周 岳，趙景波,

（1. 陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院，西安 710062；2.中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所 黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710075）

西安市東郊6月PM10顆粒物濃度時(shí)空變化規(guī)律

周 岳1，趙景波1,2

（1. 陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院，西安 710062；2.中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所 黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710075）

利用粉塵觀測(cè)儀，在2012年6月對(duì)西安市東郊工業(yè)區(qū)24層高樓PM10顆粒物進(jìn)行了晝夜觀測(cè)，研究了PM10質(zhì)量濃度的晝夜變化與影響因素。結(jié)果表明，PM10質(zhì)量濃度在高度上的變化可分為4個(gè)層段，在1 m高度范圍內(nèi)為第1層段，濃度最低，平均為0.027 mg·m?3；4 ～ 37 m高度為第2層段，濃度最高，平均為0.055 mg·m?3；40 ～ 55 m高度為第3層段，濃度較低，平均為0.038 mg·m?3；58 ～ 70 m為第4層段，濃度較高，平均為0.042 mg·m?3。PM10質(zhì)量濃度在晝夜24小時(shí)內(nèi)的變化可分為3個(gè)階段，第1階段在8:00—16:00，濃度最高，并由早到晚呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì)。第2階段在18:00—20:00，濃度最低，從早到晚呈逐漸下降的趨勢(shì)。第3階段在22:00—6:00，濃度居中，從早到晚呈逐漸升高的趨勢(shì)。PM10質(zhì)量濃度晝夜變化特點(diǎn)是呈現(xiàn)極不對(duì)稱雙峰型，表現(xiàn)為白天高（平均濃度為0.048 mg·m?3），夜間低（平均濃度為0.040 mg·m?3），這一變化規(guī)律受大氣穩(wěn)定度、污染源和溫度等變化的影響。在70 m高度范圍內(nèi)PM10濃度與溫度、高度的二元線性回歸方程表明，在影響PM10濃度的高度和溫度因素中，溫度對(duì)PM10濃度的影響比高度大。根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，西安東郊工業(yè)區(qū)在6月監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)1 ～ 70 m的可吸入顆粒物濃度總體較低，空氣質(zhì)量良好，但要進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的評(píng)價(jià)還需要逐日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和SO2及NOx的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

可吸入顆粒物；晝夜變化；垂向變化；大氣污染；影響因素；西安東郊

通常將能懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤10 μm的煤煙、煙氣和霧等顆粒物稱為PM10，又稱為可吸入顆粒物，PM10在環(huán)境空氣中持續(xù)的時(shí)間很長，是大氣污染的主要污染物之一（張繼紅等，2008），對(duì)人體健康和大氣能見度影響都很大，還會(huì)影響地球的氣候（唐孝炎，1991；楊復(fù)沫等，2002；劉愛君等，2004；邵龍義等，2006）。一些顆粒物來自煙囪與汽車的直接排放，另一些則是由環(huán)境空氣中硫氧化物、氮氧化物及其他化合物互相作用形成的，它們的化學(xué)和物理組成依地點(diǎn)、氣候、一年中的季節(jié)不同而變化很大。

隨著城市的發(fā)展，人們的工作和生活空間逐漸向空中發(fā)展（李良玉等，2007），大氣污染物對(duì)生活在不同高度的人群的影響愈加明顯。近年來，許多研究者對(duì)大氣顆粒物進(jìn)行了大量觀測(cè)和研究。孫玫玲等（2008）研究了天津市秋季PM2.5質(zhì)量濃度的垂直分布特征，發(fā)現(xiàn)各層污染物的質(zhì)量濃度隨高度變化的總體趨勢(shì)是120 m ＞ 40 m ＞ 220 m。楊龍等（2006）對(duì)北京秋冬兩季PM2.5的垂直分布進(jìn)行了探討，揭示出秋冬兩季PM2.5的濃度隨高度增加而呈現(xiàn)對(duì)數(shù)遞減規(guī)律。韓素芹等（2008）對(duì)天津市近地層PM2.5垂直分布進(jìn)行研究，得出PM2.5的質(zhì)量濃度在冬季最高，春季最低。張?jiān)旅鞯龋?996）對(duì)淮陰市大氣污染物的垂直分布研究發(fā)現(xiàn)，高空的大氣環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)于近地面的大氣環(huán)境質(zhì)量?？状合嫉龋?009）對(duì)南京市生活區(qū)夏秋季節(jié)大氣顆粒物的垂直分布特征進(jìn)行了研究，認(rèn)為隨著高度的增加，采樣期間夏季和秋季的PM10和 PM2.5平均質(zhì)量濃度均呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。

在國外，對(duì)PM10濃度也進(jìn)行了許多研究。van der Wal and Janssen（2000）研究發(fā)現(xiàn)，荷蘭PM10濃度變化是由于溫度和風(fēng)向的影響，二者的影響是PM10濃度變化的主要因素。Begum et al（2006）對(duì)孟加拉國達(dá)卡市的PM10來源開展了研究，發(fā)現(xiàn)化學(xué)燃料的燃燒和生物燃料的燃燒是PM10主要來源。Yi et al（2010）對(duì)韓國首爾市PM10濃度和發(fā)病率之間的關(guān)系分析研究發(fā)現(xiàn)，隨季節(jié)變化PM10濃度對(duì)發(fā)病率和死亡率的影響也發(fā)生變化，尤其是在夏季發(fā)病率比較高。Krecl et al（2008）研究瑞典北部地區(qū)在周末和周日懸浮顆粒物濃度的變化，發(fā)現(xiàn)周末夜間懸浮顆粒物濃度比周日高，這可能是森林燃燒和交通尾氣排放造成的。Juneng et al（2009）對(duì)馬來西亞西南沿海等地區(qū)夏冬兩季的PM10濃度做了研究，得出在馬來西亞沿海地區(qū)冬季PM10濃度最低，在夏季最高。

西安市為中國西北地區(qū)重要城市，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，顆粒物污染較嚴(yán)重，因此顆粒物污染研究和治理迫在眉睫，目前針對(duì)西安市PM10濃度晝夜變化和垂向變化研究非常少。本論文對(duì)西安市東郊空氣中PM10質(zhì)量濃度在垂直高度的變化規(guī)律進(jìn)行探討，以期為西安市的可吸入顆粒物污染治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 觀測(cè)地點(diǎn)和方法

可吸入顆粒物垂直采樣需要有一定高度的采樣平臺(tái)，我們選在西安市東郊軍工廠工業(yè)區(qū)附近家屬區(qū)的24層高樓進(jìn)行觀測(cè)。具體觀測(cè)地點(diǎn)為公園北路黃河機(jī)械制造廠九街坊家屬院2號(hào)高層（N34°26'，E109°00'），采樣點(diǎn)選在各個(gè)樓層的窗戶外。這棟樓的北側(cè)靠馬路，附近沒有大型煙囪，居民樓居多。該樓周邊有幾個(gè)大型軍工廠，大氣污染主要來自工業(yè)和交通污染，其次有餐飲網(wǎng)點(diǎn)和居民生活產(chǎn)生的污染。由于西安市6月初期風(fēng)力不大，雨水不多，有利于大氣環(huán)境觀測(cè)。在采樣點(diǎn)布局時(shí)，選擇了背對(duì)馬路靠家屬區(qū)內(nèi)部的南邊的窗戶，盡量減小交通揚(yáng)塵帶來的局部影響。

在2012年6月2—3日、8—9日、12—13日分別進(jìn)行了3晝夜的可吸入顆粒物質(zhì)量濃度觀測(cè)。采樣時(shí)間從早上8:00開始至第2天早上8:00結(jié)束，對(duì)24層樓的各層固定高度每隔2小時(shí)觀測(cè)1次，測(cè)定1 ～ 70 m各個(gè)高度的可吸入顆粒物的質(zhì)量濃度，每次觀測(cè)下來可獲得24個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，取幾次測(cè)定的平均值進(jìn)行分析和討論。觀測(cè)可吸入微粒物PM10采用的是青島海特爾環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司LD-3C(L)型袖珍式微電腦激光粉塵儀。該儀器利用激光為光源，使空氣中PM10的質(zhì)量濃度能夠快速測(cè)出，每測(cè)一次獲得數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間是1 min。該儀器具有自校系統(tǒng)，可以通過“測(cè)量—校準(zhǔn)”按鈕對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，性能可靠，穩(wěn)定性高，可以精確地獲得結(jié)果，滿足實(shí)驗(yàn)所需的精準(zhǔn)度。為了消除系統(tǒng)誤差，應(yīng)把儀器安放在固定高度和固定的地點(diǎn)來進(jìn)行觀測(cè)。

溫度數(shù)據(jù)來源于實(shí)地溫度計(jì)所顯示氣象參數(shù)，并選取西安市2012年6月2—13日整點(diǎn)天氣實(shí)況數(shù)據(jù)作為參考。風(fēng)速則由攜帶式風(fēng)速儀在不同高度進(jìn)行測(cè)試。分析采用Word 2007和Excel 2007建立數(shù)據(jù)庫，對(duì)3晝夜觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同高度PM10質(zhì)量濃度隨時(shí)間的變化特征

6月份1 ～ 70 m不同高度處PM10質(zhì)量濃度的晝夜觀測(cè)結(jié)果（圖1a）表明，1 ～ 16 m變化范圍是0.000 ～ 0.090 mg·m?3，平均為0.0453 mg·m?3。在一晝夜內(nèi)1 m高度范圍各個(gè)時(shí)間段的質(zhì)量濃度普遍很低，根據(jù)PM10質(zhì)量濃度的變化，我們可將4 ～ 16 m PM10質(zhì)量濃度的晝夜變化分為3個(gè)階段。第1階段是在8:00—16:00，濃度最高，變化范圍0.000 ～ 0.090 mg·m?3，平均為0.058 mg·m?3，由早到晚呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì)。第2階段在18:00—20:00，濃度最低，變化范圍0.005 ～ 0.075 mg·m?3，平均為0.036 mg·m?3，從早到晚呈逐漸下降的趨勢(shì)。第3階段在 22:00—6:00，濃度居中，變化范圍0.010 ～ 0.080 mg·m?3，平均為0.043 mg·m?3，從早到晚呈逐漸升高的趨勢(shì)。

由圖1b中的觀測(cè)結(jié)果可知，在19 ～ 34 m樓層范圍內(nèi)PM10濃度變化與4 ~ 16 m相近，從當(dāng)日早6:00到次日6:00呈現(xiàn)由低到高再到低再到高的變化。在19 ～ 34 m高度PM10濃度變化范圍為0.010 ～ 0.110 mg·m?3，平均濃度為0.0475 mg·m?3。根據(jù)濃度變化，可將圖1b中的PM10濃度晝夜變化分為3個(gè)階段。第1階段在8:00—16:00，濃度最高，變化范圍是0.030 ～ 0.110 mg·m?3，平均為0.060 mg·m?3，呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。第2階段在18:00—20:00，濃度最低，變化范圍是0.010 ～ 0.090 mg·m?3，平均為0.035 mg·m?3，呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)。第3階段在22:00—6:00，濃度居中，變化范圍是0.010 ～ 0.060 mg·m?3，平均為0.040 mg·m?3。

圖1c顯示，在37 ～ 52 m，PM10濃度變化范圍是0.010 ～ 0.100 mg · m?3，平均為0.0452 mg · m?3。根據(jù)濃度變化，也可將37 ～ 52 m高度的PM10質(zhì)量濃度的晝夜變化分為3個(gè)階段。第1階段在8:00—16:00，濃度最高，為0.040 ～ 0.100 mg · m?3，平均為0.048 mg · m?3，呈上升趨勢(shì)。第2階段是18:00—20:00，濃度最低，為0.010 ～ 0.090 mg · m?3，平均為0.036 mg · m?3。第3階段是20:00—6:00，濃度居中，為0.010 ~ 0.070 mg · m?3，平均為0.043 mg · m?3，呈緩慢上升趨勢(shì)。

圖1d中的觀測(cè)結(jié)果顯示，在55 ～ 70 m，PM10質(zhì)量濃度的晝夜平均值為0.035 mg·m?3，變化范圍是0.010 ～ 0.080 mg·m?3。該高度PM10質(zhì)量濃度變化可分為4個(gè)階段，第1階段為8:00—16:00，濃度最高，變化范圍是0.010 ～ 0.080 mg·m?3，平均為0.042 mg·m?3，呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。第2階段為18:00—22:00，濃度最低，變化范圍是0.010 ～ 0.050 mg·m?3，平均為0.028 mg·m?3。第3階段在0:00—2:00，濃度較高，變化范圍是0.010 ～ 0.060 mg·m?3，平均為0.033 mg·m?3。第4階段為4:00—6:00，濃度較低，變化范圍是0.010 ～ 0.040 mg·m?3，平均為0.029 mg·m?3，呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。

綜上所述，PM10質(zhì)量濃度在晝夜24小時(shí)內(nèi)的變化可分為3個(gè)階段，第1階段在8:00—16:00，濃度最高，并由早到晚呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì)。第2階段在18:00—20:00，濃度最低，從早到晚呈逐漸下降的趨勢(shì)。第3階段在22:00—6:00，濃度居中，大致呈逐漸升高的趨勢(shì)。PM10質(zhì)量濃度晝夜變化特點(diǎn)是呈現(xiàn)極不對(duì)稱雙峰型，少數(shù)為單峰型。雙峰型即上午PM10的質(zhì)量濃度基本都比下午的質(zhì)量濃度要大，夜間又有所升高；單峰型即夜間濃度變化不明顯，主要顯示上午濃度的峰值。

圖1 6月份不同高度PM10質(zhì)量濃度的晝夜變化（a.1 ～ 16 m b.19 ～ 34 m c.37 ～ 52 m d.55 ～ 70 m）Fig.1 Temporal variation of PM10 mass concentration at different heights from 1 to 70 meters in June

2.2 6月份晝夜質(zhì)量濃度隨高度變化特征

由圖2可知，上午（8:00—12:00）PM10質(zhì)量濃度隨高度的變化呈先上升后下降再升高的變化趨勢(shì)，并可分為4個(gè)層段。第1層段為1 m高度以下，濃度最低，平均為0.025 mg·m?3。第2層段為4 ～ 37 m，濃度最高，平均為0.064 mg·m?3，變化范圍為0.010 ～ 0.080 mg·m?3。第3層段在40 ～ 55 m，濃度較低，平均為0.038 mg·m?3，變化范圍為0.030 ～ 0.044 mg·m?3。第4層段在58 ～ 70 m，濃度較高，平均為0.045 mg·m?3，變化范圍為0.030 ～ 0.060 mg·m?3。

下午（14:00—20:00）PM10質(zhì)量濃度的變化與上午相似，但波動(dòng)較小，也可分為4個(gè)層段。第1層段是1 m以下，濃度最低，平均為0.020 mg·m?3。第2層段在4 ～ 37 m，濃度最高，平均為0.045 mg·m?3，變化范圍為0.030 ～ 0.055 mg·m?3。第3層段在40 ～ 55 m，濃度較低，平均為0.030 mg·m?3，變化范圍為0.020 ～ 0.040 mg·m?3。第4層段在58 ～ 70 m，濃度較高，平均為0.040 mg·m?3，變化范圍是0.035 ～ 0.047 mg·m?3。

夜間（22:00—6:00）PM10質(zhì)量濃度隨高度的變化呈現(xiàn)出先升高后降低再升高的趨勢(shì)。根據(jù)濃度變化，可分為4個(gè)層段。第1層段在1 m高度以下，濃度最低，平均為0.015 mg·m?3。第2層段在4 ～ 37 m，濃度最高，平均為0.050 mg·m?3，變化范圍為0.040 ～ 0.065 mg·m?3。第3層段在40 ～ 55 m，濃度較低，平均為0.030 mg·m?3，變化范圍為0.020 ～ 0.045 mg·m?3。第4層段是58 ～ 70 m，濃度較高，平均為0.040 mg·m?3，變化范圍為0.030 ～ 0.047 mg·m?3。

日平均的PM10質(zhì)量濃度隨高度變化呈現(xiàn)出先上升然后下降再升高的變化趨勢(shì)，可分為4個(gè)層段。第1層段在1 m高度以下，濃度最低，平均為0.020 mg·m?3。第2層段在4 ～ 37 m，濃度最高，平均為0.051 mg·m?3，變化范圍為0.040 ～ 0.058 mg·m?3，高于下午和夜間濃度，但還是低于上午時(shí)濃度。第3層段40 ～ 55 m，濃度較低，平均為0.038 mg·m?3，變化范圍為0.035 ～ 0.040 mg·m?3。第4層段在58 ～ 70 m，濃度較高，平均為0.042 mg·m?3，變化范圍在0.030 ～ 0.040 mg·m?3。

綜上所述，西安市東郊6月份PM10質(zhì)量濃度隨高度的變化可分為4個(gè)層段，在1 m高度范圍內(nèi)的PM10濃度最低，在4 ～ 37 m高度PM10濃度最高，在40 ～ 55 m高度PM10濃度較低，在58 ～ 70 m高度PM10濃度較高。

圖2 6月不同時(shí)間段PM10質(zhì)量濃度隨高度變化Fig.2 Vertical variation of PM10 mass concentration at different times of day in June

3 討論

3.1 西安東郊PM10質(zhì)量濃度的垂直變化規(guī)律和原因分析

從PM10質(zhì)量濃度在不同高度的變化規(guī)律來看，1 m高度范圍內(nèi)的PM10質(zhì)量濃度在各個(gè)時(shí)間段最低，4 ～ 37 m處PM10質(zhì)量濃度最高，40 ～ 55 m處PM10質(zhì)量濃度較低，58 ～ 70 m處PM10質(zhì)量濃度較高（圖2）。不同高度PM10濃度的晝夜變化受到大氣穩(wěn)定度的影響。陳輝等（2001）研究表明，城市污染物與自然地理?xiàng)l件和氣象條件有密切的關(guān)系。董雪玲等（2005）對(duì)北京市區(qū)夏季大氣顆粒物污染的研究發(fā)現(xiàn)，夏季顆粒物濃度較其他季節(jié)低，是由于夏季雨水多，且日照時(shí)間相對(duì)較長和擴(kuò)散較強(qiáng)的緣故。由于PM10易于懸浮，主要分布在1 m高度之上，所以一晝夜內(nèi)1 m高度范圍內(nèi)PM10濃度一般最低。上午近地面大氣受熱，空氣垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)將底層空氣輸送到上層，使得4 ～ 37 m處的PM10最高。在向上到40 ～ 55 m高度范圍，PM10濃度較低，這是PM10濃度向高處濃度減小的結(jié)果。在58 ～ 70 m則略有升高，其原因有待進(jìn)一步研究。

孔春霞等（2009）研究表明，在80 m高度范圍內(nèi)，隨著高度的增加污染物濃度有逐漸減小的趨勢(shì)，但沒有分辨出高度上的規(guī)律變化。雖然我們的觀測(cè)也顯示出PM10濃度在高度上總體呈減少的趨勢(shì)，但發(fā)現(xiàn)了在不同高度上的多次變化，這是我們的觀測(cè)點(diǎn)分布密度大和分辨率高的結(jié)果?？状合嫉鹊难芯吭诟叨壬系挠^測(cè)點(diǎn)較少，而本文在高度上的觀測(cè)點(diǎn)分布密集，在高度上的分辨率較高，所以能夠揭示PM10濃度在高度上存在的變化規(guī)律。

3.2 PM10污染物濃度的晝夜變化規(guī)律與影響因素

觀測(cè)結(jié)果（圖3）表明，從時(shí)間的變化上看，大部分高度范圍的PM10質(zhì)量濃度晝夜變化特征呈極不對(duì)稱的雙峰型，即上午為大高峰，夜間為小高峰。西安市6月份空氣污染濃度日變化特點(diǎn)是白天高、夜晚低，這是污染物排放和氣象條件的綜合作用的結(jié)果。PM10在每天的8:00—14:00 和22:00—6:00是污染的兩個(gè)高峰期，其原因主要由于早晚時(shí)段，空氣中排放的污染氣體多，而且這一時(shí)間的大氣混合層尚未得到充分的發(fā)展，地面風(fēng)速較小不利于污染物的稀釋和擴(kuò)散。在早晨和夜間大氣層結(jié)穩(wěn)定，在冷高壓的影響下往往會(huì)有氣溫逆增現(xiàn)象，即上層氣溫高，而地表氣溫低，湍流小，大氣對(duì)流微弱。由于這時(shí)近地面有害污染物不能向大氣上層擴(kuò)散，停留在下層，使污染物滯留、累積，其質(zhì)量濃度增大，所以污染最重。隨著上下班出行高峰時(shí)間汽車運(yùn)行和建筑施工等污染源影響加重，導(dǎo)致污染物濃度不斷增高并達(dá)到最大值。在工業(yè)集中或高樓林立的居民區(qū)及汽車飛馳而過的道路兩旁，這種現(xiàn)象尤為典型。之后在16:00—20:00 是一天的污染最輕的時(shí)段，因?yàn)檫@時(shí)地面受到了8:00—16:00較強(qiáng)的太陽輻射，地面增溫強(qiáng)烈，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，污染物的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，空氣的湍流作用明顯，空氣污染物較易擴(kuò)散，所以PM10的質(zhì)量濃度變得最低。

大氣污染物的擴(kuò)散與輸送直接或間接受到各種氣象因子的影響。本文利用實(shí)地溫度計(jì)測(cè)定的氣溫?cái)?shù)據(jù)以及各高度處的PM10質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，對(duì)二者進(jìn)行相關(guān)分析（圖4）。采樣期間（6月2日、8日、12日）夜間氣溫一般維持在20℃左右，而白天最高氣溫基本上都在30℃左右。結(jié)果（圖4）表明，隨著溫度的升高，PM10濃度呈下降趨勢(shì)，這是由于氣溫較高時(shí)有利于大氣的垂直對(duì)流，能夠加快顆粒物的擴(kuò)散，使得顆粒物的質(zhì)量濃度變低（劉大錳等，2005）。而溫度較低時(shí)，空氣下沉，不利于顆粒物的擴(kuò)散，致使顆粒物濃度增加。溫度對(duì)PM10濃度的影響在7 ～ 31 m高度較明顯，對(duì)近地面3 m以下PM10濃度的影響較小，這可能是3 m以下易受汽車等人類活動(dòng)直接干擾造成的。

圖3 6月份 PM10質(zhì)量濃度隨晝夜變化Fig.3 Temperature changes at different periods in June

3.3 西安6月PM10空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)

可吸入顆粒物會(huì)嚴(yán)重影響人體健康，謝鵬等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，如果珠江三角洲地區(qū)2006 年所有監(jiān)測(cè)城市的PM10質(zhì)量濃度達(dá)到國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，成人可避免死亡人數(shù)為2300人，人群平均期望壽命延長0.13 a。黃鸝鳴等（2002）研究了南京市空氣中的PM10、PM2.5的污染水平，指出各功能區(qū)的污染大小順序?yàn)榻煌ǜ傻琅裕旧藤Q(mào)飲食區(qū)＞南郊居民區(qū)。

根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-1996），大氣中PM10質(zhì)量濃度的日平均值小于0.05 mg·m?3為一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，0.05 ～ 0.15 mg·m?3為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，0.15 ～ 0.25 mg·m?3為三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。從圖2和表1可以看出，在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，就PM10濃度而論，1 m、4 m、31 ～ 70 m高度處空氣質(zhì)量達(dá)到了一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并且1 m和48 m處的PM10濃度最低，環(huán)境空氣質(zhì)量為優(yōu)；7 ～ 28 m處達(dá)到國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境空氣質(zhì)量良好；沒有任何高度上的PM10質(zhì)量濃度達(dá)到三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。需要指出的是，雖然本研究的觀測(cè)點(diǎn)位于西安東郊工業(yè)區(qū)，但是由于夏季雨水多等天氣條件都利于顆粒物的擴(kuò)散和清除，因此空氣質(zhì)量基本能達(dá)到良好，本研究的測(cè)定時(shí)間較短，要進(jìn)行空氣質(zhì)量的準(zhǔn)確、全面評(píng)價(jià)還需要逐日的監(jiān)測(cè)，以及對(duì)SO2和NOx的監(jiān)測(cè)。

圖4 PM10質(zhì)量濃度隨時(shí)間和溫度的變化Fig.4 Variation of PM10 concentrations with times and temperature

表1 6月各個(gè)高度PM10質(zhì)量濃度日均值（mg·m?3）Table 1 The average of PM10 concentrations at different heights in June

4 結(jié)論

（1）在70 m高度范圍內(nèi)，研究區(qū)6月份PM10質(zhì)量濃度在高度上的變化可分為4個(gè)層段。第1層段在1 m高度之下，濃度最低，平均為0.027 mg·m?3。第2層段在4 ～ 37 m，濃度最高，平均為0.055 mg · m?3。第3層段在40 ～ 55 m，濃度較低，平均為0.038 mg·m?3。第4層段在58 ～ 70 m，濃度較高（高于40 ～ 55 m濃度，低于4 ～ 37 m濃度），平均為0.042 mg·m?3。研究區(qū)6月份PM10質(zhì)量濃度在高度上的變化是先升高后減小再升高的變化規(guī)律。這與以往的認(rèn)識(shí)有一定的不同，原因主要是本實(shí)驗(yàn)在高度上和時(shí)間上的觀測(cè)較前人精細(xì)，分辨率高，能夠識(shí)別出PM10濃度在高度上的更多變化規(guī)律。

（2）PM10質(zhì)量濃度晝夜變化特征可分為3個(gè)階段，第1階段在8:00—16:00，濃度最高。第2階段在18:00—20:00，濃度最低。第3階段在22:00—6:00，濃度居中。晝夜變化另一特點(diǎn)是白天高（平均濃度為0.048 mg·m?3），夜間低（平均濃度為0.040 mg·m?3），晝夜變化呈現(xiàn)極不對(duì)稱雙峰型分布特征，即上午為大高峰，夜間為小高峰。這一變化規(guī)律受大氣穩(wěn)定度、污染源和溫度等變化的影響。

（3）觀測(cè)期間氣溫與7 ～ 31 m高度范圍內(nèi)的PM10質(zhì)量濃度呈負(fù)相關(guān)。隨著溫度的升高，PM10濃度呈下降趨勢(shì)，這是由于氣溫較高時(shí)有利于大氣的垂直對(duì)流，能夠加快顆粒物的擴(kuò)散造成的。PM10濃度與溫度、高度的二元線性回歸方程表明，在影響PM10濃度的高度和溫度因素中，溫度對(duì)PM10濃度的作用比高度大。

（4）根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)可知，研究區(qū)在監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)，1 ～ 70 m的可吸入顆粒物濃度總體較低，空氣質(zhì)量良好，但要進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的評(píng)價(jià)還需要逐日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和SO2及NOx的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

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Vertical and temporal variation of PM10in June in the eastern suburbs, Xi'an

ZHOU Yue1, ZHAO Jing-bo1,2
(1. College of Tourism and Environment, Shaanxi Normal University, Xi'an 710062, China; 2. State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology, Institute of Earth Environment, Chinese Academy of Sciences, Xi'an 710075, China )

In order to study the diurnal variation of PM10concentration and the inf uence factors, day and night observation was done in June 2012 in a 24-story building located in eastern suburbs of Xi'an Industrial Zone. The results showed that the PM10mass concentration changed with height and could be divided into four zones. Height less than 1 m was the first layer with lowest PM10mass concentration, 4 ～ 37 m was the second layer with highest concentration, 40～55 m was the third layer with lower concentration, 58 ～70 m was the fourth layer with higher concentrations, with an average of 0.027 mg·m?3, 0.055 mg·m?3, 0.038 mg·m?3, 0.042 mg·m?3, respectively. PM10mass concentration within 24 hours in one day could be divided into three stages. The f rst stage was 8:00—16:00 with the highest concentration, and the concentration increased gradually from 8:00 to 16:00; the second stage was 18:00—20:00 with the lowest concentration, and there wasa gradual downward trend; the third stage was 22:00—6:00, and the concentration increased gradually. The diurnal variation of PM10mass concentration showed a very asymmetric bimodal pattern, which was high in the daytime (the average concentration was 0.048 mg·m?3) and low at night (the average concentration was 0.040 mg·m?3), this change was influenced by atmospheric stability, sources of pollution and temperature, etc. The binary linear regression equation between PM10concentration and temperature, as well as PM10concentration and height, indicated that the influence of temperature on PM10concentration is larger than that of height. Overall, at 1～70 m height in June in the eastern suburbs of Xi'an, the concentration of respirable particulate matter was low, and the air quality was good according to ambient air quality standards. But accurate and comprehensive evaluation required daily monitoring data, SO2and NOxmonitoring data.

PM10; vertical variation; diurnal variation; atmospheric pollution; inf uence factors; the eastern suburbs of Xi'an

10.7515/JEE201404002

X513

A

1674-9901(2014)04-0243-09

2014-04-15

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2007BAC30B01）

趙景波，E-mail: zhaojb@snnu.edu.cn