2016—2017年长白山池北区PM2.5、PM10特征及其与气象因子的关系分析

杨军 李楠 邓元博 薄万福

摘 要 利用2016年1月1日—2017年12月31日长白山池北区气溶胶PM2.5、PM10观测数据和同时期的气象数据，分析池北区2016—2017年大氣颗粒物浓度的分布特征及其与气象因子的关系。结果表明：2016年、2017年池北区PM2.5、PM10的年平均浓度为46.99 μg·m-3、44.48 μg·m-3和40.28 μg·m-3、47.74 μg·m-3，其中PM2.5超过年平均浓度限值的34%和15%，PM10两年均未超标;PM2.5、PM10月平均值均呈现Μ型变化，PM2.5质量浓度1—3月、12月明显高于其他月份，9月最低;PM10质量浓度月变化幅度低于PM2.5，4—5月相对较高，二者年均日变化趋势一致出现双峰特征，峰值均出现在7：00—9：00和17：00—19：00;PM2.5、PM10与本站气压、相对湿度、2 min风速、降水量相关性不明显，与本站气压呈正相关，相关程度较大;与气温呈负相关，相关程度大。

关键词 PM2.5;PM10;气溶胶颗粒物;气象因子;长白山池北区

中图分类号：S16 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.26.084

随着人们对生活环境的要求越来越高，分析长白山池北区空气质量意义重大[1]。基于此，对2017年二道国家基本气象站气溶胶自动观测PM2.5、PM10的监测数据与同期的气象要素数据进行分析，分析池北区PM2.5、PM10的污染特征及其与气象因子的关系，旨在为长白山池北区大气污染防治提供参考资料。

1 资料与方法

采用长白山池北区2017年1—12月气溶胶PM2.5、PM10自动24 h连续观测资料及同期的气象资料，统计24 h日平均浓度、月平均浓度以日均值平均。气象要素数据日平均以24 h为日界进行统计。

2 结果与分析

2.1 PM2.5、PM10的变化特征

2016—2017年长白山池北区PM2.5、PM10各月超标天数、质量浓度月变化及时间变化见图1、图2、图3。PM2.5、PM10的年平均浓度为47.34 μg·m-3和47.08 μg·m-3，其中PM2.5超过年平均浓度限值的35%，PM10质量浓度均未超标[依照《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）规定的年均值二级标准浓度限值（35 μg·m-3和70 μg·m-3）]。PM2.5月平均值1—3月、12月明显高于其他月，8、9月较低，而后呈上升势态，在12月至次年1月达到峰值，PM10质量浓度在4—5月相对较高;PM2.5、PM10年均日变化趋势一致出现双峰特征，峰值均出现在7：00—9：00和17：00—19：00。监测站所在位置为居民生活密集区，1—3月、12月时值长白山池北区深冬，因取暖燃烧物高排放时期。

2.2 PM2.5、PM10质量浓度与气象要素之间的关系

气温、相对湿度、风速等气象要素对颗粒物的污染影响较大，在排放比较稳定时，空气中PM2.5、PM10的扩散、稀释及清除过程主要由于天气状况决定，因此，研究气象因素对PM2.5、PM10污染的影响对于治理大气污染指导意义重大。PM2.5、PM10质量浓度与各气象因子的相关性见表1。

2.2.1 PM2.5、PM10质量浓度与气压之间的关系

当近地面受高压控制时，一般天气晴好，风速小，且伴有下沉的空气，易形成下沉逆温稳定层结，不利于污染物的向上扩散。而当地面在低压控制下时，大气层结不稳定，利于污染物扩散，颗粒物浓度相对较低，这正是大多数城市冬季PM2.5、PM10浓度比较高，夏季PM2.5、PM10浓度比较低的重要原因。数据分析结果表明，池北区气溶胶PM2.5、PM10质量浓度与气压呈现正相关关系，但相关性不显著。

2.2.2 PM2.5、PM10质量浓度与气温之间的关系

有研究发现，温度与PM2.5、PM10的关系并不固定，相关研究显示，PM2.5浓度和温度在低温下呈负相关性、在高温下呈正相关，PM10质量浓度和气温在石家庄和四川盆地夏季呈负相关，在北京冬季和春季呈正相关。池北区PM2.5、PM10质量浓度与气温呈负相关，相关性较为显著。

2.2.3 PM2.5、PM10质量浓度与相对湿度的关系

龚识懿等[2]分析了2005—2009年上海地区PM10浓度与气象条件的关系后指出，PM10与相对湿度的负相关性是确实存在的。这是因为相对湿度的增加不仅可抑制粗粒子扬起，同时大气颗粒物易形成凝结核，促进降水发生，使PM2.5和PM10浓度降低[3]。池北区PM2.5、PM10质量浓度与相对湿度呈负相关性，相关性不大。

2.2.4 PM2.5、PM10质量浓度与2 min风速的关系

研究显示，风是影响边界层内污染物稀释扩散的重要气象因素，通常风速较大就有利于空气中污染物的扩散，长时间微风或静风则不利于污染物质的扩散，使得近地面层的污染物质不断聚集增加[4]。池北区PM2.5、PM10与风速相关性并不明显。

2.2.5 PM2.5、PM10质量浓度与降水量之间的关系

池北区降水量与PM2.5、PM10质量浓度总体上没有显示出明显对应的关系，但大量研究均表明，降水可降低道路和田地的飞尘污染，同时冲刷大气，能明显地清除空气中颗粒物，从而降低PM2.5、PM10质量浓度。

3 结论与讨论

1）2016、2017年池北区PM2.5、PM10的年平均浓度为46.99 μg·m-3、44.48 μg·m-3和40.28 μg·m-3、47.74 μg·m-3，其中PM2.5超过年平均浓度限值的34%和15%，PM10两年均未超标，依照《环境空气质量标x准》（GB 3095-2012）规定的年均值二级标准浓度限值（35 μg·m-3和70 μg·m-3）。

2）PM2.5、PM10月平均值均呈现Μ型变化，PM2.5质量浓度1—3月、12月明显高于其他月，9月最低;PM10质量浓度月变化幅度低于PM2.5，4—5月相对较高，二者年均日变化趋势一致出现双峰特征，峰值均出现在7：00—9：00和17：00—19：00。

3）PM2.5、PM10与本站气压、相对湿度、2 min风速、降水量相关性不明显，与本站气压呈正相关，相关性显著;与气温呈负相关，相关性显著。虽然降水量与气溶胶质量浓度无相关性，但降水天气能够降低PM2.5、PM10质量浓度，改善空气质量。

参考文献：

[1] 戴永立，陶俊，林泽健，等.2006—2009年我国超大城市霾天气特征及影响因子分析[J].环境科学，2013，34（8）：2925-2932.

[2] 龚识懿，冯加良.上海地区大气相对湿度与PM10浓度和大气能见度的相关性分析[J].环境科学研究，2012，25（6）：628-632.

[3] 李名升，任晓霞，于洋，等.中国大陆城市PM2.5污染时空分布规律[J].中国环境科学，2016，36（3）：641-650.

[4] 尹延震，王苗，王静远，等.南阳市PM10?PM2.5污染特征及其与气象因子的关系[J].干旱环境监测，2018，32（1）：12-18.

（责任编辑：刘 昀）