高媛 龔曉麗 侯興祥

摘? ?要：本文利用環(huán)境監(jiān)測資料和常規(guī)氣象資料，分析2018年5月25～26日的青銅峽市一次大風揚沙天氣過程中PM2.5和PM10的變化特征。分析風前、風中、風后3個階段PM10和PM2.5的平均濃度變化規(guī)律，可以得出風對顆粒物具有擴散稀釋作用，但是不同粒徑的顆粒物在大風前后的變化率不同。根據(jù)PM2.5濃度和風速的相關(guān)性分析中，風速與PM2.5濃度呈正相關(guān)。通過分析大風過境期間大氣顆粒物的變化規(guī)律，為未來空氣污染預報預警提供了參考意義。

關(guān)鍵詞：風速? 顆粒物? 相關(guān)性

1? 引言

寧夏回族自治區(qū)青銅峽市大風過境天氣出現(xiàn)頻繁，容易形成揚沙天氣給公眾生產(chǎn)生活帶來不利影響。因此有越來越多的學者開始研究沙塵天氣[1]。沙塵天氣分為浮沉、揚沙、沙塵暴和強沙塵暴4類，由于沙塵暴和強沙塵暴天氣特征明顯，造成的危害也更大[2]，所以國內(nèi)外學者對沙塵的研究主要集中在沙塵暴和強沙塵暴兩種，對揚沙或浮沉天氣研究較少[3-4]。2018年5月25～26日，青銅峽市出現(xiàn)了今年強度最大的大風揚沙天氣。本文基于這次大風揚沙過程，分析大氣顆粒物濃度隨風速發(fā)生過程的變化特征，所得結(jié)論對今后根據(jù)風場預報空氣質(zhì)量具有重要的借鑒作用。

2? 資料和方法

本文采用2018年5月25～26日期間青銅峽市國家氣象觀測站常規(guī)觀測資料，包括能見度、風速、平均氣溫和相對濕度，時間分辨率為1min;顆粒物濃度資料取自青銅峽市生態(tài)環(huán)境局大氣成分監(jiān)測站資料，監(jiān)測站位于生態(tài)環(huán)境局大樓樓頂，樓頂距離地面高度約20m，顆粒物濃度時間分辨率為5min。

3? 空氣污染氣象條件分析

2018年5月25日6：00～26日21：00，青銅峽市區(qū)天氣狀況為多云，無降水。其中25日14：00～26日13：00，風向穩(wěn)定為西北風，風速均值在2.5m/s以上，該階段定義為風中階段;風中階段往前推8h，即25日06：00～13：00，定義為風前階段;風中階段往后延遲8h，即26日14：00～21：00定義為風后階段。

根據(jù)青銅峽市青秀園監(jiān)測站點同步監(jiān)測到的風速、溫度、能見度和相對濕度數(shù)據(jù)（見表1）可以粗略看出，風中平均氣溫和能見度較其他兩個階段減小，相對濕度增大。

氣象要素是大氣污染物地面濃度分布的主要影響因子之一[5]，污染物濃度變化和氣象要素的變化有關(guān)[6]。以PM2.5為代表，選取平均風速參量進行相關(guān)分析，相關(guān)分析見圖1。從擬合函數(shù)可以看出風速對PM2.5質(zhì)量濃度有明顯相關(guān)性，另外Li[7]等和Zhang[8]等人的研究結(jié)果也表明顆粒物濃度受氣象條件影響。

如圖1所示，隨著日平均風速的降低，PM2.5濃度呈上升趨勢。這是因為風對PM2.5的水平擴散有著很大的影響，風速越大越可以有效輸送擴散PM2.5。

4? 風前、風中、風后階段大氣顆粒物平均濃度變化

PM2.5、PM10濃度在三個階段的變化情況如表2。

由表2可知，PM2.5和PM10均表現(xiàn)為大風過程前和大風過程后濃度較高，大風過程中濃度較低，因為大風過程中風速較大，空氣污染物擴散條件較好，使得顆粒物隨風遷移到下風方向，本地顆粒物濃度降低。

由于顆粒物粒徑不同，PM2.5屬于細粒子，PM10粒徑相對較大，在大風過程中地面上的灰塵、沙粒等粗粒子會被卷積到空氣中，所以相比PM2.5，PM10在大風過程中的變化率稍低。PM2.5由于質(zhì)量較小，不容易在風后迅速沉降，所以風后濃度仍迅速增大;PM10質(zhì)量較大，相比起來容易沉降，所以在風后濃度增長較慢。

5? 結(jié)語

在沒有降水的大風天氣過程中，通過分析大風期間風速與PM2.5濃度的關(guān)系，可以得出風對PM2.5的水平擴散有著很大的影響，風速越大越可以有效輸送擴散PM2.5，致使PM2.5濃度下降。

通過分析大氣污染物監(jiān)控點數(shù)據(jù)和風速數(shù)據(jù)可以看出：大風可以有效降低顆粒物濃度，但是不同粒徑的顆粒物在風前、風中、風后的變化率并不相同。由于大風過程中地面上的灰塵、沙粒等粗粒子會被卷積到空氣中，所以PM10變化率稍低于PM2.5;風后PM2.5由于質(zhì)量較小，不容易迅速沉降，而PM10質(zhì)量較大，相比起來沉降速度更快，所以PM10在風后濃度增長低于PM2.5。

上述結(jié)果可以對大風天氣過程期間空氣污染條件的模式預報預警有借鑒參考意義[9]，有利于預判大風過程期間的污染物濃度變化，對空氣污染的防治具有一定的參考價值。

參考文獻

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