大气污染物浓度与农业气象因子的关系探究

□ 孙景瑜 贾秋兰

（1.藁城区气象局，河北 藁城 052160；2.邢台市气象局，河北 邢台 054000）

关键字：能见度；相对湿度；PM2.5

大气污染程度与人们的生活和农作物的生长有着密切关系。在无污染情况下，在人们正常的视力范围内，可以轻松辨别空中或地面的目标物。能见度低的情况主要发生在冬季，因为冬季雨水与夏季相比较少，导致空气中污染物颗粒聚集无法扩散，从而形成雾霾天［1］。大气污染是全球人民重点关注的话题，其污染的主要因素是非大气部分进入到了空气中，使大气本身发生变化，除了对农作物生长产生影响，还非常不利于人们身体健康。经济全球化的发展，导致自然资源被过度消耗，不仅影响了生态平衡，还使人们的生产生活和农作物受到了损害［2］。本文对石家庄2019年的气象要素数据（能见度、相对湿度、风速、温度等）及PM2.5浓度数据进行分析，气象要素数据来源于河北省气候中心，PM2.5浓度为连续24小时连续监测数据，来源于石家庄市监测点（世纪公园），对于缺测的数据通过插值的方法补全；通过数据统计、线性插值、相关性分析等方法分析各要素之间的关系。

一、污染物浓度与农业气象因子的现状

根据2019年气象资料及PM2.5浓度，统计出各要素月际分布图（见图1），石家庄市大气能见度整体夏季好于冬季，5月能见度最好，平均达到19km以上，1月份最差平均只有5.1km；从能见度出现的频率通过大力度的污染整治措施，石家庄的能见度得到了较大的改善。PM2.5浓度的月际分布与能见度具有明显的反向相关关系，冬季污染浓度最高，夏季最低，1月份最高，8月份最低，只有23μg/m3；相对湿度7月份至10月份保持在60%以上，3月份最小30%；夏季能见度在10km以上，相对湿度也处于一个较高的水平在60%以上，PM2.5浓度在夏季则是最低，分析原因夏季温度较高，加速了空气中的水分蒸发，使得相对湿度较大。对于石家庄来说，夏季是全年降水偏多的季节，降水不仅有利于PM2.5浓度的扩散和清除，还为农作物的生长提供了充足水资源［3］。

二、大气污染浓度与农业气象因子的相关性分析

为了进一步验证能见度与相对湿度及PM2.5之间的关系，采用SPASS对2019年PM2.5浓度与相对湿度及能见度进行相关性分析，见表1。

表1 能见度与相对湿度、PM2.5浓度之间的相关性

结果表明，能见度与相对湿度和PM2.5浓度均呈现负相关，与PM2.5浓度之间的相关性为-0.877，能见度与相对湿度的相关性为-0.534，说明随着相对湿度和PM2.5的增加，能见度减小。

我们来看一个实例分析：2019年2月19-25日石家庄市区有一次明显的低能见度雾霾过程，个别时段能见度达到0km，污染物浓度最高达到400μg/m3，超过60%的时段PM2.5浓度超250μg/m3，达到严重污染程度［4］。

从整个雾霾过程中（图2）来看，能见度、相对湿度、PM2.5浓度都具有一定规律的波动性，23日9点以前能见度一直在2km以下，相对湿度也维持在40%～97%，其湿度与PM2.5浓度在整个过程中表现为傍晚到早上增大，中午减小，能见度正好与之相反，因为夜间到太阳出来之前最差，中午较好，主要是因为相对湿度越大，空气中的污染物吸收水分变的越大，能见度越低，太阳出来以后，温度持续上升，使得地面空气上升，高空空气下降，形成的对流运动加速了PM2.5的扩散，能见度变好［5-6］。

21日0-10点，能见度一直为0km，相对湿度也保持在97%，PM2.5的浓度维持在260μg/m3左右，风速较小1.8m/s，这个阶段属于雾霾爆发期，随着风速逐渐加大，23日以后能见度逐渐变好，达到2km以上，相对湿度降至40%以下，PM2.5的浓度尽管在25日凌晨有一个突变，但整体是处于减小趋势，表明雾霾天气逐渐消散［7］。

三、结语

本文通过对2019年能见度、相对湿度和PM2.5浓度的月际分析，发现5月份能见度最好，平均达到19km以上，1月份最差平均只有5.1km；PM2.5浓度的月际分布与能见度具有明显的反向相关，1月份最高，8月份最低只有23μg/m3;相对湿度7-10月份保持在60%以上，3月份最小30%；能见度出现的频率表现为0≤V＜1.0，最低为2%；10.0≤V，最高达到59%；与相对湿度、PM2.5浓度均表现为负相关，随着相对湿度和PM2.5浓度的增大，能见度减小。图2中各种气象因子的变化充分体现了在监测时间段内的雾霾过程，尤其是对气象因子与地面结合的变化情况分析得知，在能见度正常情况下，浓度与湿度存在密切关联性，同时，与农作物的生长也有一定关联［8］。