孫宏宇+高亞敏+宋玉紅+郭洪蓮

摘?要?分析通遼市2011年5月-2012年12月PM10質(zhì)量濃度資料，統(tǒng)計結(jié)果表明：①PM10年均質(zhì)量濃度為91.42μg/m3，未達到國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)；②PM10的季均質(zhì)量濃度特征是春季＞冬季＞秋季＞夏季，PM10月均質(zhì)量濃度與季節(jié)分布基本一致；③PM10質(zhì)量濃度在一周中呈現(xiàn)出單峰變化的特點，峰值濃度出現(xiàn)于周四；④PM10質(zhì)量濃度日變化呈雙峰型分布。不同季節(jié)日變化波動不同，春季峰值主要與揚沙、浮塵、沙塵暴發(fā)生有關(guān)。夏、秋、冬上午峰值時間不同而下午峰值時間相同，這主要與日出日落時間和其他氣象條件，以及上、下交通高峰相關(guān)。

關(guān)鍵詞?PM10質(zhì)量濃度；監(jiān)測分析；內(nèi)蒙古通遼市

中圖分類號：X513?文獻標(biāo)志碼：B?文章編號：1673-890X(2014)06-092-03

1?研究背景

PM10也稱可吸入顆粒物，是指空氣動力學(xué)直徑小于或等于10 μm的大氣顆粒物。有關(guān)的流行病學(xué)和毒理學(xué)研究表明，PM10能夠引起一系列嚴(yán)重的心血管及呼吸道疾?。?］。另外，環(huán)境空氣中的顆粒物還會引起大氣能見度降低，對全球氣候變化也有著嚴(yán)重影響［2］。因此，學(xué)者們對多地PM10質(zhì)量濃度的時空分布及其與氣象要素的相關(guān)性做了大量研究，發(fā)現(xiàn)東北地區(qū)春季PM10質(zhì)量濃度高于其他季節(jié)，這主要是由于春季多發(fā)生沙塵天氣［3］。顆粒物質(zhì)量濃度監(jiān)測是評價城市空氣質(zhì)量的基礎(chǔ)，也是進行城市污染控制與評估健康效應(yīng)的重要依據(jù)。我國2012年修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中提高了PM10的控制指標(biāo)，并提出更為嚴(yán)格的細(xì)顆粒物PM2.5（空氣動力學(xué)直徑小于2.5μm的大氣顆粒物）控制標(biāo)準(zhǔn)。而近年來隨著我國城市經(jīng)濟的快速發(fā)展導(dǎo)致環(huán)境空氣中顆粒物污染十分嚴(yán)重，尤其2013年入冬以來我國中東部地區(qū)發(fā)生自1961年以來嚴(yán)重的霧霾天氣，引起人們對PM10和PM2.5的高度關(guān)注。以內(nèi)蒙古通遼站2011年5月-2012年12月PM10質(zhì)量濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析PM10質(zhì)量濃度的變化規(guī)律，對做好通遼市空氣質(zhì)量預(yù)報及進一步評價、治理和控制大氣污染有著重要意義。

2?資料與方法

2.1?實驗地點與環(huán)境

采樣點通遼站位于通遼市科爾沁區(qū)南部，測場四周地勢平坦，下墊面為植被較為稀疏的沙地。測站四周較空曠，空氣暢通，不影響測場環(huán)境。通遼位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東南部，松遼平原西端，科爾沁沙地腹地，屬溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候。總的氣候特點是：春季干旱多大風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季涼爽短暫，冬季漫長而干冷。年平均大風(fēng)日數(shù)43 d，年平均沙塵暴天數(shù)2.4 d。

2.2?監(jiān)測儀器及原理

監(jiān)測儀器為美國R&P公司生產(chǎn)的R&P1400a大氣顆粒物質(zhì)量濃度儀。監(jiān)測儀基本原理是采用錐管振蕩微天平方法連續(xù)測量大氣中顆粒物質(zhì)量濃度。當(dāng)顆粒物連續(xù)聚集到濾膜上，濾膜質(zhì)量增加時，其振蕩頻率同時相應(yīng)減少，根據(jù)質(zhì)量與頻率的相關(guān)變化，結(jié)合自動記錄的大氣采樣流量數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，微電腦處理系統(tǒng)可計算出濾膜上所累計顆粒物的總質(zhì)量、質(zhì)量流量和質(zhì)量濃度。數(shù)據(jù)記錄頻率為5 min/次。

2.3?數(shù)據(jù)處理方法

PM10質(zhì)量濃度取用2011年5月1日-2012年12月31日資料（其中因儀器異常造成資料缺失7 d），剔除一些明顯錯誤的數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)采用同期地面氣象觀測資料。用數(shù)理統(tǒng)計分析法將每5 min觀測所得PM10濃度數(shù)據(jù)取平均值來描述PM10變化規(guī)律。

3?結(jié)果與討論

3.1?PM10質(zhì)量濃度年變化

從計算結(jié)果來看，2011年、2012均未達到國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，2011年日均濃度超標(biāo)天數(shù)為35 d，超標(biāo)率為14.29%，2012年日均濃度超標(biāo)天數(shù)為34 d，超標(biāo)率為9.47%。（將發(fā)生揚沙、浮塵、沙塵暴的天氣統(tǒng)稱為沙塵天氣），超過二級標(biāo)準(zhǔn)倍數(shù)分別是17倍和12倍。日均最小濃度分別為-7.7 μg/m3（在2011年6月23日，主要受降水影響）和2.01 μg/m3。

3.2?PM10質(zhì)量濃度季節(jié)和月變化

PM10的季均質(zhì)量濃度特征是春季＞冬季＞秋季＞夏季。春季PM10質(zhì)量濃度最高有3個原因：一是通遼春季降水少，空氣中的PM10不易被清除。二是春季多大風(fēng)，而此時地表多處于裸露狀態(tài)，地面揚沙、浮塵以及北方沙塵暴對空氣影響較大。三是采暖期（10月20日-次年4月20日）還未結(jié)束，居民家庭和公共建筑燃煤對PM10也有較大貢獻。冬季是用煤的高峰期，加上冬季氣溫低，大氣湍流交換和垂直擴散能力弱，致使污染物集中在近地上空，導(dǎo)致冬季PM10質(zhì)量濃度偏高。而冬季低于春季，主要是因為冬季降雪后形成的下墊面積雪對污染物有一定的吸附能力。通遼夏季炎熱多雨的特點是導(dǎo)致PM10質(zhì)量濃度較低的重要原因。雨水對氣溶膠的濕沉降作用很強，降低可吸入顆粒物含量，使夏季空氣能保持十分良好的狀態(tài)。而高溫條件下，大氣對流發(fā)展旺盛，有利于顆粒物的擴散遷移。PM10月均質(zhì)量濃度變化有較強的季節(jié)特征，6-8月濃度較低，9月后逐漸上升，3-5月濃度較高，這與上述季節(jié)分布結(jié)論基本一致。

3.3?PM10質(zhì)量濃度周變化

對通遼市PM10質(zhì)量濃度按周進行統(tǒng)計分析，從2年平均看PM10質(zhì)量濃度在一周中呈現(xiàn)出單峰變化的特點，周一至周三逐漸上升，峰值濃度出現(xiàn)于周四，這與春季發(fā)生沙塵天氣有關(guān)。PM10質(zhì)量濃度從周四后逐漸下降至較低水平，到周日又略有上升。這表明PM10質(zhì)量濃度與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)。自周一開始人們的生產(chǎn)生活逐漸加強，因此由人類生產(chǎn)生活（工業(yè)、交通、建設(shè)等）產(chǎn)生的顆粒物逐漸增加，自周四后人們的工作強度又有一定的松懈，周六大多數(shù)人選擇休息，交通、工業(yè)、建設(shè)等活動明顯減少，PM10質(zhì)量濃度也隨之降低；經(jīng)過周六的休整，周日人們的戶外活動（購物、交通等）增加，PM10質(zhì)量濃度略有上升。而不同季節(jié)PM10周平均質(zhì)量濃度變化不同，這與該地區(qū)的氣象條件、工廠排放和人們交通出行等有關(guān)。春季由于沙塵天氣影響，與年平均相同，周四出現(xiàn)峰值，周五至周日逐漸降低。夏季波動不大，秋季從周一到周三逐漸下降，周四出現(xiàn)低值后又逐漸上升，與年平均相反。冬季周一至周二PM10濃度維持較高水平，隨后逐漸下降，周六達到最低，通遼冬季寒冷，周末人們主要在家休息，因此一周內(nèi)PM10濃度成逐漸降低態(tài)勢。經(jīng)進一步研究發(fā)現(xiàn)，通遼市PM10年平均質(zhì)量濃度工作日高于周末，春、夏、冬與年平均一致，而秋季相反。

3.4?PM10質(zhì)量濃度日變化

PM10質(zhì)量濃度年均日變化呈現(xiàn)雙峰型分布，峰值分別出現(xiàn)在上午8：00-9：00和下午的17：00-18：00的2個時間段。1 d中PM10質(zhì)量濃度變化主要受上下班交通高峰和氣象條件影響。日出之后，人類生產(chǎn)生活活動持續(xù)增加，由于上午是人們上班、上學(xué)，交通運輸、工業(yè)活動和建筑活動的高峰期，污染物排放較大，PM10質(zhì)量濃度急劇上升。同時，由于夜間形成的逆溫層還未消失，氣流的擴散受阻，進而導(dǎo)致PM10濃度較高。中午由于溫度高，對流活動強，污染物容易擴散，PM10濃度降低。日落之后，輻射減弱，溫度降低，大氣層趨于穩(wěn)定，近地氣溫低于上空，又形成逆溫，造成空氣垂直對流能力弱，污染物擴散緩慢，從而加重了大氣污染；同時，伴隨著下午交通高峰期的出現(xiàn)，1d中第2次峰值濃度出現(xiàn)，直到夜間人們活動降低，顆粒物沉降，濃度降低；國內(nèi)外大量相關(guān)研究均得到類似的PM10質(zhì)量濃度日變化特性［4-8］。

根據(jù)總結(jié)資料看出，不同季節(jié)PM10日變化趨勢不同，夏季波動變化幅度較小，春、秋和冬季波動變化較大。不同季節(jié)日變化峰值所在位置也不一樣，春季峰值出現(xiàn)在15：00-17：00和22：00-

0：00，這主要與揚沙、浮塵、沙塵暴發(fā)生時間有關(guān)，沙塵天氣PM10質(zhì)量濃度日變化與春季相同。夏季峰值在4：00-6：00和17：00-19：00，秋季峰值在6：00-8：00和17：00-19：00，冬季峰值在8：00-10：00和17：00-19：00，夏、秋、冬上午峰值時間不同而下午峰值時間相同，這主要與日出日落時間和其他氣象條件，以及上下班交通高峰相關(guān)。而冬、春季節(jié)濃度峰值濃度明顯要比夏、秋季節(jié)大，這與PM10質(zhì)量濃度冬春高于夏秋一致。

4?結(jié)語

通過對通遼市2011年5月-2012年12月PM10質(zhì)量濃度統(tǒng)計表明：

①PM10兩年平均質(zhì)量濃度為91.42μg/m3，未達到國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)。2年的日均最大濃度都是出現(xiàn)在春季沙塵天氣條件下。

②PM10季均質(zhì)量濃度特征是春季＞冬季＞秋季＞夏季。PM10月均質(zhì)量濃度變化有較強的季節(jié)特征，6-8月濃度較低，3-5月濃度較高，與季節(jié)分布結(jié)論基本一致。

③通遼市PM10質(zhì)量濃度在一周中呈現(xiàn)出單峰變化的特點，周一至周三逐漸上升，峰值濃度出現(xiàn)于周四。同時PM10年均質(zhì)量濃度工作日高于周末，春、夏、冬與年平均一致，而秋季相反。

④PM10質(zhì)量濃度日變化呈現(xiàn)雙峰型分布，峰值分別出現(xiàn)在上午8：00-9：00和下午的17：00-18：002個時間段。PM10質(zhì)量濃度日變化夏季波動變化幅度較小，春、秋和冬季波動變化較大。春季峰值出現(xiàn)在15：00-17：00和22：00-0：00，這主要與揚沙、浮塵、沙塵暴發(fā)生時間有關(guān)。夏、秋、冬上午峰值時間不同而下午峰值時間相同，這主要與日出日落時間和其他氣象條件，以及上下班交通高峰相關(guān)。

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（責(zé)任編輯：劉昀）