变化趋势与非春节期间较为一致,仅在交通早晚高峰期出现峰值浓度。

(3)烟花爆竹的燃放对交通站的PM2.5浓度有显著影响,对NO2浓度影响较小。烟花燃放对PM2.5短期影响大,春节期间与除夕期间PM2.5小时变化均在23时-次日2时出现显著峰值,除夕期间对PM2.5小时浓度的最大贡献值达283.4~704.1 μg/m3。

(4)2018年北京市五环内禁燃烟花爆竹措施显著降低了交通站的PM2.5浓度,且对PM2.5的影响高于NO2。春节期间交通站PM2.5浓度较前4年均值下降25.2%,NO2浓度仅下降2.4%。禁燃烟花爆竹对除夕期间PM2.5有明显削峰作用,在不利扩散的气象条件下,PM2.5小时浓度的最大贡献值仍较2014年至2017年的均值下降45.0%。

(5)气象条件对春节期间交通站污染物的浓度变化有着重要影响,PM2.5对气象要素变化的响应程度较NO2更为显著。有利于扩散的气象条件是2014年春节期间PM2.5污染较非春节期间明显改善的主要原因,持续小风和近地面逆温是2016-2017年除夕期间PM2.5维持极高峰值浓度水平的主要气象因素。

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