侯馬市空氣污染物跟氣象要素之間關系的分析

白金鳳 王建敏 王星星 武峰梅 白麗芹

摘要：空氣污染給經濟建設和人類健康造成影響極大。控制污染是一個特別重要的問題。分析空氣污染物與氣象因素的關系，將為今后的工作和科學研究奠定良好的基礎。

關鍵詞：侯馬市;空氣污染物;氣象要素;關系分析

中圖分類號：X16 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）10-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.076

Abstract： Air pollution has a great impact on economic construction and human health. Controlling pollution is a particularly important issue. Analysis of the relationship between air pollutants and meteorological factors will lay a good foundation for future work and scientific research.

Key words： Houma City; Air pollutants; Meteorological elements; Relationship analysis

本文利用2017年6月以來各種空氣污染物的監測信息數據，結合同期氣象資料，深入分析研究環境空氣污染。

1 分析方法

目前，空氣質量預測方法可分為污染源與氣象場相結合的數值模型和統計方法[1]。前者普遍運用在省級以上部門和有關科研機構，如中國氣象科學院的CAPPS模型和美國環保局的第三代空氣質量模型-3/CMAQ。數值模型可以更好地反映其背后的物理機制，但操作相對復雜，需要較高的計算機硬件和軟件配置。所以，基于歷史信息數據分析的統計方法也非常流行。金申等人用多元回歸方法模擬了佛山市順德區空氣污染物的濃度水平和變化趨勢。許陽等建立的大氣污染物濃度統計預測模型對武漢市大氣污染物濃度的預測準確率為78.1%。廈門建立的臭氧預測和評價系統，預測效果好。研究空氣污染物與氣象因素的關系，探討基于氣象因素的空氣質量預測方法，對大氣環境評價和污染控制具有重要的參考意義。

2 材料分析

信息數據為侯馬市環境監測中心站2017年6月到2018年12月監測的三種主要空氣污染物的日平均濃度：可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮和氣象因素，包含風向、相對濕度和太陽總輻射。在同一時期，利用有關分析，建立了三種主要空氣污染物與氣象要素的關系。分析了三種污染物與02時、08時、14時和20時四個風向的關系和11月至次年3月和6月至9月二氧化氮與太陽總輻射的關系。

3 結果分析

3.1 風和污染物的濃度

了解風的變化規律，做出準確預報，對大氣污染天氣預報具有重要意義[2]。研究表明，冬季和春季冷空氣活動相對頻繁，由于高空向下的動量傳遞，地面經常刮風或風速增加。結果，侯馬市的冬春季節出現了大風，使風向向北移動。在夏季與秋季，風速相對較小，再加上地形的加熱，風的日變化是明顯的。針對2017-2018年不同時期風向、風速信息數據分析：從晚上到早上（08：00）的風向主要是東風，中午14：00的是西風與西南風，20：00時的東風和西風的發生頻率大致相同。風速決定污染物的擴散和稀釋速度。夏季西南風或東風帶來新鮮的空氣，濕度相對比較大，使空氣污染的沉淀加快;冬天的風帶來的空氣又臟又干。所以，夏季的空氣污染水平比冬季低得多;春秋季風向為變化的季節，空氣污染指數較低;秋天的西南風轉向西北風，污染指數隨之升高。

3.2 風向和污染物濃度值

為了探索和確定侯馬市的空氣污染是否來自當地，研究一天中不同時間的日污染濃度和風向是特別重要的。分析發現在夜間02時的PM10的日平均濃度只有在西南風出現時才達到最高值，而其他風向的濃度值變化不大。針對一天四次不同風向的風速信息數據，西南風夜間02時的風速較大，平均風速達到2.5m/s。灰塵利用風力作用擴散到大氣中，使PM10濃度增加。清晨（08：00），污染物濃度隨風向略有波動。但針對風向，信息數據顯示180-225風向沒有污染物。

3.3 風速和污染物濃度

從2017-2018年日平均空氣污染物濃度值與一天當中不同時間的風速的關系能夠看出二氧化硫和二氧化氮的變化趨勢極其相近，其濃度值隨著風速的增加而減小。因為，風速能夠使NO2和SO2等混合并消散，所以當風速較大的時候，它們的濃度會減弱。可是，PM10濃度伴隨著風的加速而增加。這是因為當天氣多風時，風會把地表的小顆粒吹到大氣中，導致空氣中PM10濃度增加。

3.4 降水、能見度和污染濃度值

降水能有效吸收和濾除空氣中的污染物，降低空氣中污染的濃度。較大的雨和雪能夠有效去除空氣污染物中的灰塵顆粒。NO2和SO2的日平均濃度分析顯示，當降水量較高時，PM10濃度隨降水量的增加而降低，SO2和NO2濃度隨沉淀速率變化不大。這種現象主要是由于它們的氧化反應。當空氣濕度高時，SO2和NO2跟H2O迅速反應形成H2SO4和HNO 3[3]。此外，SO2和NO2濃度在雨天會有所下降，這可能跟侯馬市約70%的降水發生在夏季有關，夏季是溫度高、輻射能強的季節，最有利于氣體的氧化反應。文獻表明PM10濃度和能見度之間存在負相關。然而，侯馬市的兩個參數之間存在正相關。

3.5 太陽輻射和污染物濃度

污染物的濃度隨季節而變化。在旱季（冬季）較弱，這跟輻射強度和太陽高度角密切相關[4]。較高的水蒸氣含量和強烈的太陽輻射會使NO2的濃度減小，而強臭氧濃度也會產生NO2。NO2的日濃度隨日總太陽輻射變化如下：在濕（夏季）季節，NO2的濃度通常較低，主要是由于大氣中氮氧化物在較高溫度下的化學轉化很快。促進NO2的分解是污染物隨季節變化的重要原因之一。旱季（冬季），NO2濃度比雨季高，污染物濃度隨太陽總輻射增加而減小。這種現象是由于在晝短夜長的冬季，夜間的輻射冷卻時間較長，而且經常出現低空輻射逆溫，從而加重了空氣污染，造成空氣污染比其他季節嚴重得多。

（1）數據信息表明，溫度和空氣污染物之間的關系不是線性的。

（2）數據信息表明，溫度低時污染稍高。污染跟溫度有關，污染跟季節有關。

（3）PM10濃度隨SO2和NO2的增加而增加。所以，控制SO2和NO2的污染濃度可以減少PM10的污染，意義重大。

（4）PM10的濃度因季節而異。冬天最嚴重，夏天最好，春天和秋天相似。從詳細數據可以看出，在制定綜合治理方案時，應結合當地實際情況在不同季節進行綜合治理，重點加強冬季治理工作，注意冬季嚴重污染問題。

（5）SO2的濃度因季節而異。數據顯示：冬季最嚴重，春季跟夏季相似，秋季濃度最低，可是在秋冬交替的幾日，污染明顯增加。

2007年2月6日開始，世界衛生組織（世衛組織）發布了最新的《空氣質量指南》，要求各國政府必須改善空氣質量，確保人民健康。新的空氣質量標準首次覆蓋世界所有地區，并提供了統一的空氣質量標準。這些標準比世界許多地方當下使用的國家標準更加嚴格。在很多城市，可吸入顆粒物的年平均含量大于70μg/m?。世衛組織指出，把可吸入顆粒物從每立方米7.0μg減少到2.0μg，每年可把受污染的有關死亡人數減少20%。該組織公布的新標準代表了空氣污染影響最廣泛的共識。空氣質量關系整個人類健康。伴隨著工業的飛速發展，空氣污染物中氮氧化物和可吸入顆粒對人類健康構成巨大威脅。污染短期給人類，特別是兒童造成的危害主要是呼吸系統。

4 結語

環境問題近年來一直是社會關注的焦點。各級政府把空氣污染防治提高到戰略水平。大量研究表明，空氣質量跟氣象原因存在密切關系。風向和濕度等氣象因素直接或間接關系空氣污染物的擴散。研究空氣污染物跟氣象因素的關系，并基于上述關系建立空氣質量預測方法，對于政府部門應對大氣污染綜合防治突發性和長期性重污染天氣具有重要的決策參考意義。

參考文獻

[1]張偉，王金南，蔣洪強等.《大氣污染防治行動計劃》實施對經濟與環境的潛在影響[J].環境科學研究，2015，28（1）：1-7.

[2]項佳娥，徐麗華，張方方等.杭州城區 PM2.5 和 PM10 污染特征及其影響因子分析[J].中國環境監測，2016（6）：36-42.

收稿日期：2019-09-10

作者簡介：白金鳳（1971-），女，漢族，本科學歷，高級工程師，研究方向為綜合氣象業務。