吳 康，朱 余，鄭志俠，汪家權(quán)

（1.合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥230009；2.安徽省環(huán)境監(jiān)測中心站，安徽 合肥230022；3.安徽省環(huán)境科學(xué)研究院大氣環(huán)境研究所，安徽 合肥230022）

1 引言

近年來，在全國各地多有發(fā)生的霧霾天氣，一直是人們所關(guān)心的焦點。霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表達(dá)。其中PM10和PM2.5等大氣顆粒物是造成霧霾天氣的主要元兇。PM10（可吸入顆粒物）是指懸浮在空氣環(huán)境中的空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑＜10μm的大氣顆粒物［1］。在大氣環(huán)境中，PM10及PM2.5濃度的增加會使人類誘發(fā)呼吸道疾病的概率上升，還能吸收可見光波，使大氣的能見度降低，產(chǎn)生很多空氣環(huán)境問題。

國家環(huán)境保護(hù)總局在《城市空氣質(zhì)量日報技術(shù)規(guī)定》中要求全國各省份的重點城市從2000年起需要陸續(xù)開展PM10的日報和預(yù)報工作。合肥市作為安徽省的省會城市，積極響應(yīng)國家政策，合肥市的環(huán)境監(jiān)測中心站從2000年起即開始了對PM10的日常監(jiān)測工作［2］。

本文以安徽省合肥市2013年度PM10的監(jiān)測數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作為參考數(shù)據(jù)，探尋合肥市空氣環(huán)境中PM10的時間與地域分布特征，及不同環(huán)境條件對PM10濃度的影響，并提出相關(guān)控制對策，為政府環(huán)保部門控制PM10污染提供意見。

2 合肥市PM10污染現(xiàn)狀及地域分布特征

合肥市位于安徽省中部，總面積11408.48km2，地處長江、淮河兩大水系之間，是安徽省的省會和全省政治經(jīng)濟文化中心。屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明、氣候溫和、雨量適中，對全省乃至我國中東部地區(qū)的天氣氣候具有很高的參考價值［3］。

選取合肥市5個空氣監(jiān)測站點：明珠廣場，董鋪水庫，高新區(qū)子站，琥珀山莊，長江中路的歷史監(jiān)測數(shù)值。通過對歷史數(shù)據(jù)的科學(xué)分析，得出合肥市PM10的地域分布現(xiàn)狀。

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來自合肥市各環(huán)境監(jiān)測站點的實時監(jiān)察數(shù)據(jù)。每個監(jiān)測點的PM10數(shù)據(jù)均由TEOM自動監(jiān)測儀測得，設(shè)備由技術(shù)人員定期標(biāo)定并及時維修保養(yǎng)，年有效監(jiān)測數(shù)據(jù)捕獲率超95%，因此，本文的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確有效的。

2.2 PM10地域性差異分析

2013年合肥市5個環(huán)境監(jiān)測站點對合肥市PM10的監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖1所示。

圖1 合肥市PM10濃度地域性差異

（1）PM10整體水平分析：其中合肥市的5個監(jiān)測點的年均PM10濃度值處于80～120μg/m3范圍內(nèi)，其中除了董鋪水庫外，其他4個監(jiān)測點的年均PM10濃度值均大于100μg/m3，對于人體身體健康有一定的威脅。

（2）PM10地域差異分析：從數(shù)據(jù)來看，其中董鋪水庫的PM10濃度值最低，琥珀山莊濃度值相對較低，高新區(qū)、明珠廣場和長江中路監(jiān)測站點的PM10濃度值最高。其主要可能是因為長江中路和明珠廣場位于合肥市的交通商業(yè)繁華區(qū)，交通極其發(fā)達(dá)，物流便利，人流量很大，汽車尾氣等排放量較高，對污染物的排放也較多，導(dǎo)致PM10的濃度值較高；高新區(qū)是企業(yè)集中所在地，功能區(qū)劃為工業(yè)區(qū)，污染物排放較多，也導(dǎo)致PM10的濃度值較高；而董鋪水庫處于合肥市郊區(qū)，人口密度和車流量低，人工環(huán)境少，所以污染物濃度較低；琥珀山莊為市民居住區(qū)，商業(yè)與交通相對稀疏，導(dǎo)致PM10濃度不高。分析結(jié)果初步顯示，車流量、工業(yè)生產(chǎn)等人為活動會導(dǎo)致污染物排放量的增加，從而影響到PM10濃度的升高。

3 合肥市PM10時間特征分析

3.1 季節(jié)性濃度差異分析

選取合肥市5個監(jiān)測站點的PM10監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行季節(jié)性分析，具體數(shù)據(jù)見表1所示。

表1 2003年度合肥市5個監(jiān)測點四個季度PM10均值 μg/m3

合肥市PM10監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：第一季度PM10監(jiān)測的平均濃度為104μg/m3，第二季度PM10監(jiān)測平均濃度為81μg/m3，第三季度 PM10監(jiān)測平均濃度為126μg/m3，而到第四季度抽樣平均濃度則高達(dá)145μg/m3。數(shù)據(jù)顯示合肥市第二季度的PM10平均濃度相對較低，處于50～100μg/m3這個范圍內(nèi)，空氣質(zhì)量良好；而第一、三、四季度的PM10平均濃度都大于100μg/m3，處于污染的范圍內(nèi)，對人體的危害較大，空氣環(huán)境質(zhì)量令人堪憂。

造成合肥市PM10季節(jié)性濃度差異的原因分析如下。

合肥地處華東地區(qū)，江淮流域，巢湖湖畔，受亞熱帶季風(fēng)氣候影響較大，夏天的降水量非常豐富。而豐富的降水能夠有效地對空氣中污染物進(jìn)行明顯的沖刷作用，能顯著降低空氣中的PM10等污染物的濃度，潔凈空氣。同時夏季由于日照充足，氣溫高，太陽輻射強烈，風(fēng)速比春、冬季節(jié)大很多，空氣對流與湍流強烈，逆溫現(xiàn)象出現(xiàn)較少，PM10等大氣污染物不易堆積，擴散現(xiàn)象明顯，也是導(dǎo)致PM10濃度降低的原因之一［4］。

由于秋冬季節(jié)和春季的氣溫較低，會使人們大量使用空調(diào)、地暖等取暖設(shè)備。由于煤炭、電力等能源的大量適用，使PM10的排放量增加，導(dǎo)致PM10的濃度相應(yīng)增大。

由于季節(jié)性氣候條件限制，合肥市春季、秋季和冬季的空氣濕度較大，這種情況對霧霾天氣的發(fā)生有著促進(jìn)作用，也導(dǎo)致了空氣中的PM10濃度的上升。

3.2 不同月份PM10濃度差異分析

通過對合肥市PM10和5個監(jiān)測點位PM10的月濃度平均值數(shù)據(jù)的收集比較，得出在不同月份PM10的濃度差異，具體結(jié)果見表2所示。

表2 合肥市PM10月份濃度差異對比 μg/m3

由表2可以看出，每個月份PM10的平均濃度值都是不同的。其中一月、十月、十一月和十二月的PM10濃度值遠(yuǎn)超過其他月份。而二、三、四、五月份濃度值差距不大，六、七、八、九月份的PM10濃度值最低，在良的范圍以內(nèi)，空氣質(zhì)量良好。對人體基本無危害。

其可能原因分析如下。

一月、十月、十一月和十二月幾個月份合肥市的氣溫較低，對能源消耗量較大，汽車等交通工具都會開啟空調(diào)等保暖設(shè)備，加大能源消耗和污染物的排放。在加上這幾個月份空氣較為潮濕，風(fēng)速相對較小，不利于污染物的稀釋擴散，PM10等污染物容易富集，導(dǎo)致PM10的平均濃度值較高，危害人體健康。

六、七、八、九月等月份正直合肥市的夏、秋季節(jié)，受亞熱帶季風(fēng)氣候等的影響，合肥市的降雨量較大，對空氣中的PM10等污染物起到了很好的沖刷作用。再加上夏季合肥市的平均風(fēng)速較大，對污染物的擴散和稀釋起到很好的促進(jìn)作用。這樣就導(dǎo)致了PM10濃度值的降低［5］。

二、三、四、五月份處于冬夏之間的春季，空氣濕度氣候較冬天低，比夏天高，降雨也比冬季低、夏季高，這樣就導(dǎo)致了這幾個月份空氣中PM10等污染物的平均濃度值比一月、十月、十一月和十二月等月份高，又比六、七、八、九月等月份低的現(xiàn)象。

3.3 小時濃度差異分析

選取2013年合肥市PM10年度小時平均值作為研究對象，探究PM10小時均值變化情況。合肥市PM10年度小時均值變化情況見圖2所示。

圖2 合肥市PM10小時平均濃度變化

合肥市區(qū)的PM10小時濃度變化呈現(xiàn)出較為明顯的雙峰形狀，表現(xiàn)為白天濃度較低，晚上17點以后濃度急劇升高的特點。主峰高在晚上8～10點時間段，次峰高在上午8～9點時間段。造成PM10分布的主要原因是氣象因素和交通因素。從圖2可以看出，從凌晨1點到早上6點，PM10的濃度一直維持在一個較為平緩的水平，因為此時的人類活動變少，氣象條件穩(wěn)定。在早上6點以后，對流層低層氣溫較低，易產(chǎn)生逆溫層，導(dǎo)致大氣污染物的擴散受到影響，底層大氣污染嚴(yán)重，且隨著上班高峰的到來，人類活動、機動車行駛等開始活躍，PM10的質(zhì)量濃度開始升高，在早上8～9點出現(xiàn)了一個較為嚴(yán)重的污染峰值區(qū)間；10點以后，由于氣溫的升高、上班交通高峰過去、大氣擴散情況的好轉(zhuǎn)，PM10的質(zhì)量濃度不斷下降。在白天由于氣象條件較好，PM10總體濃度值維持在一個較低的水平。到了晚上8～10點的時間段，由于氣象條件的變差，人類活動、汽車行駛等的加劇，PM10的質(zhì)量濃度值隨之升高，并出現(xiàn)了另一個峰值。

4 合肥市PM10污染影響因素分析

據(jù)吳虹、張彩艷［6］等的研究表明，城市揚塵、煤煙塵、機動車尾氣等對PM10的貢獻(xiàn)率很高，分別達(dá)到了28.7%、17.2%和11.6%。茆長榮、尚廣萍［7］等的研究也表明城市的氣象條件、下墊面性質(zhì)等也對大氣污染物PM10有很大的影響。

結(jié)合本文上述研究，分析得出對PM10污染的影響因素主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）污染源對污染物的排放。包括汽車尾氣、工業(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐、家用電器排放、秸稈燃燒、化肥使用、畜禽養(yǎng)殖等人類活動排放放出較多的PM10等大氣污染物，能有效增加空氣中的PM10的平均濃度，危害人類健康。

（2）城市氣象條件的影響。氣象條件對空氣中污染物的影響是巨大的。大量的研究結(jié)果都清晰地顯示出，不同的氣象條件都能對污染物的積累、稀釋和擴散起到不同但重要的作用。當(dāng)污染物的排放量確定時，當(dāng)?shù)貐^(qū)域的相關(guān)氣象條件就成了影響PM10的重要條件。上文中分析指出了合肥市PM10季節(jié)性差異的原因，很大程度上就是因為合肥市氣象條件的影響。夏季風(fēng)速、降雨較其他季節(jié)大，對污染物的擴散和稀釋起到積極的作用，導(dǎo)致合肥市夏季PM10的平均濃度值較低。

（3）下墊面性質(zhì)對PM10等污染物的影響。PM10等大氣污染物在空氣中運輸時會受到各種條件的影響。其中風(fēng)速和溫度對其影響較大，而大氣湍流等氣象條件則影響到污染物的稀釋和再分配等。風(fēng)速、氣溫和大氣湍流等都同大地的地形條件、下墊面性質(zhì)等密切相關(guān)。如城市中的高層建筑物等會嚴(yán)重減小風(fēng)速，會造成污染物的堆積等。

5 合肥市PM10濃度控制方案分析

綜上分析得出，合肥市PM10濃度值相對較高，空氣污染嚴(yán)重，對居民的生命財產(chǎn)安全和日常生活都有較大危害。因此，應(yīng)采取一定的控制措施，來降低合肥市大氣污染物濃度。

（1）加強汽車尾氣的監(jiān)督管理。汽車尾氣對PM10的濃度有著重要的貢獻(xiàn)，因此，對汽車尾氣的監(jiān)督管理就顯得很有必要。對私人汽車進(jìn)行很嚴(yán)格的監(jiān)管控制，嚴(yán)格辦理新車排放審核手續(xù)，達(dá)標(biāo)上牌。對城市的交通設(shè)施進(jìn)行合理的規(guī)劃，加大力度發(fā)展公共交通。

（2）政府加強力度，減少揚塵污染。對一些建筑中的作業(yè)、城市環(huán)衛(wèi)工作等加強管理，減少施工揚塵等。對城市道路進(jìn)行定期的清洗和進(jìn)行垃圾管理，對城市車流量大的街道如長江中路等增加灑水次數(shù)，使大氣中的灰塵下沉，減少大氣環(huán)境中PM10等污染物的濃度。

（3）提高環(huán)保意識，加強生態(tài)環(huán)境建設(shè)。對合肥市市民應(yīng)加強環(huán)保知識教育宣傳，提高市民的環(huán)境保護(hù)意識。使人們自覺地愛護(hù)環(huán)境，保護(hù)這個大家共同的生活環(huán)境。同時應(yīng)加強城市環(huán)保、生態(tài)建設(shè)，如植樹造林等，提高城市綠化率。合理地規(guī)劃和利用水資源，增加城市水面面積，從而可以合理地調(diào)節(jié)城市氣候，增加合肥市的大氣環(huán)境容量。

6 結(jié)論

通過對合肥市PM10濃度數(shù)據(jù)分析，得出其時空分布特征，并提出了相應(yīng)控制對策。主要結(jié)論如下。

（1）合肥市空氣中PM10季節(jié)性濃度均值夏季最低，為81μg/m3，空氣質(zhì)量良好；冬季最高，為145μg/m3，不利于人體的健康。

（2）合肥市PM10月份濃度呈現(xiàn)明顯的時間變化。其中一月、十月、十一月和十二月的PM10濃度值遠(yuǎn)超過其他月份，最高值為12月的189μg/m3。而二、三、四、五月份濃度值差距不大，六、七、八、九月份的PM10濃度值最低，最低值為六月的78μg/m3，在良的范圍以內(nèi)。

（3）PM10有明顯的小時濃度差異，忙時濃度值高，閑時濃度值低。一天內(nèi)PM2.5小時平均濃度呈現(xiàn)明顯的雙峰形狀，在上午8～9點和晚上8～10點達(dá)到峰頂，下午2～3點時為波谷，總體表現(xiàn)為白天濃度偏低，晚上濃度偏高。

（4）PM10的濃度值與污染源的排放、城市的氣象條件、城市下墊面性質(zhì)等都有著顯著的關(guān)系。

（5）合肥市空氣質(zhì)量較差，應(yīng)采取相應(yīng)的控制措施，改善空氣環(huán)境。

［1］李名升，張健輝，張殷俊，等.近10年中國大氣PM10污染時空格局［J］.地理學(xué)報，2013，68（11）：1504～1512.

［2］合肥市環(huán)境保護(hù)局.合肥市環(huán)境質(zhì)量報告書［R］.合肥：合肥市環(huán)境保護(hù)局，2001～2003.

［3］石春娥，姚葉青，張 平，等.合肥市PM10輸送軌跡分類研究［J］.高原氣象，2008，27（6）：1383～1390.

［4］魏 欣，畢曉輝，董海燕，等.天津市夏季灰霾與非灰霾天氣下顆粒物污染特征與來源解析［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2012，25（11）：1193～1200.

［5］肖致美，畢曉輝 ，馮銀廠，等.寧波市環(huán)境空氣中PM10和PM2.5來源解析［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2012，25（5）：549～555.

［6］吳 虹，張彩艷，王 靜，等.青島環(huán)境空氣PM10和PM2.5污染特征與來源比較［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2013，26（6）：583～589.

［7］茆長榮，尚廣萍.合肥市城市PM10污染成因及控制對策［J］.安徽大學(xué)學(xué)報，2005，29（4）：87～92.