韋藝嫻雷敬玲黃祖強(qiáng)趙鐘興劉偉清（.廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧 530004；.柳州柳環(huán)環(huán)保技術(shù)有限公司，廣西 柳州 54500）

利用PM2.5長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)優(yōu)化常規(guī)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局選址方案研究

韋藝嫻1雷敬玲1黃祖強(qiáng)1趙鐘興1劉偉清2
（1.廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.柳州柳環(huán)環(huán)保技術(shù)有限公司，廣西 柳州 545001）

近年來(lái)，隨著某市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，環(huán)境問(wèn)題已成為社會(huì)民眾關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題，這方面又以PM2.5熱度最高。文章結(jié)合2013年全年某市六個(gè)常規(guī)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)站的污染因子、氣象因子數(shù)據(jù)，重點(diǎn)從統(tǒng)計(jì)角度研究分析某市 PM2.5濃度的數(shù)據(jù)分布、時(shí)空變化特點(diǎn)及其與大氣污染濃度變化和氣象因子的相關(guān)性，同時(shí)結(jié)合站點(diǎn)布局分析其與 PM2.5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)系，進(jìn)一步提出優(yōu)化常規(guī)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局選址方案的模式。通過(guò)站點(diǎn)布局優(yōu)化形成相互聯(lián)系的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，將為環(huán)境監(jiān)測(cè)提供更為可靠的代表數(shù)據(jù)，為環(huán)境保護(hù)管理決策提供新的思路。

PM2.5；時(shí)空分布；來(lái)源分析；環(huán)境

1 前言

某市是某省重要的工業(yè)城市，近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和城市化進(jìn)程的進(jìn)一步加快，城市霧霾現(xiàn)象從無(wú)到有，逐漸進(jìn)入了某市市民的視野，成為困擾該城市市民的重要環(huán)境問(wèn)題。而霧霾的形成與PM2.5密切相關(guān)。

為了實(shí)時(shí)掌握全市環(huán)境空氣質(zhì)量狀況，該市結(jié)合城區(qū)地域、城市布局設(shè)置了 6個(gè)常規(guī)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)。常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)配備大氣環(huán)境因子自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)將數(shù)據(jù)反饋給環(huán)保局，這對(duì)環(huán)境保護(hù)管理及決策提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。近幾年該市的環(huán)境保護(hù)局網(wǎng)站環(huán)境空氣實(shí)時(shí)發(fā)布系統(tǒng)顯示，PM2.5已取代SO2成為該城市環(huán)境空氣質(zhì)量的首要污染物，也說(shuō)明了PM2.5在某市環(huán)境空氣質(zhì)量污染貢獻(xiàn)的重要性。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的代表性，主要依賴于監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布局選址。本文通過(guò)收集該市6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀?、地理等因素分析各監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5的時(shí)間、空間分布特征，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理分析監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局選址與PM2.5數(shù)據(jù)的聯(lián)系，從提高環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)警、預(yù)報(bào)能力角度提出監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化調(diào)整方案。

2 基本情況

本文引用該城市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站常規(guī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2013年全年每天污染因子的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。

2.1 城市大氣污染因子分析

該市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站環(huán)境空氣常規(guī)監(jiān)測(cè)因子有 SO2、NO2、O3、CO、PM10、PM2.5。

某市屬于工業(yè)城市，主要有工廠企業(yè)排污[1-2]、交通汽車尾氣排污[3-4]、城市建筑施工建設(shè)排污[5-7]三大類型，根據(jù)各類型可能排放的污染因子，本文簡(jiǎn)單歸納總結(jié)為：

工業(yè)污染型因子：SO2、NO2、PM10、PM2.5。

汽車尾氣型因子：NO2、CO、PM10、PM2.5、O3。

建筑施工型因子：PM10、PM2.5。

2.2 常規(guī)大氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置

某市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站在市城區(qū)范圍共設(shè)置了 6個(gè)常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別是環(huán)保監(jiān)測(cè)站、河西水廠、市四中、市九中、古亭山、柳東小學(xué)，覆蓋 4個(gè)城區(qū)及工業(yè)新區(qū)，大體位置見(jiàn)下圖1。從該圖可以看出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)與某市相關(guān)工業(yè)片區(qū)組團(tuán)的分布關(guān)系。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的特征見(jiàn)圖1。

圖1 某市環(huán)境空氣常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖

2.3 當(dāng)?shù)貧夂驓庀?/p>

該市盛行南北風(fēng)，少有東西風(fēng)，冬季多為偏北風(fēng)，夏季多為偏南風(fēng)，市區(qū)靜風(fēng)頻率較高。多年平均氣溫21.1℃，極端最高氣溫39.0℃，極端最低氣溫-0.3℃，年平均降雨量為1502.0 mm，年平均相對(duì)濕度73%，日最大降水量233.6 mm，年均日照時(shí)數(shù) 1518.5 h。風(fēng)頻最大的風(fēng)向分布為北西北風(fēng)，頻率10%，其次是東北和南風(fēng)，頻率9%，靜風(fēng)頻率為26%，常年平均風(fēng)速1.6 m/s。表1是某市近20年氣候統(tǒng)計(jì)資料表。圖2為該市1993～2012年多年風(fēng)玫瑰圖。

表1 某市區(qū)近20年氣候統(tǒng)計(jì)資料

2013年該市全年風(fēng)速在1.2～1.5 m/s范圍內(nèi)變化，各月變化不大；氣溫在10.4～29.4℃范圍內(nèi)變化，夏季溫度高，冬季溫度低；濕度在53.2～75.7%范圍內(nèi)變化，秋冬季濕度較低，春夏季濕度較大；氣壓在825～1009 hPa范圍內(nèi)變化，夏秋季較低，冬春季較高[8]。

圖2 （1993～2012年）該市多年以及各季平均風(fēng)向的風(fēng)玫瑰圖

3 結(jié)果與分析

3.1 PM2.5時(shí)間變化特征

把各監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5隨時(shí)間變化的情況進(jìn)行縱向分析統(tǒng)計(jì)，以研究PM2.5時(shí)間變化特征。經(jīng)計(jì)算，某市6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5月均濃度結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 PM2.5月均濃度變化圖

從PM2.5月均濃度變化圖表可知：

（1）6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.52013年月均總體變化趨勢(shì)基本一致：①峰值出現(xiàn)在 3、10、12月，環(huán)保監(jiān)測(cè)站的最高值出現(xiàn)在12月；河西水廠的最高值出現(xiàn)在10月；市四中的最高值出現(xiàn)在12月；市九中的最高值出現(xiàn)在12月；古亭山的最高值出現(xiàn)在10月；柳東小學(xué)的最高值出現(xiàn)在12月；②谷值出現(xiàn)在7月。春季至夏季，月均濃度監(jiān)測(cè)值下行；夏季至秋冬，月均濃度監(jiān)測(cè)值上行。③PM2.5峰、谷值特征可以從該市地理以及氣象因素找到原因：冬季，該市盛行偏北風(fēng)，而有一工業(yè)園處于該市城區(qū)冬季主導(dǎo)風(fēng)的上風(fēng)向，工業(yè)排污結(jié)合氣象條件造就峰值；夏季，該市盛行偏南風(fēng)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)不在工業(yè)區(qū)的下風(fēng)向，受工業(yè)排污影響較小，而且夏季多雨，降雨進(jìn)一步減少了空氣中的顆粒物，因此造就了谷值。綜上所述，PM2.5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的峰、谷值體現(xiàn)了監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局與氣象條件綜合影響。

（2）各點(diǎn)同月監(jiān)測(cè)值差別不大，說(shuō)明某市城區(qū)PM2.5總體分布水平基本一致。市九中的年均值更高一些，最低的為古亭山?？紤]市九中附近大型工業(yè)企業(yè)較多，PM2.5值較高；而遠(yuǎn)離市中心的古亭山、柳東小學(xué)的PM2.5值水平比較低；位于市中心的環(huán)保監(jiān)測(cè)站、河西水廠、市四中監(jiān)測(cè)值處于中間。這說(shuō)明，PM2.5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的表現(xiàn)基本上與監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局特點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。

經(jīng)計(jì)算分析，某市6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5日均濃度頻率分布見(jiàn)下圖4，從PM2.5日均濃度頻率分布圖可知：

圖4 -a 六個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5日均濃度頻率分布圖

圖4 -b 六個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5日均濃度頻數(shù)分布圖

（1）六個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn) PM2.5濃度樣本頻率分布均呈右偏分布，即均值大于中位數(shù)。該右偏分布情況說(shuō)明 2013年某市PM2.5濃度處于低水平，該年該市環(huán)境空氣質(zhì)量整體水平良好。

（2）從監(jiān)測(cè)值樣本數(shù)據(jù)的頻率分布圖可以看到，古亭山（橘黃色線）和柳東小學(xué)（粉色線）的分布峰度要大一些，市九中（綠色線）峰度最低，說(shuō)明遠(yuǎn)離市中心的古亭山、柳東小學(xué)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)日均波動(dòng)要大于附近有較多大型工業(yè)企業(yè)的市九中，也反映出：PM2.5日均監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的波動(dòng)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局存在關(guān)聯(lián)。

3.2 PM2.5空間分布特征

把各監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5在空間分布的情況進(jìn)行橫向分析統(tǒng)計(jì)，以研究PM2.5空間分布特征。

3.2.1 PM2.5空間排序

利用統(tǒng)計(jì)公式計(jì)算得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.52013年均濃度值、標(biāo)準(zhǔn)差見(jiàn)圖5。

圖5 6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5年均濃度和標(biāo)準(zhǔn)差

由圖5可知，6個(gè)點(diǎn)PM2.5年均濃度由大到小排序?yàn)椋菏芯胖?、市四中、河西水廠、環(huán)保監(jiān)測(cè)站、柳東小學(xué)、古亭山。結(jié)合圖 1分析，市九中、市四中、河西水廠監(jiān)測(cè)點(diǎn)均靠近工業(yè)區(qū)并處于工業(yè)區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)（偏南風(fēng)）或冬季主導(dǎo)風(fēng)（偏北風(fēng)）的下風(fēng)向；環(huán)保監(jiān)測(cè)站、柳東小學(xué)則遠(yuǎn)離工業(yè)區(qū)；古亭山雖靠近工業(yè)區(qū)，但不在夏季主導(dǎo)風(fēng)（偏南風(fēng)）或冬季主導(dǎo)風(fēng)（偏北風(fēng)）的下風(fēng)向，受工業(yè)區(qū)影響較輕。綜上所述，PM2.5數(shù)據(jù)空間排序與監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局相關(guān)。

3.2.2 PM2.5空間分布差異性

由3.1分析可知，6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化趨勢(shì)基本一致。通過(guò)對(duì)6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的PM2.5濃度年均值和年方差進(jìn)行差異性檢驗(yàn)，即：均值方差σ1= σ2=Λ =σ6[9]，顯示出6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)整體的均值和方差整體存在差異性，見(jiàn)表2。

表2 6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5日均濃度均值和方差的差異性檢驗(yàn)

比較六個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn) PM2.5濃度的年均值和年方差在 10%顯著水平上的差異性。P值大于 10%意味這兩個(gè)監(jiān)測(cè)站在該指標(biāo)上可視為均等。環(huán)保監(jiān)測(cè)站的PM2.5日均濃度均值與河西水廠、市四中基本一致，方差（PM2.5日均濃度的波動(dòng)情況）與市四中、古亭山基本一致。可見(jiàn)，環(huán)保監(jiān)測(cè)站與市四中兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)區(qū)別性不大，這與兩者的地理位置相近有關(guān)。河西水廠的均值和方差與柳東小學(xué)相似，且兩者均處于某市市區(qū)較為外圍的區(qū)域。市四中的方差與古亭山、柳東小學(xué)的相似。市九中與其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)在均值和方差上都有明顯的區(qū)別。古亭山與柳東小學(xué)均值和方差可視為一致。這說(shuō)明，PM2.5數(shù)據(jù)空間差異表現(xiàn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局特點(diǎn)相一致。

3.3 PM2.5影響因素分析

由以上分析可知某市2013年P(guān)M2.5時(shí)空特點(diǎn)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析造成PM2.5時(shí)空特點(diǎn)的內(nèi)、外成因。其中，外因分析是通過(guò)分析氣象條件與PM2.5的關(guān)系揭示氣象條件對(duì)PM2.5的影響；內(nèi)因分析是通過(guò)分析工廠企業(yè)排污、交通汽車尾氣排污、城市建筑施工排污三大類型所排特征因子與PM2.5的關(guān)系揭示污染源項(xiàng)空間分布特點(diǎn)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5的影響。分析方法采用相關(guān)系數(shù)法研究，取相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值后0～0.09為沒(méi)有相關(guān)性，0.1～0.3為弱相關(guān)，0.3～0.5為中等相關(guān)，0.5～1.0為強(qiáng)相關(guān)[10]。

研究采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行內(nèi)、外因分析。相關(guān)關(guān)系指數(shù)量型變量的線性相關(guān)關(guān)系。計(jì)算公式如下：

式中，Cov(X,Y)是X與Y的協(xié)方差，V(X)是X的方差，V(Y)是Y的方差。協(xié)方差Cov(X,Y)定義作：

相關(guān)系數(shù)ρ在±1之間取值，如果ρ≠0，則稱X和Y為相關(guān)的;若ρ=0，則稱X和Y不線性相關(guān)。當(dāng)ρ=±1時(shí)，X和Y互為線性函數(shù)關(guān)系;如果ρ＞0，則稱X和Y正相關(guān);如果ρ＜0，則稱X和Y負(fù)相關(guān)。當(dāng)0＜ρ＜1時(shí)，X和Y之間存在一定程度的線性相關(guān)關(guān)系，而 ρ的值就是對(duì)這種線性相關(guān)程度的數(shù)值度量，|ρ|越接近1，表明X和Y的線性相關(guān)程度越強(qiáng)，一般來(lái)說(shuō)，取絕對(duì)值后，0～0.09為沒(méi)有相關(guān)性，0.1～0.3為弱相關(guān)，0.3～0.5為中等相關(guān)，0.5～1.0為強(qiáng)相關(guān)。

3.3.1 外因分析（氣象條件與PM2.5關(guān)系分析）

利用公式（1）和（2）計(jì)算，得到某市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站各環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)氣象條件與 PM2.5的相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表3。

表3 某市城市氣象條件與PM2.5的相關(guān)系數(shù)情況表

由表2可知，除四中外，其它各點(diǎn)PM2.5與風(fēng)速、氣溫、濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（即隨著風(fēng)速、氣溫、濕度增大，PM2.5反而減小），與氣壓呈正相關(guān)關(guān)系：風(fēng)速加大，有利于顆粒物的擴(kuò)散，因而顆粒物濃度有所降低；氣溫加大，空氣湍流加強(qiáng)，有利于顆粒物的擴(kuò)散，因而顆粒物濃度有所降低；濕度加大，空氣中水分含量增加，有利于顆粒物吸水變重后沉降，因而顆粒物濃度有所降低；氣壓增大，不利于顆粒物的擴(kuò)散，因而顆粒物濃度會(huì)有所增大。這與常識(shí)分析基本相符。

由于各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均處于市區(qū)內(nèi)，氣象條件差別不大，因此各點(diǎn)PM2.5與氣象指標(biāo)（風(fēng)速、氣溫、溫度和氣壓）的相關(guān)系數(shù)大體相近（即在氣象條件方面，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局對(duì)PM2.5數(shù)據(jù)區(qū)別表現(xiàn)不明顯），絕對(duì)值都未超過(guò)0.5，在0.3～0.5之間，屬于中等相關(guān)。各指標(biāo)比較而言，PM2.5與氣壓的相關(guān)系數(shù)最高。雖然單個(gè)氣象因素與PM2.5的相關(guān)系數(shù)不高，但是風(fēng)速較低、氣溫較低、溫度較低、氣壓較高的環(huán)境還是與PM2.5濃度走高存在明顯的相關(guān)性。

3.3.2 內(nèi)因分析（排污源項(xiàng)與PM2.5關(guān)系分析）

利用公式（1）和（2）計(jì)算，得到某市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站各環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn) PM2.5與其它污染因子的相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 某市城市空氣PM2.5與其它常規(guī)監(jiān)測(cè)因子的相關(guān)系數(shù)情況表

相較于氣象因素的低相關(guān)系數(shù)，PM2.5與其它常規(guī)污染因子的相關(guān)系數(shù)較高。除O3外，其他因子與PM2.5的相關(guān)系數(shù)基本大于0.5（除了一些異常值）。PM2.5與PM10的相關(guān)系數(shù)最高，相關(guān)性在0.8～0.9水平上。此外，PM2.5與SO2、NO2、CO的相關(guān)程度也差不多，在0.5～0.7水平上。具體分析如下：

（1）PM2.5與PM10相關(guān)系數(shù)高，因?yàn)閮烧弑O(jiān)測(cè)內(nèi)容一致，但PM2.5為直徑更加微小的顆粒。PM2.5監(jiān)測(cè)值大則PM10監(jiān)測(cè)值大；若PM10監(jiān)測(cè)值大則有兩種情況：①PM10監(jiān)測(cè)值大，但PM2.5監(jiān)測(cè)值小，則兩者的相關(guān)性不高；②PM10監(jiān)測(cè)值大，PM2.5監(jiān)測(cè)值也大，則兩者的相關(guān)性高。兩者的相關(guān)性屬于第②種情況，即PM2.5在PM10的比例較大。

（2）通過(guò)以上分析可知，除PM10、PM2.5因子外，工業(yè)污染型因子主要有SO2、NO2；汽車尾氣型因子主要有NO2、CO（由上面分析可知，O3與PM2.5相關(guān)性較弱，這里不予考慮）。因兩種類型因子都含有NO2，用NO2作為因子很難對(duì)工業(yè)、汽車尾氣源項(xiàng)進(jìn)行區(qū)分，故將 SO2作為工業(yè)污染型特征因子、CO作為汽車尾氣型因子特征因子與PM2.5的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行比較分析，得到以下結(jié)論：①若PM2.5濃度與SO2的相關(guān)系數(shù)大于PM2.5與CO的相關(guān)系數(shù)，說(shuō)明該監(jiān)測(cè)點(diǎn)受工業(yè)污染大于汽車尾氣影響，環(huán)境空氣影響源項(xiàng)以工業(yè)源為主。②若PM2.5濃度與SO2的相關(guān)系數(shù)與PM2.5與CO的相關(guān)系數(shù)相接近，說(shuō)明該監(jiān)測(cè)點(diǎn)受工業(yè)污染與汽車尾氣影響相當(dāng)，環(huán)境空氣影響源項(xiàng)為工業(yè)和汽車尾氣的綜合源。③若 PM2.5濃度與SO2的相關(guān)系數(shù)小于PM2.5與CO的相關(guān)系數(shù)，說(shuō)明該監(jiān)測(cè)點(diǎn)受工業(yè)污染小于汽車尾氣影響，環(huán)境空氣影響源項(xiàng)以汽車尾氣源為主。

以此進(jìn)行歸納分析可知，除城市揚(yáng)塵外，環(huán)保監(jiān)測(cè)站、市九中、柳東小學(xué)監(jiān)測(cè)點(diǎn)環(huán)境空氣源項(xiàng)以工業(yè)污染型為主；市四中監(jiān)測(cè)點(diǎn)環(huán)境空氣源項(xiàng)以汽車尾氣型為主。

4 優(yōu)化監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局選址

通過(guò)對(duì)2013年某市6個(gè)環(huán)境空氣常規(guī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)全年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的研究統(tǒng)計(jì)，筆者發(fā)現(xiàn)了一些特征規(guī)律：（1）總體情況：全年某市PM2.5濃度大多數(shù)天數(shù)還是低水平的，而且全市各監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化趨勢(shì)基本一致。（2）時(shí)間變化特征：夏季濃度最低且波動(dòng)最小，春、冬季濃度高且波動(dòng)距離均高；PM2.5日均濃度春季變化周期約7～10天、冬季變化周期約14～18天。（3）空間分布特征：市區(qū)內(nèi)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)濃度較市區(qū)外的高，臨近工業(yè)片區(qū)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)濃度更高。

通過(guò)內(nèi)、外因相關(guān)性分析可得：（1）外因氣象條件：PM2.5與風(fēng)速、氣溫、濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與氣壓呈正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)系數(shù)不高，絕對(duì)值在 0.3～0.5之間。（2）內(nèi)因污染源項(xiàng)：PM2.5數(shù)據(jù)與其它常規(guī)污染因子（除 O3外）數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)均較高，其中PM2.5與PM10相關(guān)系數(shù)最高，相關(guān)性在0.8～0.9水平上；PM2.5與SO2、NO2、CO的相關(guān)程度在0.5～0.7水平上。（3）綜合影響：PM2.5與其它常規(guī)污染因子（內(nèi)因）的相關(guān)系數(shù)值大于PM2.5與氣象條件因子（外因）的相關(guān)系數(shù)值；說(shuō)明某市PM2.5濃度數(shù)據(jù)受內(nèi)因影響要大于外因。

在監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局與PM2.5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)系方面：（1）各點(diǎn)PM2.5濃度數(shù)據(jù)與氣象指標(biāo)中風(fēng)速、氣溫、溫度和氣壓的相關(guān)系數(shù)均大體相近，這說(shuō)明，在氣象條件（外因）方面，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局對(duì)PM2.5數(shù)據(jù)區(qū)別表現(xiàn)不明顯。（2）在環(huán)保監(jiān)測(cè)站、市四中、市九中這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，PM2.5排污源項(xiàng)的指向性基本上還是與監(jiān)測(cè)點(diǎn)所處的環(huán)境特點(diǎn)相符合，即不同的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，由于其所處環(huán)境排污源項(xiàng)不同，使得PM2.5數(shù)據(jù)在內(nèi)因表現(xiàn)上出現(xiàn)差別。這說(shuō)明，在排污源項(xiàng)方面，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局對(duì)PM2.5數(shù)據(jù)區(qū)別表現(xiàn)較明顯。因此要想通過(guò)改變影響因素提高監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)效性，人為改變外因（氣象條件）的難度很大，只能采取改變內(nèi)因的方式（即改變監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選址或優(yōu)化監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局）進(jìn)行。

從圖 1分析可知，該市現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本布置于相應(yīng)城區(qū)的中部地帶，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)代表著當(dāng)?shù)氐钠骄担瑑H能反映區(qū)域環(huán)境空氣的平均水平，可以滿足日常環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)需要，但各點(diǎn)之間缺乏聯(lián)系，所得數(shù)據(jù)相對(duì)獨(dú)立，數(shù)據(jù)的擴(kuò)展應(yīng)用面較窄，如不能反映臨近工業(yè)區(qū)的居民區(qū)環(huán)境質(zhì)量，也無(wú)法對(duì)工業(yè)區(qū)偷排廢氣行為進(jìn)行有效監(jiān)控。在現(xiàn)有環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)能力有限等情況下，有的放矢、抓住要害，通過(guò)優(yōu)化監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局選址，拓展監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)用功能，對(duì)工業(yè)片區(qū)實(shí)行有效的監(jiān)控，同時(shí)構(gòu)建相互聯(lián)系的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)環(huán)境空氣預(yù)警預(yù)報(bào)工作具有積極的重要意義。

結(jié)合該市實(shí)際，從環(huán)境空氣預(yù)警預(yù)報(bào)方面著手，在遵循不改變監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量、同時(shí)兼顧 4個(gè)城區(qū)及工業(yè)新區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)需要的原則下，保留環(huán)保監(jiān)測(cè)站位置（可以反映市中心的空氣質(zhì)量，不用調(diào)整）；因現(xiàn)狀秋、冬季監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比其它季節(jié)更為突出，考慮到城市汽車尾氣隨著機(jī)動(dòng)車流量增大對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量影響日益顯著的作用，將其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)調(diào)整至各城區(qū)所涉及工業(yè)區(qū)及居民區(qū)相鄰區(qū)域的冬季主導(dǎo)風(fēng)（偏北風(fēng)）的下風(fēng)向處、毗鄰主干路網(wǎng)的居民區(qū)或?qū)W校內(nèi)（選擇居民區(qū)或?qū)W校，是體現(xiàn)以人為本的宗旨）。具體見(jiàn)圖6。

圖6 某市環(huán)境空氣常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化布局圖

由圖6分析，優(yōu)化后的6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)具體分為中心點(diǎn)和外圍點(diǎn) 2類，中心點(diǎn)與外圍點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)相互聯(lián)系的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)具有以下作用：

（1）空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)：日常情況時(shí)，外圍監(jiān)測(cè)點(diǎn)因毗鄰工業(yè)區(qū)，受臨近企業(yè)排污影響，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在一定程度上反映為該片區(qū)空氣質(zhì)量的較差值；而市中心監(jiān)測(cè)點(diǎn)遠(yuǎn)離工業(yè)區(qū)，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本代表市中心空氣質(zhì)量的較優(yōu)值；利用插值分析可以繪制市區(qū)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)濃度分布大致的等值線圖，市區(qū)其它地方的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)可以利用等值線圖綜合插值估算出來(lái)。

（2）環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警：當(dāng)某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，在排除設(shè)備故障引起的原因后可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)可能的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，通過(guò)采取企業(yè)污染排查等應(yīng)急措施，及時(shí)遏制事態(tài)的發(fā)展，減輕環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響。

5 結(jié)論

通過(guò)分析某市6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2013年全年P(guān)M2.5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可得到該市PM2.5時(shí)間、空間分布特征以及內(nèi)外因?qū)M2.5的影響，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系：

（1）因各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均處于市區(qū)，氣象條件大致相同，因此各監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5月均濃度曲線及變化趨勢(shì)均相似，即在時(shí)間分布上，監(jiān)測(cè)布局不影響PM2.5月均數(shù)據(jù)變化，換句話說(shuō)，就是無(wú)論如何選點(diǎn)，PM2.5月均數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)總體相同；但監(jiān)測(cè)布局的不同，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的PM2.5日均數(shù)據(jù)波動(dòng)會(huì)有影響：處于市郊的監(jiān)測(cè)點(diǎn)本底環(huán)境較好容易受到外界因素干擾造成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的波動(dòng)性要大于市區(qū)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

（2）監(jiān)測(cè)布局在PM2.5數(shù)據(jù)空間差異上表現(xiàn)明顯：市區(qū)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要高于市郊的，臨近工業(yè)區(qū)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要高于遠(yuǎn)離工業(yè)區(qū)的。這主要是因?yàn)椴季植煌?，所處的環(huán)境排污源項(xiàng)不同，從而造成PM2.5數(shù)據(jù)的差異。

由此可見(jiàn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布局，在設(shè)置之前就已經(jīng)對(duì) PM2.5數(shù)據(jù)的表現(xiàn)有所預(yù)期了。從該市現(xiàn)有監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局來(lái)看，雖然具有一定的代表性，但僅能滿足日常環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)需要，在環(huán)保管理上看還有一定的局限性。結(jié)合該市城市規(guī)劃、工業(yè)布局、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)等情況，筆者提出了監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局的優(yōu)化方案，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)分中心點(diǎn)和外圍點(diǎn)2類，外圍點(diǎn)布置在毗鄰工業(yè)區(qū)、主干路網(wǎng)主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向的居民區(qū)內(nèi)或?qū)W校內(nèi)，中心點(diǎn)選在市中心有代表性的地方，這樣會(huì)形成一個(gè)覆蓋市區(qū)、連接工業(yè)區(qū)、代表居民關(guān)心和環(huán)保關(guān)注同時(shí)兼具環(huán)境預(yù)報(bào)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警功能的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我們正處于一個(gè)大數(shù)據(jù)的時(shí)代。政府部門如何利用所得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，提高管理水平和工作效能，需要轉(zhuǎn)變觀念、創(chuàng)新思維。而利用自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)研究分析，優(yōu)化監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局，從而獲取更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)，更有助于環(huán)保決策，也為環(huán)保管理提供了新的思路。

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Study on location for conventional air quality monitoring sites optimizing by standing monitoring data of PM2.5

In recent years, with the rapid economy development of the city and the industrialization and urbanization process is packing up speed, environment problem has become a hot issue of social concern, especially the PM2.5problem. The paper focused on the statistical analysis of PM2.5from data distribution, space-time variation characteristics, and its correlation between air pollutants concentration and meteorological factors, which based on the pollution and meteorological factor data analysis of six standing conventional air quality monitoring stations in the city, and combined with the site layout analysis of PM2.5monitoring data and its links to optimize conventional air quality monitoring sites. The results of optimized monitoring sites could form related monitoring network, this will provide more reliable and representative data for environment monitoring, to provide a new method for environmental protection management decisions.

PM2.5; time and space distribution; source analysis; environment

X84

A

1008-1151(2016)12-0026-05

2016-11-07

韋藝嫻（1980－），女，廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院在職研究生，高級(jí)工程師，從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)及環(huán)境保護(hù)科研課題研究。