泉州市PM10與PM2.5污染特征研究

吳萍萍

(泉州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，福建 泉州 362001)

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泉州市PM10與PM2.5污染特征研究

吳萍萍

(泉州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，福建 泉州 362001)

基于泉州市區(qū)2014年1、4、7、10月的空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了PM10和PM2.5污染水平并對(duì)其季節(jié)變化趨勢(shì)進(jìn)行探討。結(jié)果表明，監(jiān)測(cè)期間內(nèi)，泉州市區(qū)PM10日均濃度變化范圍為0.025～0.376mg/m3，PM2.5日均濃度變化范圍為0.010～0.346mg/m3，PM10和PM2.5的年均日濃度分別為 0.067mg/m3和0.034mg/m3。泉州市區(qū)大氣中的PM10和PM2.5濃度均呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)，春冬兩季濃度高于夏秋兩季。利用HYSPLIT-4模型對(duì)PM10和PM2.5濃度出現(xiàn)異常高值的時(shí)段進(jìn)行氣團(tuán)后推軌跡推導(dǎo)，結(jié)果顯示長(zhǎng)距離傳輸和區(qū)域傳輸在不同時(shí)段對(duì)本地污染的主導(dǎo)作用不同。

PM10；PM2.5；污染特征；后推軌跡；泉州市

0 引言

隨著工業(yè)化和城市化的發(fā)展，空氣污染越來(lái)越受到人們的關(guān)注。環(huán)境空氣質(zhì)量的優(yōu)劣逐漸成為人們重視的焦點(diǎn)，也逐漸被納入各級(jí)政府的目標(biāo)考核任務(wù)中[1]。近年來(lái)，空氣污染事件頻頻發(fā)生，可吸入顆粒物(PM10)和細(xì)顆粒物(PM2.5)已從專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域走進(jìn)公眾視野，PM10和PM2.5成為影響我國(guó)城市大氣環(huán)境質(zhì)量的主要污染物。隨著環(huán)保觀(guān)念的加強(qiáng)，關(guān)注空氣污染指數(shù)已成為中國(guó)大中型城市市民的一種習(xí)慣，“同呼吸，共命運(yùn)”已成為集體觀(guān)念的主流。

PM10具有較強(qiáng)的吸附能力，是多種污染物的“載體”和“催化劑”，可成為多種污染物的集合體，是導(dǎo)致各種疾病的罪魁禍?zhǔn)?。PM2.5粒徑小，比表面積大，易于富集空氣中的有毒有害物質(zhì)，并可隨著人體呼吸進(jìn)入體內(nèi)，其在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。多城市的研究均表明，高濃度的顆粒物對(duì)大氣能見(jiàn)度影響極大，PM10和PM2.5濃度的升高是造成大氣能見(jiàn)度下降的重要原因，減少大氣顆粒物的排放，是城市空氣質(zhì)量改進(jìn)及提高大氣能見(jiàn)度的有效途徑[2-4]。

泉州市地處福建省東南沿海，東臨海洋，南臨臺(tái)灣海峽，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，終年溫暖濕潤(rùn)。冬季盛行偏北風(fēng)，氣溫低，干燥少雨；夏季盛行偏南風(fēng)，氣溫高，濕潤(rùn)多雨。隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源的消耗和污染物排放的總量也隨之增長(zhǎng)，空氣污染也不容忽視。本文基于2014年泉州市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位PM10和PM2.5的自動(dòng)監(jiān)測(cè)資料，分析并討論泉州市PM10、PM2.5的污染水平及其季節(jié)變化規(guī)律。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及監(jiān)測(cè)方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源于泉州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站2014年城市空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，分別取其PM10和PM2.5的市區(qū)日平均濃度作為研究對(duì)象，充分反映泉州市PM10和PM2.5的污染情況。

1.2 監(jiān)測(cè)方法

PM10自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀采用TEOM1405型PM10自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀(美國(guó))，監(jiān)測(cè)方法基于微量振蕩天平法；PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀采用5030型顆粒物同步混合監(jiān)測(cè)儀(SHARP)PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀(美國(guó))，監(jiān)測(cè)方法基于光濁度計(jì)/β射線(xiàn)法。

1.3 監(jiān)測(cè)時(shí)間

選擇1、4、7、10四個(gè)月分別代表冬、春、夏、秋四個(gè)季節(jié)，每個(gè)季節(jié)每天連續(xù)24h自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 大氣中PM10和PM2.5濃度水平

2014年，泉州市區(qū)PM10和PM2.5的日均濃度變化趨勢(shì)如圖1所示。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，泉州市區(qū)PM10日均濃度變化范圍為0.025～0.376mg/m3，PM2.5日均濃度變化范圍為0.010～0.346mg/m3，PM10和PM2.5的年均日濃度分別為0.067 mg/m3和0.034 mg/m3。

與國(guó)內(nèi)其他城市的監(jiān)測(cè)結(jié)果相比，泉州市區(qū)PM10年均日濃度和PM2.5年均日濃度高于武夷山背景點(diǎn)PM10年均日濃度(0.023mg/m3±0.016mg/m3)和PM2.5年均日濃度(0.018mg/m3±0.012mg/m3)[5]，稍高于臺(tái)北市區(qū)PM10和PM2.5濃度[6]，與福州、廈門(mén)兩市的PM10、PM2.5濃度相當(dāng)[7-9]。與南京[10]、京津唐城市群[11]、蘭州[12]、青島[13]等地相比，泉州市區(qū)的PM10和PM2.5濃度明顯較低。由此可見(jiàn)，泉州的PM10和PM2.5的污染程度輕于全國(guó)大多數(shù)城市，但仍存在一定程度的污染，不容忽視。

2.2 大氣中PM10和PM2.5濃度的季節(jié)變化特征

對(duì)泉州市區(qū)大氣中PM10和PM2.5春、夏、秋、冬四個(gè)季節(jié)的平均濃度分別作圖，如圖2所示。由圖2可以看出，泉州市區(qū)大氣中的PM10和PM2.5濃度呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)，春冬兩季的PM10和PM2.5濃度明顯高于夏秋兩季，這與廈門(mén)[9]、福州[9]、廣 州[14-15]、珠海[16]等地的變化趨勢(shì)一致。

我國(guó)北方冬季多燃煤取暖，大氣顆粒物排放明顯增多，大氣污染物可隨著氣流的流動(dòng)而進(jìn)行區(qū)域間的傳輸。泉州地區(qū)無(wú)采暖與非采暖季的區(qū)別，各季節(jié)能耗相當(dāng)，故推測(cè)泉州地區(qū)PM10和PM2.5濃度的季節(jié)變化趨勢(shì)與氣象條件較為相關(guān)，受長(zhǎng)距離或區(qū)域傳輸氣團(tuán)影響較大，風(fēng)力較大有利于污染物擴(kuò)散，風(fēng)力較小則不利于污染物擴(kuò)散。

林長(zhǎng)城等[8]研究表明，當(dāng)受冷高壓或暖區(qū)輻合系統(tǒng)控制時(shí)，伴隨逆溫現(xiàn)象的出現(xiàn)，低層大氣層結(jié)穩(wěn)定，風(fēng)速弱，不利于污染物的水平擴(kuò)散及垂直傳輸，局地易出現(xiàn)大氣污染物堆積現(xiàn)象。泉州地區(qū)春冬兩季盛行偏北風(fēng)，冷空氣南下頻率及強(qiáng)弱對(duì)本地空氣質(zhì)量影響較大，且春冬兩季逆溫現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，大氣層結(jié)穩(wěn)定，氣象條件較為不利，易使污染物積聚而加重污染，從而使空氣質(zhì)量處于較差的狀態(tài)。夏秋兩季大氣對(duì)流活躍，風(fēng)速較大，臺(tái)風(fēng)和強(qiáng)降水較多，氣象條件有利于污染物擴(kuò)散且降雨對(duì)大氣顆粒物的沖刷作用較大，但個(gè)別時(shí)段出現(xiàn)的暖區(qū)輻合不利于大氣污染物擴(kuò)散使得個(gè)別天氣出現(xiàn)污染。

2.3 濃度異常期氣團(tuán)后推軌跡分析

后推氣團(tuán)軌跡模型推導(dǎo)通常被用于推測(cè)污染氣團(tuán)的來(lái)源，用于輔助分析污染天氣來(lái)源。利用HYSPLIT-4模型對(duì)監(jiān)測(cè)期間PM10和PM2.5濃度異常高時(shí)進(jìn)行氣團(tuán)后推軌跡模擬。

由圖1可以看出，泉州市區(qū)部分時(shí)段PM10和PM2.5出現(xiàn)異常高值，主要出現(xiàn)于春冬兩季，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并做氣團(tuán)后推軌跡推導(dǎo)。將所得后推軌跡分為兩大類(lèi)型，即東北型和西南-回旋型，分別如圖3、圖4所示。在我國(guó)北方，受冬季燃煤取暖的影響，能耗及污染物排放加劇，大氣中的PM10和PM2.5濃度較高，霧霾發(fā)生頻次多。由圖3可知，2014年1月5日、1月21日和1月26日，氣團(tuán)主要來(lái)自東北方向，長(zhǎng)距離傳輸較為明顯，高低空氣流均呈下沉趨勢(shì)，故推測(cè)這幾日的PM10和PM2.5出現(xiàn)濃度異常高值與泉州地區(qū)冬季主要受東北風(fēng)影響有關(guān)。大氣中的污染物隨著氣流的傳輸，北霾南漂，且地面氣流下沉，污染物擴(kuò)散條件較差，從而導(dǎo)致污染物在地面積聚，濃度升高。由圖4可知，2014年1月31日、4月13日和4月17日，高空氣團(tuán)主要來(lái)自西南方向，而低空氣團(tuán)呈現(xiàn)本地及周邊回旋趨勢(shì)，且低空氣流較為平穩(wěn)，故推測(cè)這幾日PM10和PM2.5出現(xiàn)濃度異常高值主要受區(qū)域傳輸影響較大，在靜穩(wěn)天氣下，本地及周邊地區(qū)的污染物積聚，濃度升高。

李令軍等[17]研究表明，北京市鞭炮燃放對(duì)不同大氣污染物的影響存在明顯區(qū)別，其中PM10影響最為顯著，PM2.5占PM10的比例也明顯升高，可達(dá)90%。春節(jié)期間，康蘇花等[18]對(duì)石家莊市、韓余等[19]對(duì)重慶市及趙金平等[20]對(duì)泉州郊區(qū)的研究均表明，煙花爆竹的燃放對(duì)大氣顆粒物的影響極為顯著。2014年1月31日(正月初一)，泉州市區(qū)PM10和PM2.5濃度均為監(jiān)測(cè)期間內(nèi)日均濃度最高值，PM10日均濃度達(dá)0.376mg/m3，PM2.5日均濃度達(dá)0.346 mg/m3，PM2.5與PM10的濃度比值高達(dá)92%，推測(cè)該日除受靜穩(wěn)天氣的影響外，與春節(jié)煙花爆竹的燃放也大有關(guān)系。

3 結(jié)論

(1)2014年1、4、7、10四個(gè)月，泉州市空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，泉州市區(qū)PM10日均濃度變化范圍為0.025～0.376mg/m3，PM2.5日均濃度變化范圍為0.010～0.346mg/m3，PM10和PM2.5的年均日濃度分別為0.067mg/m3和0.034mg/m3。相比全國(guó)大多數(shù)城市，泉州市區(qū)PM10和PM2.5日均濃度較低，但仍存在一定程度的污染，應(yīng)當(dāng)引起重視。

(2)泉州市區(qū)大氣中的PM10和PM2.5春冬兩季的濃度明顯高于夏秋兩季，具有明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)，推測(cè)其受氣象條件的影響較大。冬春兩季，受冷空氣及北方沙塵南下影響，北霾南漂，且逆溫現(xiàn)象頻頻發(fā)生，大氣擴(kuò)散條件差，空氣質(zhì)量較差。夏秋兩季，降水對(duì)顆粒物的沖刷作用較大，風(fēng)速較大，大氣擴(kuò)散條件較好，污染物易于擴(kuò)散，空氣質(zhì)量較好。

(3)泉州市區(qū)PM10和PM2.5濃度出現(xiàn)異常高值主要出現(xiàn)于春冬兩季。利用HYSPLIT-4模型對(duì)PM10和PM2.5出現(xiàn)濃度異常高值的時(shí)段進(jìn)行氣團(tuán)后推軌跡模擬。結(jié)果表明，冬季泉州市區(qū)以受長(zhǎng)距離傳輸影響為主，春季則以受區(qū)域傳輸影響為主，在不利的天氣條件下，大氣中PM10和PM2.5濃度升高。此外，春節(jié)期間煙花爆竹的燃放對(duì)大氣中顆粒物的貢獻(xiàn)也不容忽視。

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WU Ping-ping

(Quanzhou Environmental Monitoring Station, Quanzhou Fujian 362001, China)

In order to study the pollution characteristics of atmospheric particulate matter in Quanzhou, the air quality automatic monitoring data of Quanzhou were analyzed. The pollution level and seasonal variation was studied using the data in January, April, July, and October of 2014. The results showed that the variations of daily mean concentrations of PM10and PM2.5in Quanzhou were 0.025～0.376 mg/m3and 0.010～0.346mg/m3respectively.While the annual mean concentrations of PM10and PM2.5were 0.067mg/m3and 0.034mg/m3. The concentrations of PM10and PM2.5revealed an obvious seasonal trend. Concentrations of PM10and PM2.5in spring and winter were higher than those of in summer and autumn. The HYSPLIT-4 Model was used to track backward trajectories while the concentrations of PM10and PM2.5were significantly high. Backward trajectories indicated that the roles of long-distance transmission and local transmission were various in different periods.

particulate matter; fine particulate matter; pollution characteristics; backward trajectories; Quanzhou

2016-04-18

吳萍萍，女，福建泉州人，助理工程師，碩士，從事大氣監(jiān)測(cè)工作。

X513

A

1673-9655(2016)06-0052-04