浙江省PM2.5質量濃度分布特征研究

鄭翔翔 洪正昉 陳 浩 曹旭峰 戴 胄 朱 川 項 艷 汪偉峰 張 天

(1.浙江省環境監測中心，浙江 杭州 310015;2.金華市環境監測中心站，浙江 金華 321013;3.衢州市環境監測中心站，浙江 衢州 324002;4.溫州市環境監測中心站，浙江 溫州 325003;5.麗水市環境監測中心站，浙江 麗水 323000;6.寧波市環境監測中心站，浙江 寧波 315012;7.杭州市環境監測中心站，浙江 杭州 310007)

PM2.5指懸浮在空氣中，空氣動力學直徑≤2.5μm的顆粒物，具有顆粒粒徑微小、重量輕、在大氣中滯留時間長、污染范圍廣等特點［1］。國內外大量流行病學和環境衛生學研究表明，PM2.5會對人體呼吸系統、心腦血管系統、免疫系統產生一定危害，還可成為病毒和細菌的載體，嚴重影響到人民群眾的身體健康［2－4］。此外，由于PM2.5粒徑小，懸浮時間長，因此易于遠距離輸送，區域間相互影響明顯，易對空氣質量和能見度等造成重要的影響［5］。

隨著浙江省經濟的快速發展和城市化水平的不斷提高，大氣環境問題日益突出。根據浙江省氣象站灰霾觀測記錄統計，1970年末到2000年左右，各城市灰霾天數開始不斷增多，但增長速度相對平緩;2000年之后，浙江省各地區灰霾天數都在迅速增加，短短幾年一些地區的灰霾天數超過了之前幾十年的灰霾總天數［6］。控制PM2.5污染，改善空氣質量，提高大氣能見度已成為浙江省迫在眉睫的問題。

目前，關于浙江省局部地區的PM2.5污染狀況以及變化規律已有相關的研究報道［7－11］，但對浙江省全省范圍內PM2.5質量濃度及分布特征的研究還很少。本文選取金華、衢州、溫州、麗水、寧波、杭州六個城市開展PM2.5手工重量法監測，通過比較不同城市不同季節PM2.5質量濃度，研究浙江省PM2.5濃度的分布特征，可為浙江省空氣質量預報、城市大氣污染治理防治等工作提供一定的基礎數據和理論支持。

1 實驗部分

1.1 采樣點布設

選取金華、衢州、溫州、麗水、寧波、杭州六個城市進行布點監測。這六個城市中既有分布在平原地區，也有位于沿海地區和山區，具有較好的代表性。

分別在金華、衢州、溫州、麗水、寧波、杭州六個城市的環境監測中心站樓頂設置一個采樣點。各采樣點周邊無明顯污染源，采樣口離建筑物墻壁、屋頂等支撐物表面的距離大于1 米。

1.2 采樣儀器和方法

六個采樣點統一使用青島嶗應2030 型中流量采樣器進行PM2.5手工采樣，采樣流量設置為100L/min，切割粒徑為2.5μm。采樣濾膜采用玻璃纖維濾膜，濾膜直徑為90 mm。

2013年1月、3月、5月、7月、9月、11月和12月每逢周一、周二、周三、周四在各采樣點進行PM2.5手工采樣，前一天10:00～當天09:00 作為當天日均值監測時間(不能少于20 小時)。每月采集樣品約15 個。

每月采樣前，PM2.5空白濾膜由浙江省環境監測中心統一進行稱量和編號，分發到各個采樣點;采樣完畢后，由各監測站采樣人員用便攜式冷藏冰箱將采集好的濾膜送至省環境監測中心進行平衡和稱量。濾膜的平衡和稱量在溫度設為20℃，空氣相對濕度控制在(50 ±5)%的恒溫恒濕天平室中進行。稱量天平型號為梅特勒XP205，感量0.01mg。

由樣品采集前后的質量差和大氣的采樣體積可得出大氣顆粒物PM2.5的質量濃度。

1.3 質量控制

PM2.5手工監測嚴格按照《環境空氣顆粒物(PM2.5)手工監測方法(重量法)技術規范》(HJ 655－2013)中的要求進行。

2 結果與討論

2.1 PM2.5監測結果統計

根據PM2.5手工監測數據統計，2013年金華、衢州、溫州、麗水、寧波和杭州采集的PM2.5日均值范圍分別為(0.010～0.220)、(0.010～0.235)、(0.015～0.183)、(0.009～0.190)、(0.013～0.220)、(0.016～0.228)mg/m3。從統計數據可以看出，2013年各城市采集的PM2.5日均值變化范圍較大，如衢州市采集的PM2.5日均值中最大值與最小值的差值為0.225mg/m3。

將各城市2013年采集的所有PM2.5日均值的平均值作為其年平均值，各采樣城市PM2.5年平均濃度的比較見圖1。

圖1 2013年各采樣城市PM2.5年平均濃度比較

從圖1 可知，2013年六個采樣城市PM2.5年平均濃度大小為:金華＞杭州＞寧波＞衢州＞溫州＞麗水。六個城市中PM2.5年平均濃度最高的為金華，平均濃度為(0.093 ±0.051)mg/m3;其次為杭州，PM2.5年平均濃度為(0.092 ±0.052)mg/m3;寧波、衢州、溫州PM2.5年平均濃度處于中等水平，分別為(0.084 ± 0.054)、(0.076 ±0.046)、(0.072 ±0.035)mg/m3;PM2.5年平均濃度最低的為麗水，為(0.061 ±0.037)mg/m3。

2.2 超標情況分析

《環境空氣質量標準》(GB3095－2012)中規定，PM2.5一級和二級日平均濃度限值分別為0.035mg/m3和0.075mg/m3。將2013年各采樣點采集的所有PM2.5手工監測數據按照不同濃度段(“＜0.035mg/m3”、“(0.035－0.075)mg/m3”和“＞0.075mg/m3”)進行百分比統計，結果見圖2。

圖2 各采樣城市PM2.5不同濃度段樣品數量占總樣品量的百分比

從圖2 可以看出，金華、衢州、溫州、麗水、寧波和杭州PM2.5日平均濃度優于一級標準(0.035mg/m3)的天數占總采樣天數的比例分別為15.0%、20.2%、14.9%、25.5%、19.1%和17.9%。若以《環境空氣質量標準》(GB3095－2012)中PM2.5日平均濃度二級標準(0.075mg/m3)為執行標準，金華、衢州、溫州、麗水、寧波和杭州超標天數占總采樣天數的比例分別為60.7%、43.3%、42.6%、28.3%、47.8%和59.4%。

為了進一步分析PM2.5超標率分布情況，將各采樣城市按不同采樣月份統計各月超標率，結果見表1。

表1 超標率分布情況

根據表1 統計結果可知:各采樣城市7月份PM2.5超標率最低，均為0;其次為9月和5月，其中9月份有兩個城市未出現超標現象;各采樣城市1月、12月和11月超標率相對較高，其中1月份有3 個城市超標率達100%。上述分析結果表明，2013年各采樣城市超標率最高的季節為冬季，最低的為夏季，春季和秋季則位于兩者之間。

2.3 PM2.5濃度分布特征

將2013年金華、衢州、溫州、麗水、寧波和杭州PM2.5監測月均值進行比較，見圖3。

從圖3 可以看出，相對而言，六個采樣城市中金華、寧波和杭州各采樣月月均值均較高;麗水各采樣月月均值處于最低水平;衢州和溫州處于中等水平。分析結果表明，浙江省不同地區由于產業和能源結構特點、人口分布情況、地形等不同，PM2.5濃度也各不相同:金華位于浙江中部的盆地，特殊的地形不利于污染物擴散，PM2.5濃度處于較高水平;杭州和寧波位于浙江北部，地處長三角腹地，城市規模和經濟發展水平較高，PM2.5濃度也相對較高;衢州位于金衢盆地西端，森林覆蓋率較高，PM2.5濃度處于中等水平;溫州位于沿海地區，大氣擴散條件較好，PM2.5濃度處于較低水平;麗水位于浙江西南部，地勢以中山、丘陵為主，森林覆蓋率高，生態環境較好，PM2.5濃度水平相對最低。

圖3 2013年不同采樣城市PM2.5監測月均值比較

圖3 中，各城市2013年1月、3月、5月、7月、9月、11月和12月PM2．5手工與自動監測月均值均呈不規則的“V”型分布，分析可知，各城市雖然PM2．5濃度水平相差較大，但都表現出相似的季節變化規律:夏天PM2．5濃度最低，冬季PM2．5濃度最高，春季和秋季PM2．5濃度水平較相近。這與各個季節大氣擴散等條件有關。

3 結論

(1)2013年金華、衢州、溫州、麗水、寧波和杭州采集的PM2.5日均值范圍分別為(0.010～0.220)、(0.010～0.235)、(0.015～0.183)、(0.009～0.190)、(0.013～0.220)、(0.016～0.228)mg/m3。六個采樣城市PM2.5年平均濃度大小為:金華＞杭州＞寧波＞衢州＞溫州＞麗水。

(2)若以《環境空氣質量標準》(GB3095－2012)中PM2.5日平均濃度二級標準(0.075mg/m3)為執行標準，金華、衢州、溫州、麗水、寧波和杭州超標天數占總采樣天數的比例分別為 60.7%、43.3%、42.6%、28.3%、47.8%和59.4%。進一步分析超標率分布情況可知，各采樣城市超標率最高的季節為冬季，最低的為夏季，春季和秋季則位于兩者之間。

(3)由于產業和能源結構特點、人口分布情況、地形等不同，浙江省不同地區PM2.5濃度各不相同，但都表現出相似的季節變化規律:夏天PM2.5濃度最低，冬季PM2.5濃度最高，春季和秋季PM2.5濃度水平較相近。

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