大連市區PM2.5污染現狀及影響因素分析

(大連市環境監測中心，遼寧 大連 116023)

我國大氣PM2.5的污染日益引起人們的關注。本文就大連市區PM2.5的污染現狀和污染規律，定性分析PM2.5污染的影響因素。

1 監測方法

1.1 監測點位布設

大連市區設置國控大氣自動監測點位10個[1]，分別為甘井子、周水子、星海三站、青泥洼橋、傅家莊、七賢嶺、旅順、金州、開發區和雙D港。

1.2 監測方法與監測質量控制

2012年10月起，大連市10個點位依據《空氣質量新標準第一階段監測實施方案》的要求增加了PM2.5監測。PM2.5監測使用儀器為美國賽默飛公司生產的熱電5030-sharp顆粒物監測儀，采樣方法為β射線與光散射結合。監測分析儀器每6個月進行一次流量校準和流量檢查，使用標準膜進行標定，并且根據實際情況每兩個月清洗一次采樣頭。

2 大連市區PM2.5污染現狀

2013年大連市區空氣中PM2.5年均值為52 μg/m3，超出二級標準年平均(GB3095-2012，以下簡稱二級標準)0.49倍，PM2.5日均值的95百分位數為127 μg/m3，超出二級標準24小時平均0.69倍。最大點位日均值為275 μg/m3，出現在1月12日的開發區點位，超出二級標準24小時平均2.67倍。點位日均值超標率為20.3%。2013年在大連市區的75天污染日中，首要污染物為PM2.5的天數占96%。

3 空氣污染變化規律及影響因素分析

3.1 月、季節變化

從PM2.5濃度的月變化曲線(圖1)可以看到，2013年大連市區PM2.5在氣溫最低的1月份測值最高，達到94 μg/m3，超出二級標準1.69倍，冬季(1月、2月、12月)均值為72 μg/m3，超出二級標準1.06倍，冬季均值為夏季均值的1.80倍，說明冬季采暖燃煤排放的顆粒物對PM2.5有顯著貢獻。

圖1 2013年空氣中PM2.5濃度月變化

3.2 點位變化

從PM2.5濃度的點位變化曲線(圖2)可以看到，2013年大連市區PM2.5在甘井子工業區點位均值最高，為62 μg/m3，超出二級標準0.77倍，為最低點位(雙D港)均值的1.41倍，說明局地的污染對PM2.5有較大貢獻。但與二氧化氮相比(最大點位值/最小點位值為2.50)，本地污染源對PM2.5的貢獻要小于對二氧化氮的貢獻。從而也從另一個側面說明，PM2.5由于受到區域大范圍污染霧霾的影響較大，因而對各個點位的貢獻比例相差較小。

圖2 2013年空氣中PM25和NO2點位變化對比

3.3 污染日與非污染日的變化

3.3.1 1月份(污染最嚴重月份)

從1月11日～13日和1月28日～30日的2次典型污染過程的PM2.5濃度變化分析(圖3)，在污染日PM2.5沒有一定的變化規律，污染日PM2.5是隨著大范圍霾的污染擴散到大連的時間段決定其變化趨勢，從圖4也可以看到，在污染過程中PM2.5濃度和空氣中二氧化硫和二氧化氮濃度沒有相關性(相關系數分別為0.12和-0.23)，說明大范圍的霾與本地污染相關性較小。但在非污染日PM2.5濃度與二氧化硫呈現一定相關性(相關系數為0.58，如圖5左圖)，如果將二氧化硫的變化曲線后移2個小時呈現更好的相關性(相關系數為0.80，如圖5右圖)，說明1月份采暖期非污染日的PM2.5污染與二氧化硫來自同一污染源—采暖燃煤污染的排放。

圖3 1月份兩次典型污染過程PM2.5的24小時變化曲線

圖4 1月份典型的污染過程(11-13日)PM2.5與SO2和NO2對比

圖5 1月份非污染日PM2.5與SO2對比

同理，1月份采暖期非污染日的PM2.5污染與二氧化氮也有一定的相關性(相關系數為0.72)，說明1月份采暖期非污染日的PM2.5污染與汽車尾氣相關。

3.3.2 9月份(空氣質量最好月份)

從9月份PM2.5與二氧化氮的相關曲線(如圖6)可以看到，在空氣質量良好的9月份PM2.5與二氧化氮有很好的相關性(相關系數為0.80)，說明在沒有外來污染時，非采暖期PM2.5濃度主要受汽車尾氣污染的影響。

圖6 9月份PM2.5與NO2對比

3.4 外來污染的影響

以1月為例，京津冀地區發生了多次大范圍的霧霾，當風向為偏西或西南風時，即對大連市產生明顯影響。從大連的氣象數據也可以看到，2013年1月大連市偏西或偏南風所占頻率為 28%，而2012年1月僅為10%，導致大連所受到京津冀等霧霾的影響增大。其中，2013年1月11日～13日由于受到偏西氣流的影響，大連市區2天為中度污染，1天為重度污染。據氣象資料，此次空氣污染過程主要是受華北及山東地區的霧霾影響。以1月11日14時和1月13日08時為例，在華北及山東地區有大范圍的霧霾，風向以南到西南風為主，這種風向有利于上游灰霾向大連地區擴散輸送，而華北及遼寧地區均處于低壓，地面風速不大，氣象擴散條件較差，從而導致了大連地區空氣污染。

以10月10日的污染為例，分析外來霾傳輸至大連的污染路徑。10月10日16時，大連市區10個國控點位中7個點位為輕度至中度污染，至19時大連市區達到嚴重污染，本次空氣污染，主要由于10日下午大連出現短期西南流場，使河北和山東等地污染向大連擴散。同時10個點位的顆粒物監測結果顯示，PM2.5濃度最先升高的點位為西南方向的旅順點位，然后污染逐漸向市區蔓延。

從周邊城市(圖7)的污染狀況也可以看到：10月9日22時～10日14時大連西南方向的邢臺市AQI一直維持在400以上，10日15時開始有所下降；其下風向的德州市10月9日22時～10日14時AQI一直維持在200以上，10日15時開始明顯升高達到381；德州市下風向的濱州市10月9日22時～10日14時AQI一直維持在100以上，10日15時開始明顯升高達到390；濱州市下風向的東營市10月9日22時～10日15時AQI一直維持在100～200左右，10日16時開始明顯升高達到305；而處于東營下風向的大連市區空氣質量指數，17時達到重度污染，其中大連最西南方向的旅順點位從10日16時開始達到重度污染AQI達211，之后污染移動至大連市區，處于旅順下風向的青泥洼橋點位10日17時達到重度污染，處于青泥洼橋下風向的雙D港點位10日19時達到重度污染，10日20時旅順點位PM2.5濃度下降到二級標準(24小時平均)以下，同時大連周邊的風向轉為西北風，空氣質量好轉，截止至10日22時大連市區AQI降至 64，本次污染過程結束(圖8)。

圖7 10日10日周邊城市污染分布圖

圖8 10日10日霾污染移動路徑上各點位PM2.5變化曲線

從本次污染過程可以清楚地看到，霧霾從嚴重污染的河北經山東傳輸到大連的過程。

4 小 結

綜上所述，2013年大連市區空氣中PM2.5年均值為52 μg/m3，超出國家二級標準0.49倍。大連PM2.5的污染一是受本地以及區域性冬季燃煤的影響，各項污染物集中排放，強度過大，特別是采暖季節外來輸送的貢獻較大；二是由于不利的氣象條件，近地面風速小，大氣層結穩定，使污染物易形成積聚效應、難以及時擴散，特別是在西南風向時污染比較嚴重；三是受機動車尾氣排放的影響，由于機動車污染相對冬季燃煤污染而言比較穩定，受季節的影響不明顯[2]，全年均對PM2.5產生影響，因此，更應引起足夠的重視。

參考文獻：

[1]大連市環境保護局.大連市環境質量報告書[R].大連，2013.

[2]朱先磊，張遠航，曾立民，等.北京市大氣細顆粒物PM2.5的來源研究[J].環境科學研究，2005，5：1-5.