林巧美，陳裕強(qiáng)，陳璟，陳泳峰，梁潔華

（揭陽市氣象局，廣東 揭陽515599）

空氣質(zhì)量事關(guān)人民群眾的健康、福祉和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，已有很多學(xué)者和專家開展了大量的研究工作[1-17]，指出空氣污染與氣象條件關(guān)系密切，氣象條件通過影響污染物的稀釋、擴(kuò)散、傳輸和轉(zhuǎn)化過程,進(jìn)而影響污染物的時空分布。近年來，隨著城市化建設(shè)和工業(yè)化進(jìn)程的加快，揭陽市空氣質(zhì)量在廣東省排名偏后，引起了黨政領(lǐng)導(dǎo)和公眾的關(guān)注。為貫徹落實(shí)國家大氣污染防治行動計(jì)劃，進(jìn)一步推進(jìn)空氣質(zhì)量預(yù)報預(yù)警和大氣重污染應(yīng)急等工作，很有必要對揭陽市空氣污染特征及氣象條件進(jìn)行深入的分析，本文旨在充分發(fā)揮氣象部門的技術(shù)優(yōu)勢，分析揭陽市空氣污染與氣象條件的關(guān)系,為空氣污染預(yù)報預(yù)警和防治提供參考。

1 資料來源

本項(xiàng)目選取揭陽市氣象局環(huán)境監(jiān)測站2015年9月到2017 年8 月近2 年逐日逐時的PM2.5、PM10 觀測資料，揭陽市氣象局觀測站2016 年逐日的風(fēng)速、相對濕度、降水、氣溫等氣象資料，以及2016年地面及850hPa 天氣形勢圖，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)、現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷方法，對揭陽市PM2.5、PM10 等大氣污染物進(jìn)行季、月、日、時的分析，總結(jié)出揭陽市空氣污染的總體特征以及與氣象條件的關(guān)系，對今后空氣污染氣象條件及空氣質(zhì)量預(yù)報預(yù)警有很好的參考作用。

2 PM2.5和PM10的濃度變化特征

2.1 季節(jié)變化特征

從表1可以看出，揭陽市PM2.5和PM10質(zhì)量濃度分布具有明顯季節(jié)變化，表現(xiàn)出冬春季偏高，夏秋季偏低的特征，其中冬季最高，PM2.5 和PM10 質(zhì)量濃度分別達(dá)到37.1 ug/m3和70.3 ug/m3，夏季濃度最低，分別為12.9 ug/m3和44.0 ug/m3。

表1 2015年9月～2017年8月揭陽市各季PM2.5和PM10平均質(zhì)量濃度（ug/m3）

2.2 月際變化特征

從圖1 可以看出，質(zhì)量濃度具有明顯的月際變化,而且變化趨勢具有一致性，質(zhì)量濃度的最高值出現(xiàn)在3月份，分別達(dá)到46.7ug/m3和91.7ug/m3，主要是3月份處于大氣環(huán)流從冬季向春季轉(zhuǎn)換過渡階段，此時冷空氣活動開始減弱，靜穩(wěn)的天氣形勢增多，不利于污染物擴(kuò)散。而最低值則出現(xiàn)在6 月份，分別為8.1ug/m3和39.1ug/m3，主要是夏季太陽輻射強(qiáng)、溫度高、大氣對流活動旺盛、降水增多，有利于污染物的稀釋和擴(kuò)散，減輕了揭陽市的空氣污染。

2.3 日變化特征

近年兩年來，揭陽市PM2.5 和PM10 日平均質(zhì)量濃度分別為28.4 ug/m3和61.7 ug/m3，其中PM2.5 日最高濃度為114.7ug/m3（2016年12月4日），最 低 濃 度4.5ug/m3（2016 年5 月28日），PM10 日最高濃度為226.1ug/m3（2016 年3 月30 日），最 低 濃 度30.7ug/m3（2017年8月23日）。

從圖2 可以看出，揭陽市PM2.5和PM10平均質(zhì)量濃度具有明顯的日變化,變化趨勢也具有一致性，一天之中質(zhì)量濃度出現(xiàn)兩個高峰期，最高峰出現(xiàn)在9 時前后,分別達(dá)到35.1ug/m3和72.9 ug/m3，次高峰出現(xiàn)在19～20 時，其中PM10 為72.9 ug/m3（19 時），PM2.5 為32.5 ug/m3（20 時）。每天下半夜到早晨變化平穩(wěn)，從7 時開始上升，9 時達(dá)到最高峰，10 時以后呈現(xiàn)下降趨勢，15 時達(dá)到最低值，PM2.5 和PM10 分別為22.5ug/m3和53.5ug/m3，之后又開始上升。

3 PM2.5、PM10 質(zhì)量濃度與氣象條件分析

大氣污染物濃度的空間分布和隨時間的變化主要取決于污染源的排放條件和污染物在大氣中擴(kuò)散的氣象條件。污染源的狀況在一定時間內(nèi)相對穩(wěn)定，大氣對污染物的擴(kuò)散能力的影響則變化很大，當(dāng)氣象條件發(fā)生變化時，同一污染源所造成的污染物濃度可相差幾倍甚至幾十倍。

3.1 PM10、PM2.5質(zhì)量濃度與風(fēng)速

有關(guān)研究指出，風(fēng)對于空氣污染物的稀釋和擴(kuò)散起著重要作用[18-19]，本文統(tǒng)計(jì)了日平均風(fēng)速U＜1.5m·s-1、1.5m·s-1≤U＜2m·s-1和U≥2.0m·s-1時，PM2.5、PM10的質(zhì)量濃度對比，從表2可以看出風(fēng)速對PM2.5、PM10的質(zhì)量濃度影響呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，風(fēng)速越大，對污染物的稀釋擴(kuò)散能力越強(qiáng)，PM2.5、PM10 的質(zhì)量濃度越小，風(fēng)速越小，對污染物的稀釋擴(kuò)散能力越弱，則質(zhì)量濃度越大，特別是靜風(fēng)天最不利于污染物擴(kuò)散。

圖1 PM2.5和PM10質(zhì)量濃度月際變化

圖2 PM2.5和PM10質(zhì)量濃度日變化

表2 2006年P(guān)M2.5、PM10質(zhì)量濃度與日平均風(fēng)速的關(guān)系

3.2 PM10、PM2.5質(zhì)量濃度與相對濕度

統(tǒng)計(jì)了相對濕度f＜80%、80%≤f＜90%、f≥90%時，PM2.5 和PM10 的質(zhì)量濃度變化（見表3），可見，PM2.5 和PM10 的平均質(zhì)量濃度隨著相對濕度的增加而減小。

表3 2006年P(guān)M2.5、PM10的質(zhì)量濃度與相對濕度的關(guān)系

3.3 PM10、PM2.5質(zhì)量濃度與氣溫

由表4 可見,當(dāng)T≥25℃時，PM2.5 和PM10 的平均質(zhì)量濃度為最小，分別為18.7 ug/m3和49.2 ug/m3，當(dāng)15℃≤T＜25℃時，PM2.5和PM10的平均質(zhì)量濃度為最大，分別為39.7 ug/m3和80.4 ug/m3，當(dāng)T＜15℃時，PM2.5 和PM10 的平均質(zhì)量濃度處于中間。出現(xiàn)這種質(zhì)量濃度分布趨勢,主要原因是當(dāng)T≥25℃時，揭陽市處于夏季，層結(jié)不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生對流，此時大氣擴(kuò)散能力強(qiáng)，如果伴有降水，對空氣污染有很強(qiáng)凈化作用。當(dāng)T＜15℃時，揭陽市處于冬季，通常受冷空氣影響，風(fēng)力較大，大氣擴(kuò)散能力較強(qiáng)。當(dāng)15℃≤T＜25℃時大多處于春季或秋季，對流較弱，冷空氣影響也弱，造成大氣擴(kuò)散能力較弱，所以濃度最高。

表4 2006年P(guān)M2.5、PM10的質(zhì)量濃度與平均氣溫的關(guān)系

3.4 PM10、PM2.5質(zhì)量濃度與降水

揭陽市大部分的污染物以氣溶膠粒子的狀態(tài)存在于大氣中，降水對于空氣污染物具有明顯的凈化作用。從表5 可以看出PM2.5 在無降水日的平均質(zhì)量濃度為32.5 ug/m3，在降水0.1～9.9mm 時為26.7 ug/m3，下降了18%，在降水大于等于10mm時為21.5 ug/m3,下降了34%。PM10 在無降水日的平均質(zhì)量濃度為76.6 ug/m3，在降水0.1～9.9mm 時為57.0 ug/m3,下降了26%，在降水大于等于10mm時為45.8 ug/m3,下降了41%。大氣環(huán)境污染物有一個背景質(zhì)量濃度值,在遠(yuǎn)大于這個背景質(zhì)量濃度值時降水對污染物的清除效果很明顯,但是接近這個背景質(zhì)量濃度值時降水對污染物的清除效果就不明顯，其中PM10對降水反應(yīng)較PM2.5“敏感”,在同等降水量的情況下被清除得最多，出現(xiàn)這種情況的原因是PM10 相對PM2.5 更容易溶于水，濕沉降到地面。同時，對于中雨以上降水對PM10和PM2.5的清除效果較好。

表5 2006年P(guān)M2.5、PM10質(zhì)量濃度與降水的關(guān)系

3.5 PM10、PM2.5高污染濃度與天氣形勢

分析了PM2.5、PM10 日平均濃度與天氣形勢的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在污染源不變的情況下，低層（地面和850hPa）天氣形勢對PM10和PM2.5濃度變化有很大的影響，容易造成高濃度污染物的主要天氣形勢有以下幾種。

3.5.1 地面形勢

揭陽地面一般為弱冷高壓脊、脊后槽前、變性高壓脊、低壓槽、均壓場控制，或者在臺灣東部近海海面有臺風(fēng)活動，揭陽處在臺風(fēng)外圍下沉氣流控制，在這些系統(tǒng)控制下，近地面層風(fēng)力減弱，不利于污染物擴(kuò)散，造成污染物積聚，容易產(chǎn)生高污染濃度。

3.5.2 850hPa天氣系統(tǒng)

當(dāng)揭陽在受變性脊、低槽控制下，PM2.5 和PM10 的濃度較高，因?yàn)樵谶@些系統(tǒng)控制下，城市低層易出現(xiàn)逆溫層，逆溫層的厚度可從幾十米到幾百米，污染物不能向上擴(kuò)散，又向下蔓延堆積，從而加重了大氣污染。

4 小結(jié)

（1）揭陽市PM2.5和PM10質(zhì)量濃度分布具有明顯季節(jié)、月際和日變化，表現(xiàn)出冬春季偏高，夏秋季偏低的特征，最高值出現(xiàn)在3月份，最低值則出現(xiàn)在6 月份，一天之中質(zhì)量濃度出現(xiàn)兩個高峰期和一個低谷，最高峰出現(xiàn)在9時前后，低谷出現(xiàn)在15時。

（2）PM2.5、PM10的質(zhì)量濃度與風(fēng)速和相對濕度呈負(fù)相關(guān)，風(fēng)速或相對濕度越大，其質(zhì)量濃度越??；降水對于空氣污染物具有明顯的凈化作用，對于中雨以上降水對PM10 和PM2.5 的清除效果更好，PM10對降水反應(yīng)較PM2.5“敏感”。

（3）容易產(chǎn)生PM10和PM2.5高質(zhì)量濃度的天氣形勢：地面為受低壓槽、脊后槽前、變性高壓脊，弱冷高壓脊、均壓場時等；而850hPa為變性脊或低壓槽。另外，受臺風(fēng)外圍下沉氣流控制，也容易產(chǎn)生高濃度天氣。