德州市PM2.5的污染特征及對策研究

龍其霖，王玉升

(德州邦達工程咨詢有限公司，山東 德州 253023)

PM2.5指的是大氣中直徑小于2.5μm的細顆粒物，PM2.5不僅會造成霧霾天氣，吸入后還導致多種健康危害，是評價空氣質量的重要指標。國外對于顆粒物的研究進行的較早，其中以美國對于PM2.5的研究開展的最早，也最為深入。1997年美國EPA首次頒布了細顆粒物的空氣質量標準，年均值為0.015mg/m3，日均值為0.065mg/m3[1]。中國對于PM2.5顆粒物的研究起步相對較晚，對 PM2.5 的監測相對滯后，國內率先開展PM2.5 監測的城市有廣州、武漢、蘭州和重慶[2-5]，我國在2012年將其作為常規指標進行監測。本文研究的主要目的是根據區域變化特征，季節特征及其日變化特征，提出對德州市PM2.5污染防治的對策。

1 研究方法、內容

1.1 研究方法

圖1 德州市監測點分布示意圖

本研究根據德州市環境保護監測中心站提供的監測點信息，選取了德州市的監理站，監測站，黑馬集團，兒童樂園，華宇技校，雙一集團六個監測點。監測點信息及位置分布見示意圖1。

1.2 研究內容

(1)德州市PM2.5的區域性變化特征。

(2)德州市PM2.5的季節性變化特征。

(3)德州市PM2.5的日變化特征。

2 研究結果與分析

2.1 PM2.5污染的區域分布特征

根據2013年度的監測數據，得出德州市六個監測點的PM2.5的年平均濃度值(圖2)：雙一集團>監測站>監理站>兒童樂園>黑馬集團>華宇技校。根據山東省關于PM2.5的評價標準表2所示。

圖2 德州市PM2.5的年平均濃度值表2 山東省對PM2.5的等級劃分

mg/m3

由圖2可見，PM2.5濃度從高到低依次為:雙一集團0.155mg/m3，監測站0.146 mg/m3，監理站0.138 mg/m3，兒童樂園0.132 mg/m3，黑馬集團0.130 mg/m3，華宇技校0.127 mg/m3。德州市全年PM2.5平均濃度都超過0.12mg/m3，是中度污染，甚至還有重度污染。從監測數據看，經濟技術開發區的數據較為樂觀，其次是德城區，雙一監測點的污染最為嚴重。

德州霧霾污染的區域性特征表現在兩個方面:一方面是全國霧霾污染嚴重的區域比較集 中，工業區污染源密集,能源消耗量和污染物排放量都很大，PM2.5污染最嚴重。另一方面是霧霾的跨區域影響顯著，受到大氣環流等氣象學因素的影響，以及隨著區域經濟一體化的發展以及大城市規模的不斷擴張，霧霾污染物在相鄰省份及城市之間擴散的現象愈發明顯。

2.2 PM2.5污染的季節變化特征

圖3 德州市PM2.5的質量濃度年變化

對PM2.5的統計結果表明，1月份平均質量濃度最高，6個監測點分別達到了0.266mg/m3、0.233 mg/m3、0.241 mg/m3、0.259 mg/m3、0.248 mg/m3、0.260 mg/m3。由圖3我們可以清楚看出，PM2.5的濃度呈冬春季高，夏季低的趨勢。月濃度最高值出現在冬春季節的1月、2月和3月，低值出現在夏季的7月、8月。

德州冬季PM2.5的平均濃度最高，秋季與春季次之，夏季平均濃度最低。夏季PM2.5的來源相對比較單一，主要為機動車排放，因此夏季PM2.5質量濃度相對其它季節較低。夏季天氣炎熱，而且較頻繁的降雨及大風天氣，有利于PM2.5的擴散和清除，因而一年中夏季的PM2.5濃度最低。雖然夏季的平均濃度最低，但是從圖上我們可以看出在6月夏初的時候PM2.5的濃度較高。由于每年的5月下旬 到6月上旬是中國冬小麥收獲時期，農民對秸稈進行焚燒向大氣排放大量空氣污染物，使得空氣質量遭遇突變。秋季受極地大陸氣團影響，降水減少，多秋高氣爽天氣，PM2.5濃度相對較低。春季PM2.5主要來自北方沙塵，德州的春季多大風天氣，使得地表揚塵進入空氣中形成一定范圍的顆粒物，所以早春3月PM2.5的濃度較高。

德州冬季出現最高值的主要原因有兩個：一是本地污染物排放濃度高、強度大，包括采暖期燃煤量顯著升高，地面附近灰塵、汽車尾氣難以擴散稀釋，導致PM2.5及其前體物(二氧化硫、氮氧化物、VOCs等)的排放量增加；二是氣象條件不利于大氣污染物擴散，冬季寒冷干燥，氣壓穩定，風力微弱，是全年降水最少的季節，地面逆溫頻率的增加使污染物在近地層不斷積累，導致一次排放和二次轉化成的PM2.5在近地面大氣中逐漸累積，達到高濃度水平。

PM2.5的濃度在冬季最高，在夏季最低，反映冬季采暖燃燒源對細顆粒物的貢獻較大，而春季頻繁發生的沙塵天氣則對粗顆粒物的貢獻較大。

2.3 PM2.5污染的日變化特征

本文研究德州市PM2.5的日變化，分為兩個時間段的，一個是1月份的日變化，一個是7月份的日變化。本文選擇了2013年1月份31天從0點到24點的4464個數據，計算同一個時刻的PM2.5的檢測值求平均值，得出德州市的1月份與7月份PM2.5的日均變化，如圖4、圖5所示。

圖4 德州市1月份PM2.5濃度的日均變化

由圖可見，在不同時間段監測到PM2.5濃度值是不同的。1月份的污染比較嚴重，PM2.5濃度波動比較小，但是我們也能看出在早上8時到10時PM2.5的濃度是升高的。7月份的變化呈現雙峰模式，也是早上8時到10時升高，下午6時到8時濃度升高。除了特殊天氣外，一般早晚兩個時段的PM2.5濃度比較高，午后最低。通常而言，每天上午的8時到10時，下午的6時到晚上8時，這正是每天上下班的高峰期，汽車尾氣排放量大，市民活動頻繁，是導致這兩個時段空氣中PM2.5數值最高的原因之一。

圖5 德州市7月份PM2.5的日均變化

3 對策研究

防治PM2.5污染,控制PM2.5污染排放是改善空氣質量的根本措施,其主要途徑有：

(1)優化能源結構，提高清潔能源利用普及率；

(2)加強機動車管理，減少機動車排放尾氣；

(3)減少揚塵；

(4)提高城市綠化率，增強綠地對 PM2.5 的吸附作用；

(5)加強對霧霾治理的立法以及執法。

4 結論與展望

通過對德州市PM2.5的研究得到以下結論:

(1)德州市細顆粒物PM2.5的質量濃度存在明顯的時間變化，說明PM2.5質量濃度受季節變化影響較大。

(2)PM2.5污染過程大致呈現鋸齒型的分布特征，一天中PM2.5濃度大致呈現早晚兩個峰值，屬于上下班高峰期，所以汽車尾氣的排放也是影響PM2.5濃度的重要因素。

(3)德州6個監測點中，濃度變化基本保持一致，但是雙一集團最高，華宇技校最低，說明工業集中的地方PM2.5濃度越高。

(4)德州市冬春季節污染濃度高于夏秋季節，采暖季節燃煤量對PM2.5濃度影響非常大。夏季的雨水對PM2.5有沖刷作用，大氣條件有利于PM2.5的擴散。

通過源頭控制污染，通過對燃煤、露天燃燒、揚塵等多反面的控制，減少PM2.5的排放。加強霧霾治理的立法執法，完善有關于這方面的法律體系，一定能夠迎來藍天白云。