淄博市SO2與PM10垂直空間變化規律及其相關性分析

邊志明 張蕾 王信梧

（淄博市環境監測站 山東淄博 255040）

淄博市SO2與PM10垂直空間變化規律及其相關性分析

邊志明 張蕾 王信梧

（淄博市環境監測站 山東淄博 255040）

本文對淄博市環境空氣中主要污染物SO2和PM10在不同高度的濃度值進行分析，找出污染物垂直空間分布規律；并利用SO2和PM10日均濃度值分析兩者之間的相關性，為淄博市環境空氣質量進一步控制治理提供一定依據。研究結論如下: 淄博市垂直空間SO2、PM10濃度變化基本呈隨高度增加而逐步降低趨勢；同時 SO2和PM10濃度呈現較為明顯的相關性。為進一步改善淄博市環境空氣質量，不僅要在城市規劃中充分考慮給城區以自然通風通道，增加城市對污染物擴散稀釋的能力，而其要在開展針對建陶、水泥等行業專項行動，降低工業粉塵排放，加強對城區內市政、房地產建筑工地的監督管理，減少道路和建筑揚塵的同時，加強對SO2排放企業尤其燃煤企業的監管力度，控制SO2排放量，也會相應的進一步降低PM10濃度。

SO2；PM10；垂直空間；相關性

空氣是人類最為寶貴的資源，一個地方空氣質量的好壞是評價一個城市生態環境的重要指標。作為一個依托資源開發而興起的老工業城市，隨著近年來淄博市經濟的高速發展，一方面為淄博創造了大量的物質財富，改善了人們的生活，而另一方面，隨著工業能源的種類及消耗數量的不斷增加，又向自然環境排放出大量的廢氣，使污染物的排放量不斷增加，污染范圍不斷擴大，大氣結構性污染凸顯，空氣質量下降，這將會對人民健康產生較大的影響。

淄博市能源消耗以煤炭為主，同時城區周圍又分布著數量眾多的石油化工企業，根據淄博市的能源結構、大氣污染物組成來劃分，淄博市的大氣污染從全局來看屬于混合型，以煤煙型為主，石油型為輔，主要污染物為PM10、SO2。本文擬從垂直空間對PM10、SO 兩項污染物的濃度變化趨勢以及兩者之間的相關性進行分析，為淄博市環境空氣質量的控制治理提供一定依據。

1 采樣與數據

1.1 采樣

采樣地點設置在監測站院內；SO2采用自動監測儀器分別于10米、15米、20米、25米和30米5個高度進行監測；PM10采用人工采樣，設5個采樣點，中間點位高度間隔3.3米，5個采樣點高度依次為2.8米、6.1米、9.4米、12.7米、16.0米和19.3米，數據見表1。

表1

圖1 垂直度SO2濃度的變化趨勢

圖2 垂直高度PM10濃度的變化趨勢

1.2 垂直空間SO2、PM10濃度變化趨勢分析

1.2.1 垂直空間SO2濃度變化趨勢分析

如圖1所示：隨著高度的升高SO2濃度逐步降低，15米處的濃度比10米處的降低了1.8%，20米處的濃度比15米處的降低了3.0%，25米處比20米處降低了8.2%，30米處的濃度比25米處的降低了10.3%，越往高處其濃度越低。這說明在一個區域的垂直空間中SO2濃度會隨著高度的增加而降低。

1.2.2 垂直空間PM10濃度變化趨勢分析

如圖2所示：PM10在起始高度2.8米處的濃度值較低，在6.1米處濃度達到5個采樣點中的峰值，而后隨著高度的增加PM10濃度逐步降低。這說明在一個區域的垂直高度中PM10整體變化規律是其濃度隨著高度的增加而降低。

1.3 垂直空間SO2、PM10濃度變化原因分析

1.3.1 垂直空間SO2濃度變化原因

SO2在低空中的濃度偏高是由于監測點附近小型企業鍋爐直接燃煤并低空排放，監測點附近的餐飲、居民生活等零散生活低矮源的影響， 熏煙現象的影響（在逆溫層從地面向空中消失過程中，會發生熏煙現象，此時污染物的落地濃度最大），以及低空中的SO2受氣流被建筑物阻擋而不易擴散等原因所致，而隨著高度的升高氣流對流速度的加快，加快了SO2的擴散和遷移，從而形成了SO2濃度隨著高度升高而降低的變化趨勢。

1.3.2 垂直空間PM10濃度變化原因

影響PM10的污染源主要為地面揚塵，根據淄博市顆粒物源解析結果，PM10中地面揚塵占50%以上，尤其是道路揚塵、建筑工地道路揚塵數量較大，當地面揚塵被車輛或自然風帶動時，會因氣流對流速度的突然加快而迅速上升，揚塵中質量較輕的微小顆粒物會隨氣流的停滯懸浮在一個較高的高度空間，而隨著高度的上升，所能上升懸浮在更高空間的顆粒物含量會越來越少，并且監測點附近的餐飲、居民生活等零散生活低矮源也會直接排放到一個較高空間，加之高空中氣流受建筑物阻擋因素的減小，有利于顆粒物的擴散和遷移，因而形成了PM10在低空間的濃度較小，在略高空間的濃度增加，進而隨著高度的升高而逐步降低的變化趨勢。

2 SO2和PM10之間相關性分析

數據采用淄博市2011年日均值作為研究對象，以前一天數據作為基點計算當天SO2和PM10的濃度變化幅度，監測數據和變化幅度見表2。

據關研究，大氣中污染物之間存在相互作用，大氣中的SO2會被顆粒物吸附富集和傳遞，顆粒物表面的三氧化二鐵、三氧化二鋁 、二氧化錳等金屬氧化物和活性炭等起催化作用,會使附著的SO2很快形成硫酸鹽，如在活性炭表面上SO2的氧化速率可高達每小時30%，不過隨著反應產物的積累，顆粒物就失去表面活性中心，逐漸達到飽和狀態，使這種氧化過程停止下來，但是空氣中含有的NO和HC，在太陽光照射下會產生OH、CHO等自由基，這些自由基也會大大加速SO2的均相氧化，而O和HO等將在云、霾、霧和顆粒物表面的水膜中與溶解在其中的SO2起強烈的液相氧化作用，從而大大加速SO2的氧化。因此二氧化硫在干燥潔凈的大氣中的滯留時間要遠遠大于當空氣中粉塵較大、濕度較大時的滯留時間。而淄博市空氣中顆粒物濃度較高，且根據行業特點，顆粒物中富含鐵、錳、鋁的氧化物以及其它堿性物質，非常有利于二氧化硫的轉化。因此在一個固定空間中，考慮到每天SO2的排放量不固定的情況下，當PM10濃度下降時會促使SO2濃度上升或SO2濃度下降幅度小于PM10的下降幅度；當PM10濃度上升時會促使SO2濃度下降或SO2濃度上升幅度小于PM10的上升幅度。而如上面SO2和PM10濃度變化幅度對比圖所示，淄博市SO2和PM10濃度大部分天數的相關性是比較符合以上所述規律的，這也是導致淄博市二氧化硫濃度升高的一個重要原因，但是也有部分天數的濃度變化不符合所述規律，這說明淄博市每天的污染物排放量是不穩定的。

表2 SO2 和PM10日均濃度及變化幅度

續表

圖3 SO2和PM10濃度變化幅度對比圖

3 研究結論

淄博市垂直空間SO2、PM10濃度變化基本呈隨高度增加而逐步降低趨勢；同時SO2和PM10濃度呈現較為明顯的相關性。因此，為進一步改善環境空氣質量，不僅要在城市規劃中充分考慮給城區以自然通風通道，增加城市對污染物擴散稀釋的能力，而其要在開展針對建陶、水泥等行業專項行動，降低工業粉塵排放，加強對城區內市政、房地產建筑工地的監督管理，減少道路和建筑揚塵的同時，加強對SO2排放企業的監管力度。尤其燃煤企業，幾乎所有的煙塵排放源于此（占到總懸浮顆粒物污染的一半以上），抓好SO2排放大戶電力行業和城區內部的集中供熱鍋爐，控制SO2排放量，也會相應的進一步降低PM10濃度。

［1］ 顧勇國，上海市市區、郊區NO2、SO2和PM10的時空變化規律及性關系分析．

［2］ 李太山等．城市環境空氣中顆粒物污染特征分析．

Zibo SO2and PM10Vertical Space Variation Rules and PM10and SO2Correlation Analysis

BIAN Zhiming ZHANG Lei WANG Xinwu
(Zibo Environmental Monitoring Centre, Shandong Zibo 255040)

The main pollutants in zibo city environment air SO2and PM10at different height of chroma value analysis, fi nd out the vertical distribution law; And by using SO2and PM10average daily density between correlation analysis, the air quality in zibo city environment for further control government provide certain basis.

SO2; PM10; The vertical space; Correlation

X834

A

1673-288X（2012）04-0080-04

邊志明,工程師,主要研究方向為環境監測