貴陽郊區(qū)空氣中PM10和PM2.5質(zhì)量濃度變化特征分析

王永紅，劉 豪，彭景權(quán)，馬玉華

(1.貴州省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計院，貴州 貴陽 550081；2.貴州省果樹科學(xué)研究所，貴州 貴陽 550006)

貴陽郊區(qū)空氣中PM10和PM2.5質(zhì)量濃度變化特征分析

王永紅1，劉 豪1，彭景權(quán)1，馬玉華2

(1.貴州省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計院，貴州 貴陽 550081；2.貴州省果樹科學(xué)研究所，貴州 貴陽 550006)

摘要：利用貴陽市環(huán)境空氣質(zhì)量郊區(qū)觀測站采集的PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，分析了2013年貴陽市郊區(qū)顆粒物質(zhì)量濃度的變化特征。結(jié)果表明：2013年貴陽市郊區(qū)PM10和PM2.5日均濃度的變化趨勢相同，PM10和PM2.5日均濃度的超標(biāo)率較低，《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)二級標(biāo)準(zhǔn)的達標(biāo)率分別為97.5%和90.1%，超過二級標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)分別為9d和36d，PM2.5/PM10的比例為0.61，貴陽市PM10和PM2.5質(zhì)量濃度冬、春季最高，夏季最低。

關(guān)鍵詞：貴陽市；PM10；PM2.5；污染特征；環(huán)境質(zhì)量

收稿日期：2015-07-09

作者簡介：王永紅(1979—)，男，陜西寶雞人，工程師，碩士，主要從事大氣環(huán)境污染控制研究。

通訊作者：馬玉華(1979—)，女，河南開封人，副研究員，博士，主要從事果樹生理及生物技術(shù)研究。

中圖分類號：X51

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：編號：1674-9944(2015)08-0249-03

Abstract:Using the data of mass concentration of PM10 and PM2.5 in the suburbs of Guiyang gathered by Guiyang city ambient air quality observation station, this article studies the variations character of mass concentration of inhalable particles in 2013. It is shown that in 2013, the variation trend of variations of daily average concentration is basically the same for PM10and PM2.5and the over standard rates are quite low; according to AAQS, the second level standard's target rate is respectively 97.5% and 90.1%, and the number of days worsening than the second-level standard is respectively 9 and 36 days. The ratio of PM2.5/PM10is 0.61. For PM10and PM2.5of Guiyang, the mass concentration is the highest in winter and spring while the lowest in summer.

1引言

大氣顆粒物是指大氣中存在的各種固態(tài)和液態(tài)顆粒狀物質(zhì)的總稱，也稱大氣氣溶膠，是影響我國城市空氣質(zhì)量的首要污染物[1]。根據(jù)顆粒物粒徑大小，可分為TSP、PM10和PM2.5等。PM10，又稱可吸入顆粒物，指空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤10 μm的顆粒物；PM2.5，又稱細顆粒物，指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5 μm的顆粒物。流行病學(xué)研究表明，PM10濃度與疾病的發(fā)病率、死亡率有明顯的相關(guān)性[2]。PM2.5可直接進入人體并在肺泡沉積，參與血液循環(huán)，對人體產(chǎn)生的危害更大[3]。近年，隨著國內(nèi)大氣污染狀況的日益嚴重[4]，灰霾天氣的頻繁發(fā)生[5~7]，為了更好地控制顆粒物的危害，我國對大氣顆粒物的監(jiān)測[8]和研究也逐漸加強，南京、廣州、武漢、貴陽等地學(xué)者對不用地區(qū)的PM10和PM2.5的環(huán)境質(zhì)量濃度的污染變化特征進行了研究和分析[9~11]，本文整理了貴陽市城郊監(jiān)測點環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，分析研究了貴陽市郊區(qū)PM10和PM2.5的濃度污染變化特征，為貴陽市大氣環(huán)境管理和研究提供依據(jù)。

2數(shù)據(jù)來源

本文利用的PM10和PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)來自全國城市空氣質(zhì)量實時發(fā)布平臺(http://113.108.142.147:20035/emcpublish/)，該平臺根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095—2012)的有關(guān)規(guī)定和要求，發(fā)布全國主要城市空氣質(zhì)量狀況。本文選取貴陽市桐木嶺監(jiān)測點2013年1月1日~12月31日的平臺發(fā)布數(shù)據(jù)，獲得PM2.5和PM10的小時濃度數(shù)據(jù)各8760個。桐木嶺監(jiān)測點位于貴陽市區(qū)東南部，城區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向，屬于城市郊區(qū)，是清潔對照點。

3結(jié)果與分析

3.1　PM10、PM2.5日均濃度統(tǒng)計特征

對監(jiān)測點的PM10和PM2.5小時值采取24 h滑動平均，轉(zhuǎn)化成日均值，對其進行分析統(tǒng)計。表1為2013年P(guān)M10和PM2.5日均濃度統(tǒng)計，將PM10和PM2.5日均濃度與《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)作比較，從表中可以看出，2013年P(guān)M10平均日均濃度為54 μg/m3，達到GB3095-2012二級級標(biāo)準(zhǔn)(日均值150μg/m3)，最大值為206 μg/m3(3月7日)，最小值為3 μg/m3(6月23日)，超過2級標(biāo)準(zhǔn)的有9d，達到一級標(biāo)準(zhǔn)(日均值50 μg/m3)的有201d，PM10達標(biāo)率為97.5%；PM2.5平均日均濃度為35 μg/m3，達到GB3095-2012二級標(biāo)準(zhǔn)(日均值75 μg/m3)，最大值為146 μg/m3(12月23日)，最小值為0 μg/m3，超過GB3095-2012二級標(biāo)準(zhǔn)的有36 d，達到一級標(biāo)準(zhǔn)的有230 d，PM2.5達標(biāo)率為90.1%。

表1　2013年貴陽市郊區(qū)PM10、PM2.5日均值統(tǒng)計特征

3.2　PM10、PM2.5日均濃度變化統(tǒng)計特征

圖1為貴陽市PM10和PM2.5日均濃度365d變化圖，圖2為貴陽市PM10和PM2.5日均濃度的月平均變化圖，從圖中可以看出，2013年貴陽市PM10和PM2.5日均濃度變化趨勢相同，具有較好的相關(guān)性，在1月、3月和12月PM10和PM2.5日均濃度明顯偏大。1月PM10、PM2.5質(zhì)量濃度出現(xiàn)峰值后隨后減小，3月又開始增加(PM10出現(xiàn)月平均最大值)，4月又開始減小，到7月降到最低，10月峰出現(xiàn)峰值，11月有明顯降低，12月又開始增加(PM2.5出現(xiàn)月平均最大值)。總的來說，貴陽市郊區(qū)PM10、PM2.5日均濃度的變化具有明顯的季節(jié)性，春節(jié)和冬季(尤其是1月、3月和12月)PM10和PM2.5日均濃度最大，其次為秋季，夏季環(huán)境空氣質(zhì)量濃度最低。

2013年貴陽市城市郊區(qū)PM10和PM2.5日均濃度達到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)一級標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)見表2，由表2可以看出，PM10和PM2.5日均濃度達到一級標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)最長是在7月，為全月達標(biāo)，其次是5、6、8和9月，達標(biāo)天數(shù)最短的是在3月、1月和12月，其中3月PM10達標(biāo)天數(shù)只有4 d，12月PM2.5達標(biāo)天數(shù)只有4d，證明1月和12月污染較為嚴重。總體的來看，2013年貴陽市城市郊區(qū)PM10和PM2.5日均濃度冬、春季最高，夏季最低，秋季處于中間。

圖1　2013年貴陽市郊區(qū)PM10、PM2.5日均濃度

圖2　2013年貴陽市郊區(qū)PM10、PM2.5日均濃度月變化

表2　貴陽市2013 年P(guān)M10、PM2.5日均濃度

3.3　PM10、PM2.5相關(guān)性分析

通過采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)2013年貴陽市郊區(qū)PM2.5/PM10日均濃度比值范圍為0.11～0.94，平均值為0.61。

通過對PM2.5與PM10濃度之間的相關(guān)性分析，可以初步判斷兩者是否來自相同的污染源，還可以根據(jù)PM10的質(zhì)量濃度來估算PM2.5的質(zhì)量濃度[12]。對全年365個樣品進行相關(guān)性分析，二者存在顯著相關(guān)，PM2.5=0.7102PM10-3.5997，相關(guān)系數(shù)為R=0.9088，如圖3所示，此外，對4個季節(jié)進行相關(guān)性分析，如圖4所示，冬季的相關(guān)性較其余3個季節(jié)更相關(guān)，PM2.5=0.8206PM10-7.3261，相關(guān)系數(shù)為R=0.9479。

圖3　PM10、PM2.5的全年相關(guān)性分析

圖4　PM10、PM2.5的季節(jié)相關(guān)性分析

4結(jié)論

通過本研究以上分析，得出如下結(jié)論。

(1)2013年貴陽市城市郊區(qū)PM10和PM2.5日均濃度的變化趨勢相同，沒有明顯差異，PM10和PM2.5日均濃度的超標(biāo)率較低，《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)二級標(biāo)準(zhǔn)的達標(biāo)率分別為97.5%和90.1%，表明貴陽市城市郊區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量較好。PM2.5日均濃度占PM10日均濃度的比值為0.61，說明貴陽市郊區(qū)可吸入顆粒物中細粒子占多數(shù)。

(2)2013年貴陽市城市郊區(qū)PM10和PM2.5日均濃度總體上來說冬季和春節(jié)最高，夏季最低，秋季介于兩者之間。

(3)2013年貴陽市城市郊區(qū)PM10和PM2.5日均濃度呈線性正相關(guān)，利用四季的回歸方程和PM10監(jiān)測值，可以估算出缺乏監(jiān)測數(shù)據(jù)的PM2.5濃度值。

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Analysis of the Variations Character of Mass Concentration

of PM10and PM2.5in the Suburbs of Guiyang

Wang Yonghong1, Liu Hao1, Peng Jingquan1, Ma Yuhua2

(1.GuizhouAcademyofEnvironmentalScienceandDesigning,Guiyang550081,China;

2.GuizhouFruitInstutute,Guiyang550006,China)

Key words: Guiyang; PM10; PM2.5; pollution characteristics; environmental quality