氣象條件對大氣顆粒物污染影響的定量評估模型研究

曹玲 謝勇 解彥維 王洋 楊旭

摘要：為了有效地治理大氣污染現象，提出氣象條件對大氣顆粒物污染影響的定量評估模型構建研究。深入解析大氣顆粒物污染源，構造顆粒物污染源譜圖，結合顆粒物污染階段的特性，選取氣象條件的主要影響因素，探究氣象要素與污染濃度的關系，荻取對應的相關系數，構造氣象要素對大氣顆粒物污染影響的定量評估模型，通過方程組求解氣象條件影響程度數值，實現氣象條件對大氣顆粒物污染影響的定量評估。實驗結果顯示；應用構建模型獲得的氣象條件影響程度數值與實際數值幾乎保持一致，誤差約為0.005，表明構建模型定量評估性能更佳。

關鍵詞：大氣顆粒物；污染濃度；空間分布；氣象條件；定量評估

中圖分類號：X5 文獻標志碼：A

前言

經濟全球化水平的增加，使得各行各業得到了大力的發展，大氣污染狀況逐漸加重，尤其是顆粒污染物，其濃度呈現劇增趨勢，導致大范圍霧霾天氣的發生，受到了社會大眾的廣泛關注。大氣污染不但會降低環境質量，危害人體健康，若是污染持續時間過長，還會對氣候產生負面影響，引發多種氣象災害，威脅人類生存環境與質量。

在大氣顆粒物排放源相對穩定背景下，顆粒物污染濃度變化主要取決于氣象條件。由此可見，要想治理大氣污染情況，不但需要控制污染物排放源，更需要對氣象條件進行全面的認識與了解。根據調查研究數據顯示：同一地點同一污染物排放源，在不同氣象條件背景下，顆粒物濃度差距較大，能夠達到幾十倍，充分證實了氣象條件對污染物濃度具有至關重要的影響。關于氣象條件對大氣污染影響的相關研究成果有很多，但是依然存在著很多尚未解決的問題，特別是氣象條件對顆粒物的影響問題。田開文等人構建疫情期間氣象條件變化對四川盆地城市污染物質量濃度影響的評估模型，薛文博等人構建氣象條件和排放變化對華北地區重污染過程影響的評估模型，上述兩種模型進行綜合評估的效果較好，但評估值與實際數值相差較大。

目前，中國大氣污染問題逐漸嚴重，嚴重威脅了人們的正常生產與生活，從而引發了國家與相關學者的高度重視，加大了大氣顆粒物污染相關課題的研究力度，但依然無法準確定量評估氣象條件對大氣顆粒物污染的影響，故提出氣象條件對大氣顆粒物污染影響的定量評估模型構建研究，以構建模型定量評估數值為基礎，對大氣顆粒物污染進行針對性的治理，為人們生產及其生活提供更好的大氣環境。在風速、濕度、溫度與混合層高度四個方面，將上述兩種模型與文章定量模型的評估值與實際值之間的誤差進行比較，結果見表1。

1氣象對顆粒物污染影響的定量評估模型構建研究

1.1大氣顆粒物污染源解析

為了合理有效的控制大氣顆粒物污染情況，精確地分析氣象條件對顆粒物污染的影響程度與數值，采用源解析方法深入解析大氣顆粒物污染源。

大氣顆粒物污染源主要來源于工業排放、垃圾燃燒、家用燃油、交通排放、土壤揚塵及其二次顆粒物，但是上述顯示的污染源并不是全部，例如農村秸稈燃燒、冬季供暖燃料燃燒等，為了方便研究的進行，將其統稱為其他污染源。

上述過程完成了大氣顆粒物污染源的解析，并給出了部分顆粒物污染源譜圖，為后續氣象要素的選取提供一定的理論基礎。

1.2氣象要素選取

以上述解析的大氣顆粒物污染源為基礎，結合顆粒物污染階段的特性，選取氣象條件的主要影響因素，將其簡稱為氣象要素，為后續氣象條件對大氣顆粒物污染影響的研究做好充足的準備。

根據顆粒物污染濃度大小，對污染階段進行合理地劃分。顆粒物污染階段被劃分為四個階段，分別為污染持續階段、污染消散階段、污染形成階段與無污染階段。

在顆粒物污染階段變化過程中，影響污染濃度變化最大的因素就是氣象條件，主要包括風速、濕度、溫度、混合層高度、PG穩定度、降水、云液態含水量等。若是對全部氣象條件對顆粒物污染的影響進行分析，篇幅明顯不足，也會增加研究的復雜度。故此研究采用主成分分析方法確定影響程度較大的氣象要素，方便后續研究的進行。

如圖5數據所示，應用構建模型獲得的氣象條件——風速、濕度、溫度與混合層高度對大氣顆粒物污染的影響程度數值與實際數值幾乎保持一致，誤差約為0.005，其中，混合層高度與濕度對大氣顆粒物污染的影響程度評估數值與實際數值基本一致，符合影響定量評估需求，充分證實構建模型具備較好的影響定量評估性能。

3結語

大氣污染已經成為全球性環境問題，如何對其進行治理與改善是可持續發展的關鍵。大氣顆粒物污染不但會降低環境的能見度，也會被人體吸收，從而引發呼吸系統疾病。而氣象條件是影響大氣污染濃度變化的關鍵因素，故提出氣象條件對大氣顆粒物污染影響的定量評估模型構建研究。在大氣顆粒物污染源解析下，結合顆粒物污染階段的特性，選取氣象條件的主要影響因素，其主要包括風速、濕度、溫度與混合層高度，并以此為基礎，探究研究區域氣象要素與大氣顆粒物污染濃度之間的關系，獲取氣象要素與污染濃度之間的相關系數，結合顆粒物污染特性，構造氣象要素對大氣顆粒物污染影響的定量評估模型，獲取評估結果。實驗結果表明，構建模型可以精準的評估出氣象條件影響程度數值，能夠為大氣顆粒物污染的治理提供有效的幫助。