2020年江津區(qū)大氣顆粒物污染分析

劉朝利

(重慶市江津區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，重慶 402260)

1 引言

隨著工業(yè)的快速發(fā)展、再加上近年來交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展，大氣污染由傳統(tǒng)的煤煙型污染轉(zhuǎn)為煤煙與機動車尾氣復(fù)合型污染，揚塵問題日益嚴(yán)重，并且頻繁發(fā)生以二次生成物為主因的重污染過程。江津區(qū)城區(qū)首要污染物就包括可吸入顆粒物和細(xì)顆粒物。

顆粒物不但影響城市的能見度，而且影響人類交通和出行，對人類個體的生命健康也會造成嚴(yán)重影響[1]，特別是細(xì)顆粒物，它可以聚集大量有害重金屬、酸性氧化物、有害有機物、細(xì)菌、病毒等。人體吸入顆粒物后，往往出現(xiàn)咽炎、咳嗽等不良反應(yīng)，甚至發(fā)展成肺炎，引發(fā)心血管疾病[2～6]。

江津區(qū)位于重慶市的西南部，地處北緯28°28′～29°28′，東經(jīng)105°49′～106°38′之間，東西寬80 km，南北長100 km，位于長江上游，三峽庫區(qū)尾端，地形為丘陵+河谷類型，位于成渝城市群的中部地帶，受區(qū)域傳輸和本地排放雙重影響，目前擁有四大工業(yè)園區(qū)，分別是德感工業(yè)園、雙福工業(yè)園、白沙工業(yè)園、珞璜工業(yè)園，工業(yè)比較發(fā)達(dá)，是典型居民區(qū)與工業(yè)區(qū)結(jié)合的城市，區(qū)域內(nèi)生活源、交通源、工業(yè)源排放密集。

2 數(shù)據(jù)來源

江津區(qū)空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點位分別設(shè)置在四牌坊小學(xué)、江津一中和行政中心，設(shè)備為先河XHPM2000E。四牌坊小學(xué)測點位于東經(jīng)106°16′28″，北緯29°16′37″；江津一中測點位于東經(jīng)106°15′24″，北緯29°16′58″；行政中心測點位于東經(jīng)106°16′24″，北緯29°19′23″，測點位置都屬于文化交通居住混雜區(qū)。自動監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于重慶市生態(tài)環(huán)境局官方網(wǎng)站重慶市空氣質(zhì)量發(fā)布系統(tǒng)，選取2020年自動站的監(jiān)測數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)采用Excel進行統(tǒng)計、分析、繪圖。

3 結(jié)果分析

3.1 2020年P(guān)M10、PM2.5總體情況

基于各監(jiān)測點位對PM10和PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算得出江津區(qū)PM10、PM2.5的年均濃度、日均最高濃度以及質(zhì)量濃度高于環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3095-2012)對應(yīng)的二級標(biāo)準(zhǔn)限值(PM10：150 μg/m3、PM2.5：75 μg/m3)的天數(shù)，詳見表1。根據(jù)統(tǒng)計顯示，江津區(qū)受PM10、PM2.5污染形勢不容樂觀，特別是PM2.5。

表1 PM10和PM2.5濃度及超標(biāo)情況

3.2 2020年P(guān)M10、PM2.5月均濃度變化趨勢

圖1為2020年江津區(qū)PM10、PM2.5月均濃度變化趨勢圖，由圖可看出PM10、PM2.5月均濃度呈“U”型變化,1～4月逐漸降低，4～5月變化平緩，5～7月逐漸降低，7月降至低谷，7～10月逐漸升高，10～12月快速升高，12月達(dá)到峰值。從季節(jié)性來看，其濃度有呈季節(jié)性變化的趨勢，冬季高，夏低，春秋季接近。

圖1 PM10、PM2.5月均濃度變化趨勢

PM10、PM2.5濃度變化與江津區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，氣候特點息息相關(guān)。①江津區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季日照充足，風(fēng)速大,光照強度大，溫度高，垂直方向產(chǎn)生的空氣對流劇烈，逆溫層的生成持續(xù)時間短,有利于污染物的擴散[7～9]，冬季則呈現(xiàn)相反的變化規(guī)律；②對比分析圖1中全年城區(qū)的降雨變化趨勢，夏季降雨量大，冬季降雨量少，呈W型變化，降雨量與顆粒物濃度呈顯著負(fù)相關(guān)。研究表明：單次降水總量越大對顆粒物的清除率越高，當(dāng)單次降水總量大于1.5 mm時,清除率提升最明顯[10～12]；③夏季植被覆蓋率高，對PM10、PM2.5濃度的降低起到一定的促進作用[13]。8月份降雨量小，顆粒物濃度低，這與顆粒物的來源密切相關(guān)，8月份正值酷暑季節(jié)，建筑施工等活動減少，部分企業(yè)停工停產(chǎn)，同時群眾的社會活動減少；也與江津區(qū)使用的全液壓多功能抑塵車有關(guān)，抑塵車噴出的水霧可以起到降塵的作用。

3.3 2020年P(guān)M10、PM2.5時均濃度變化趨勢

圖2為2020年江津區(qū)PM10、PM2.5時均濃度變化趨勢圖。

圖2 PM10、PM2.5時均濃度變化趨勢

由圖2可知PM10、PM2.5時均濃度呈“W”變化，從22～6時逐漸降低，這個時段企業(yè)、工地停工，餐飲停業(yè)，車流量減少，空氣中聚集的PM10、PM2.5逐漸擴散。6～10時逐漸升高，6時開始，人類起床，開始日常活動、出行、上班等，各種污染物開始排放，造成城市揚塵、施工揚塵和工業(yè)粉塵，10時達(dá)到次峰。10～16時逐漸降低，原因是10時開始，車流量減少，氣溫逐漸升高，空氣對流增強，有利于污染物的擴散。16～22時又逐漸升高，16時開始迎來下班高峰期，人類活動開始，同時氣溫慢慢降低，易產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象，顆粒物被聚集，不利于擴散，22時達(dá)到峰值[14～16]。

3.4 2020年P(guān)M10、PM2.5相關(guān)性分析

根據(jù)圖1可以發(fā)現(xiàn)PM10、PM2.5變化趨勢一致，對全年日均濃度濃度、時均濃度做相關(guān)性分析，得出了二者的線性相關(guān)系數(shù)如表2和表3。

表2 PM10與PM2.5日均濃度的相關(guān)系數(shù)

表3 PM10與PM2.5時均濃度的相關(guān)系數(shù)

結(jié)合表2和表3，PM10與PM2.5的相關(guān)系數(shù)除5月只有0.811外，其余都很高，都達(dá)到0.9以上， PM10與PM2.5濃度呈極強正相關(guān)，說明PM10和PM2.5的污染具有同源性。

3.5 AQI與污染物質(zhì)量濃度相關(guān)性分析

根據(jù)全年監(jiān)測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計得出O3對污染天氣的貢獻最大，其次PM10、PM2.5，圖3為AQI與PM10、PM2.5、O3-8h濃度相關(guān)性系數(shù)圖。由圖可知，1～2月、12月AQI與O3-8h濃度呈極強負(fù)相關(guān)，5～9月呈強正相關(guān)，3～4月、10～11月呈正相關(guān)。1～2月、10～12月AQI與PM10、PM2.5濃度呈極強正相關(guān)，3～4月呈強正相關(guān)，5～9月呈正相關(guān)。從全年來看，對比AQI與PM10、PM2.5的相關(guān)性，可以發(fā)現(xiàn)AQI與PM10相關(guān)性更強，原因是PM2.5主要來自燃燒過程，而PM10的來源除燃燒外，還包括揚塵、材料的研磨等[17]。

從季節(jié)性來看，AQI與PM10、PM2.5在冬季呈極強的正相關(guān)，說明冬季PM10、PM2.5的貢獻大,這主要與冬季的氣候特點有關(guān)，冬季氣溫低，容易產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象，導(dǎo)致污染物聚集；風(fēng)速小，污染物不易擴散；降雨量少，濕沉降作用不明顯。AQI與O3-8h濃度在夏季呈極強正相關(guān)，說明夏季O3的貢獻大，因為夏季日照充足，紫外線強，光照強度大，溫度高，有利于氮氧化物和揮發(fā)性有機物發(fā)生大氣光化學(xué)反應(yīng)，臭氧生成速度加快，致使臭氧濃度高[17，18]。

圖3 AQI 與PM10、PM2.5、O3-8h相關(guān)性系數(shù)

4 結(jié)論

對PM10、PM2.5質(zhì)量濃度分析，月均質(zhì)量濃度呈“U”型變化，最大值在12月，最小值在7月。季均質(zhì)量濃度：冬季>秋季>春季>冬季。其原因主要與江津區(qū)亞熱帶季風(fēng)氣候相關(guān)，夏季光照充足、植被覆蓋率高、風(fēng)速大、空氣對流強，PM10、PM2.5易擴散，同時夏季降雨量充沛，對PM10、PM2.5有沖刷清除作用，冬季則相反[19]。PM10、PM2.5時均質(zhì)量濃度呈“W”型變化，最大值在22：00，最小值在16：00，其原因主要與人類經(jīng)濟活動，第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)率呈顯著正相關(guān)。

從污染物濃度的相關(guān)性來看，PM10與PM2.5質(zhì)量濃度呈顯著的正相關(guān)，變化趨勢一致。AQI與PM10、PM2.5在冬季呈極強的正相關(guān)，說明冬季PM10、PM2.5的貢獻大。AQI與O3-8h濃度在夏季呈極強正相關(guān)，說明夏季季O3的貢獻大。