揚州市空氣PM2.5濃度時空分異研究**

江蘇省揚州市邗江區實驗學校（225009） 徐森榮 湯品琪 王語嫣 趙 恒 朱澤禾

指導教師：李宏明 夏 宇

揚州市空氣PM2.5濃度時空分異研究**

江蘇省揚州市邗江區實驗學校（225009） 徐森榮 湯品琪 王語嫣 趙 恒 朱澤禾

指導教師：李宏明 夏 宇

利用江蘇省環保廳數據監測平臺發布的揚州市區空氣PM2．5濃度數據資料，結合儀器測量所得數據資料，分析揚州市空氣PM2．5時空分異及其影響因素。結果表明：揚州市空氣PM2．5濃度日均值總體低于75微克/立方米。從時間分布來看，早-中-晚呈現出“高-低-高”的變化趨勢，夏收時期則高于規定的標準；從空間分布來看，城鄉之間的濃度差異較大。影響揚州市空氣PM2．5濃度的主要因素：一是污染源的排放程度（機動車尾氣為主）；二是氣象條件（逆溫、風、雨等）。對應對PM2．5污染提出了建議。

揚州市區；PM2．5；時空分異

一、問題提出

隨著國家環保總局《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）的出臺，特別是江蘇省環保廳數據監測平臺的試運行，人們對PM2.5的關注達到了空前的程度。何為PM2.5？PM2.5是指空氣動力學直徑≤2.5μm的細顆粒物。與較粗的大氣顆粒物相比，它粒徑小，富含大量的有毒、有害物質，且在大氣中停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。[1]所以，了解PM2.5時空分布特點以及變化規律等，對預防和治理PM2.5具有重要意義。適逢江蘇省環保廳開始發布13個省轄市的PM2.5濃度數據，我們開展了“揚州市PM2.5時空分異及其分析”研究性學習活動，歷時一學期，通過搜集數據和實測數據，對揚州市PM2.5時空分異情況進行了階段調研并分析驗證，給出了針對性建議。

二、研究區域

目前，揚州市區范圍內有四個空氣監測站，即：位于西北方向市環保局、東南方向原城東財政所、東北方向原第四人民醫院和西南方向的邗江區環保局空氣監測站。監測站具體分布如圖1所示。而市環保局監測站是揚州市唯一通過江蘇省環保廳數據監測平臺公開發布PM2.5濃度數據的監測站，因而本次活動以市區西北區域為代表，以其數據作為城市市區的代表數據。

圖1 監測站分布圖

三、研究方法

1. 實驗儀器

除了搜集江蘇省環保廳監測數據外，揚州郊區的PM2.5數據采用PM10-PM5-PM2.5組合式多功能切割器測量。儀器根據空氣動力原理，把空氣動力學中直徑小于等于2.5μm的懸浮顆粒物吸進，進行分篩、干燥，然后測出每立方米中PM2.5的重量累加值。該儀器由揚州某高校提供。

2. 研究方法

（1）利用江蘇省環保廳數據監測平臺，搜集每天（早-中-晚時間段）PM2.5濃度和夏收期間的PM2.5濃度，將早-中-晚不同時間段PM2.5濃度進行比對、冬小麥夏收與春長期間PM2.5濃度進行比對，即分析PM2.5時間上的變化差異。

（2）利用PM10-PM5-PM2.5組合式多功能切割器測得北郊某鄉村農業種植區PM2.5濃度數據，與搜集到的市區（西北區域）同一時間PM2.5濃度數據進行比對，即分析PM2.5空間上（城鄉之間）的變化差異。

3. 評價標準

空氣中PM2.5含量的評價標準，可參照《環境空氣質量標準》（GB 3095—2012），具體參數如表1所示：

表1 環境空氣污染物基本項目濃度極值

注：環境空氣功能區分為二類：一類區為自然保護區、風景名勝區和其他需要特殊保護的區域；二類區為居住區、商業交通居民混合區、文化區、工業區和農村地區。一類區適用一級濃度限值，二類區適用二級濃度限值。[2]

四、PM2.5時空分異及其分析

1. PM2.5濃度時間變化及其分析

（1）早-中-晚（日變化）PM2.5濃度的對比分析

結果對比：選取2012年4月2日、4日、10日和24日上午8時至下午17時的PM2.5濃度（每小時均值）進行對比分析，四天均為工作日，具體比較如圖2所示。

圖2 早-中-晚（日變化）PM2．5濃度

結論分析：上述四天該時段的PM2.5濃度走勢，均從上午8時左右不斷上升，均在9-10時左右達到最高值，此后不斷下降，直至下午16時左右又有所上升，早晚各出現一次峰值，且呈現出規律性。研究表明，交通源排放的顆粒物主要為PM2.5，而PM2.5濃度值峰值出現時段與早晚人們出行與室外活動高峰時段基本一致。[3]市環保局所在區域，東臨著名的瘦西湖風景區，北接蜀崗西峰生態公園，師生實地調查走訪，發現附近少有大型工廠和建筑工地，但東西兩側各有揚子江北路和邗江北路兩條重要的城市干道，均為雙向六車道。而上午8-9時正是上班的高峰期，車水馬龍，經計算，揚子江北路市府崗，東西向等待紅燈的車輛一次多達六十余輛，大量的尾氣排放到空氣中。除了早高峰馬路上有大量汽車排放尾氣之外，PM2.5值早晨偏高的原因也和空氣中的“逆溫層”有關。每天早晨，離地面近的空氣層溫度較低，而頂上的空氣由于太陽照射，溫度升高較快，從而形成一個“逆溫層”，空氣不易對流，城市地面附近的污染顆粒物就很難擴散。所以在9-10時形成峰值，隨著熱空氣逐漸向下滲透，逆溫層慢慢消解，同時道路上車輛相對減少，PM2.5濃度也就逐漸轉低。所以11-16時測得的PM2.5濃度也相對低一些。可見，機動車輛成為影響該區域濃度的首要因素，空氣對流狀況也是原因之一。

（2）冬小麥夏收與春長期間PM2.5濃度對比分析

結果對比：選取2012年4月5日、9日、18日、26日（冬小麥生長期，無秸稈焚燒現象）以及6月4日、6日、9日、10日（冬小麥收割期，焚燒秸稈比較嚴重）8時-20時PM2.5濃度平均值進行對比分析，具體比較如圖3所示。

圖3 夏收與春長期間PM2．5濃度

結論分析：本地區種植的糧食作物主要有水稻、小麥等，其中冬小麥在4月份主要處于生長期，6月份則到達收割期。所以，在4月份不會出現焚燒秸稈現象，污染源主要還是機動車尾氣，因而4月5日、9日、18日、和26日測得的PM2.5濃度平均值都在50μg/m3左右，其中9日平均值約為42μg/m3，低于75μg/m3的標準。進入6月份，各鄉鎮先后開始夏收，個別地區的農民因急于耕作田地以便插秧等原因，將麥稈進行焚燒，導致空氣中固體顆粒物數量急劇增加，搜集的濃度數據不斷飆升，如圖所示，6月10日濃度均值高達252μg/ m3，可見，夏收焚燒秸稈與揚州市區PM2.5濃度升高有著明顯的關系。同時，春長期間的4月9日和夏收期間的6月6日，PM2.5濃度均值均低于其他時間，主要原因是這兩天都為陰雨天氣，明顯的強降水能對污染物清洗沖刷而使其濃度大幅度度下降。[4]

2. PM2.5濃度空間變化及其分析

結果對比：選取2012年4月29日上午9時-中午13時在數據監測平臺搜集到的數據和在北郊鄉村農業種植區測得的數據，進行對比分析，具體比較如圖4所示。

圖4 城鄉（空間）PM2．5濃度

結論分析：如圖所示，鄉村（農業種植區）空氣中PM2.5濃度遠低于城市PM2.5濃度，該日13時PM2.5濃度值在10μg/m3以下，空氣質量非常好。城鄉之間濃度值差異明顯，主要有以下原因：首先，鄉村農業種植區域內排煙類工廠少，機動車數量相對城市也較少，加之大多數農民早已使用液化天然氣代替焚燒秸稈生火做飯，因此細顆粒物污染源較少；其次，鄉村地區面積空曠，建筑物分布稀疏，因而風力較大時，空氣流動性好，對污染物稀釋能力強，顆粒物濃度就小。相反城市區域，高樓林立，人口集中，不利于顆粒物擴散，甚至容易造成局部堆積，造成污染。

五、研究結論及建議

1. 結論

（1）揚州市區PM2.5濃度日均值總體低于《環境空氣質量標準》（GB 3095—2012）中二類區極值75μg/m3。從時間分布來看，早-中-晚呈現出“高-低-高”變化趨勢，夏收時期則高于規定的標準；從空間分布來看，城鄉之間的顆粒物濃度差異較大，城市明顯高于鄉村。

（2）影響揚州市區PM2.5濃度的主要因素分為兩個方面：一是污染源排放程度，工廠大都搬遷至工業園區，機動車尾氣成為主要污染源；二是氣象條件，一定的風力與降水均能擴散、稀釋空氣中集聚的細顆粒物。

2. 建議

社會各界應高度重視PM2.5細顆粒物污染現象。首先，要從源頭上減少PM2.5。第一，政府部門須樹立綠色、低碳發展理念，走綠色和可持續發展道路；第二，優化地區產業結構，加快清潔能源的開發和使用，淘汰、重組低效高耗的企業；第三，提高汽車尾氣排放合格率，淘汰或限制尾氣排放不合格機動車，鼓勵使用新能源車；第四，加強建筑工地監管，抓好秸稈禁燒工作，規范經營露天燒烤，禁止燃放煙花爆竹等。其次，人們要在了解PM2.5濃度時空分異規律的基礎上加強應對和保護措施，取消PM2.5峰值期間不必要的外出，體育運動要避開峰值時間和PM2.5濃度高的道路區域。

[1]郭軍凱,李成素．灰霾天氣的元兇——PM2．5 [J]．地理教學,2012(2)．

[2] GB 3095—2012，環境空氣質量標準[S] ．

[3]謝敏,區宇波,陳斐．珠三角區域環境PM2．5細顆粒物污染特征分析[J]．環境,2011(S1)．

[4]劉大錳,馬永勝,高少鵬,等．北京市區春季燃燒源大氣顆粒物的污染水平和影響因素[J]．現代地質, 2005(12)．

（責任編校：顧錦玉）

* 本文系中國教育學會地理教學專業委員會2012年度研究性學習專項課題重點項目研究成果。