區域PM2.5污染特征及影響因素研究

張鵬妍 黃金香 孫歡歡

(河南油田技術監測中心，河南 南陽 473132)

區域PM2.5污染特征及影響因素研究

張鵬妍 黃金香 孫歡歡

(河南油田技術監測中心，河南 南陽 473132)

通過對區域環境空氣中PM2.5的采樣監測，分析了區域PM2.5的時間變化特征及溫度、濕度、風速對其質量濃度產生的影響，并對PM2.5與PM10污染水平及關系進行了研究，得出了一些有意義的結論。

PM2.5，氣溫，濕度，風速，PM10

0 引言

隨著經濟社會的快速發展，以煤炭為主的能源消耗大幅攀升，機動車保有量急劇增加，經濟發達地區NOx和VOCs排放量顯著增長，O3和PM2.5污染加劇。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。我國對大氣顆粒物的研究仍主要集中在總懸浮顆粒物(TSP)和可吸入顆粒物(IP)，而對PM2.5則研究甚少。目前，對細微顆粒物PM2.5的研究已成為國際上大氣污染研究領域的熱點和前沿。

1 采樣與分析

1.1 監測方法與儀器

采樣點設在某區域中心，其屬于商業、交通、居民混合區。監測方法采用β射線法。為保證監測效率和結果準確性，根據現有條件，儀器采用LD-5C微電腦數字粉塵儀。該儀器是以激光為光源的光散射式快速測塵儀，有多種切割器可供選擇，內置濾膜采樣裝置，儀器可在連續監測空氣中顆粒物的同時收集粉塵樣品，以便進行成分分析和運用濾膜稱重求出質量濃度轉換系數K值。該儀器可直讀質量濃度mg/m3，具有獨特的光路自清洗系統，避免粉塵對儀器核心部件——光學系統的污染。帶有自校準系統，可有效消除儀器的系統誤差，確保儀器有良好的穩定性和可靠性。

1.2 監測時間及頻率

監測時間為2012年9月，每天監測4次，每次持續1 h。采樣高度距地面約10 m。

2 結果與討論

經監測分析，刪除一些不正常監測數據之后，共取得100多個有效監測數據。監測結果表明，整個采樣期間，PM2.5的日均值在0.059 mg/m3～0.368 mg/m3，平均值為0.131 mg/m3，與城市相當。以我國空氣質量二級標準(GB 3095-2012)來衡量PM2.5水平，即日均值0.075 mg/m3來衡量PM2.5水平，超標倍數在0.01～3.91之間。

其原因可能為：1)9月下旬運動會的召開，致使人流量突然增多，機動車流量增大，尾氣排放量增加；2)秋收到來之際，田頭、道路兩旁隨意焚燒農作物秸稈，造成煙霧彌漫，環境大氣污染。因此應制定相應的政策，杜絕秸稈、草木和廢物的露天焚燒，減少碳黑和有機碳粒子的排放。

2.1 PM2.5濃度時間分布特征

環境監測站每天分4個時段，即8:00～9:00,11:00～12:00,17:00～18:00,20:00～21:00，對PM2.5濃度進行監測，結果見圖1。

通過圖1我們可以看出，在不同時間段監測到的PM2.5小時濃度值是不同的，呈現出早晚高，白天低的趨勢，早上低于晚上，中午和下午污染較輕。

其原因為：1)早晚這兩個時間段氣溫較低，較易產生逆溫天氣；2)早晚這兩個時間段是采暖設施運行負荷較高、污染物的排放較強且機動車車流量最大、市民活動最頻繁的時段，這就直接導致了PM2.5濃度的加劇。

2.2 PM2.5濃度與氣象要素關系

2.2.1 溫度與PM2.5濃度的關系

為了研究溫度與PM2.5濃度的關系，在不同溫度下對PM2.5進行監測，結果見圖2。

由圖2可以看出，PM2.5的質量濃度與日均氣溫呈負相關，即PM2.5的濃度隨溫度的增大而減小。這主要是由于：1)溫度高，上下層空氣的湍流得到加強，暖空氣上升，垂直方向產生對流交換，有利于顆粒物的稀釋擴散，使PM2.5的濃度低；2)氣溫降低，大氣層相對穩定，不易產生對流交換，不利于顆粒物的稀釋擴散，使PM2.5的濃度高。

2.2.2 濕度與PM2.5濃度的關系

濕度是表示在一定的溫度下在一定體積的空氣里含有的水汽多少的物理量。不同濕度下PM2.5的質量濃度也不同，具體監測結果見圖3。

從圖3可以看到，PM2.5的質量濃度與日均濕度呈顯著的正相關，即PM2.5的濃度隨著濕度的增大而增大。這主要是由于：1)相對濕度越大，空氣中含有的水汽越多，有利于大氣中的顆粒物附著在水汽上，使得顆粒物質量濃度增加；2)由于空氣濕度大的天氣多存在逆溫，逆溫的出現使空氣中的PM2.5聚集在一起，不易擴散，而且空氣濕度大，容易形成霧罩，使顆粒物不易擴散。

2.2.3 風速與PM2.5濃度的關系

風速即空氣流動速率，風速越大，單位時間內污染物被輸送的距離越遠、擴散面積越大。不同風速PM2.5濃度值也不同，具體監測結果見圖4。

由圖4可以看出，PM2.5的濃度與平均風速呈負相關，即PM2.5的濃度隨相對風速的增大而減小。這主要是由于：1)污染物會在風的作用下被輸送到其他地區，風速越小，越不利于細粒子的擴散和輸送，這種水平輸送和稀釋沖淡的作用越弱，從而使得PM2.5的濃度越高。2)反之，風速越大，只要在不超過一定閾值范圍內，對空氣中顆粒物的輸送和擴散能力越強，其與污染物混合的清潔空氣量越多，從而使得PM2.5的濃度越低。

2.3 PM2.5與PM10污染水平及關系

PM2.5存在于PM10中，但是在不同氣候條件下，ρ(PM2.5)/ρ(PM10)是不同的，它可能是受到氣象條件，如氣溫、氣壓、濕度、風速等的影響，具體監測結果見圖5。

由圖5可知，平均狀況下，ρ(PM2.5)/ρ(PM10)為0.46～0.55，說明細粒子，特別是粒徑小于2.5 μm的超細粒子占了很大的比重，而對人體健康影響最大的恰恰是粒徑在0.1 μm～2.5 μm間的粒子。它們對人群健康的影響既包括急性效應，也包括慢性長期效應，對老人、兒童及孕婦等的健康影響更為嚴重。因此，即使是在天高氣爽的秋季，也不能忽視可吸入顆粒物對人體健康的影響。

3 結語

1)PM2.5小時濃度值呈現出早晚高，白天低的趨勢，早上低于晚上，中午和下午污染較輕。

2)PM2.5的質量濃度與日均氣溫呈負相關，即PM2.5的濃度隨溫度的增大而減小。

3)PM2.5的質量濃度與日均濕度呈顯著的正相關，即PM2.5的濃度隨濕度的增大而增大。

4)PM2.5的濃度與平均風速呈負相關，即PM2.5的濃度隨相對風速的增大而減小。

5)平均狀況下，ρ(PM2.5)/ρ(PM10)為0.46～0.55。

[1] 洪 也，周德平，馬雁軍，等.沈陽地區PM10、PM2.5和PM1質量濃度的分析[J].環境科學與技術，2010(5)：233-234.

[2] 溫新欣.濟南市環境空氣細顆粒物(PM10和PM2.5)污染特征研究[D].濟南：山東大學碩士學位論文,2009:54-66.

[3] 李 凱.西安市南郊空氣中PM2.5及其重金屬污染特征研究[D].西安：西安建筑科技大學碩士學位論文,2009:26-30.

[4] GB 3095-2012,環境空氣質量標準[S].

Study on pollution characteristics and influence factors of PM2.5

ZHANG Peng-yan HUANG Jin-xiang SUN Huan-huan

(HenanOilfieldTechnologyMonitoringCenter，Nanyang473132,China)

In this paper, by sampled the PM2.5 concentration of regional environmental air, analysed time variation of regional PM2.5 and the influence of temperature, humidity, wind speed, researched on the pollution level and the relationship between PM2.5 and PM10, and draws some significance conclusions.

PM2.5， temperature， humidity， wind speed， PM10

1009-6825(2014)03-0211-03

2013-11-19

張鵬妍(1983- )，女，碩士，助理工程師； 黃金香(1986- )，女，助理工程師； 孫歡歡(1985- )，女，助理工程師

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