邱黎清

（福州市永泰環(huán)境監(jiān)測站，福建 福州 350000）

永泰縣被稱為“靈山秀水”，并享有“中國天然氧吧”“中國溫泉之鄉(xiāng)”等美譽，總體環(huán)境質(zhì)量優(yōu)良，但2018年、2019年、2021年均出現(xiàn)顆粒物超標(biāo)導(dǎo)致環(huán)境空氣輕度污染。各年份PM2.5、PM10負(fù)荷率之和均為50.0%左右[1]，可見顆粒物濃度對永泰空氣質(zhì)量影響重大，這主要是近年來永泰縣道路改造、房地產(chǎn)開發(fā)、私家車保有量增加等在相當(dāng)程度上增加了顆粒物來源。

1 分析方法

本文以永泰縣上馬路、城南小學(xué)空氣自動站監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，剔除異常數(shù)據(jù)后進(jìn)行分析。利用EXCEL軟件分析顆粒物分布特征，同時運用SPSS軟件對顆粒物與其它大氣污染物、顆粒物與氣象條件之間相關(guān)性分析。除顆粒物年變化特征采用2017～2021年監(jiān)測數(shù)據(jù)作比較，其余部分均以2021年監(jiān)測數(shù)據(jù)為研究對象。

2 結(jié)果與討論

2.1 顆粒物年變化特征

2017～2021年，永泰縣PM2.5、PM10年均值范圍分別為17～20 μg/m3、37～46 μg/m3，均達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3095-2012二級標(biāo)準(zhǔn)，尤其是2020年、2021年P(guān)M10年均值達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)（見圖1）。整體來看，2021年較2017年，PM2.5、PM10年均值均有降低，降幅分別為5.0%、9.3%。PM2.5/PM10（以下簡稱P值），各年變化范圍為0.37～0.51，2021年較2017年，上升4.3%，這主要由于PM10的降幅超過PM2.5，與近年來永泰縣重視環(huán)境空氣質(zhì)量，制定“大氣污染防控行動計劃”，推出“建筑工程施工揚塵防治方案”等密切相關(guān)。

圖1 顆粒物濃度及P值各年度變化趨勢

2.2 顆粒物季節(jié)變化特征

如圖2，永泰縣不同季節(jié)PM10、PM2.5濃度大小順序均為：冬季（12～2月）>春季（3～5月）>秋季（6～8月）>夏季（9～11月）。可能原因是夏季大氣對流強且降水量大，良好的擴散條件與沖刷稀釋作用降低了顆粒物濃度，同時高溫削減工地施工強度，從源頭上減少顆粒物產(chǎn)生；而冬季易形成逆溫層，污染物容易累積，且福州冬季盛行東北季風(fēng)，北方污染物易隨風(fēng)影響永泰。P值從大到小為：冬季>秋季>春季>夏季，除冬季P值超過0.5，其余季節(jié)均小于0.5，說明永泰縣冬季PM2.5對PM10濃度貢獻(xiàn)較PM2.5-10大，污染程度較重，這多是由于冬季大氣層穩(wěn)定，易導(dǎo)致粒子老化，提高PM2.5濃度。春季、夏季P值低可能由于生物源增多導(dǎo)致PM2.5-10占比[2]。

圖2 PM10、PM2.5濃度與P值不同季節(jié)的變化趨勢

2.3 顆粒物日變化特征

PM10時均值變化呈雙峰型（見圖3）。10時、20時出現(xiàn)峰值，5時、15時出現(xiàn)谷值，這與人類活動、氣象要素等關(guān)系緊密。如凌晨是休息時間，PM10處于低值區(qū)，5時后，人為活動開始逐漸增加，包括交通高峰、生產(chǎn)、生活等，PM10隨之升高。臨近中午時段，氣溫較高、大氣對流強，擴散條件佳，PM10濃度隨之下降。之后太陽輻射減弱、擴散條件變差、晚高峰出現(xiàn)，PM10濃度再次提升。20時后，人類活動減少，PM10濃度再次下降。PM2.5濃度變化與PM10相似，但由于濃度區(qū)間范圍僅為16～23 μg/m3，因此日變化曲線較為平緩，從趨勢看，可知其也與人類活動及氣象條件等相關(guān)。

圖3 PM10、PM2.5濃度與P值小時變化趨勢

從日變化看，P值日均值為0.50，PM2.5與PM2.5-10對PM10濃度的影響力基本持平。早晚高峰，P值變化趨勢完全不同：早高峰6～9時，P值下降；17～19時為晚高峰，P值上升。這可能是由于，早高峰時段車輛行駛導(dǎo)致二次懸浮的PM2.5-10在空氣中的比例上升[3]，而晚高峰時段主要受汽車尾氣及居民做飯、餐飲店排放的油煙等共同影響導(dǎo)致PM2.5占比上升，從而使早晚高峰期P值呈現(xiàn)相反的變化趨勢。在中午前后，P值有所上升，并基本維持在0.49左右，這可能由于中午太陽輻射增強，光化學(xué)反應(yīng)加快，PM2.5生量增加。

3 顆粒物與氣象條件的相關(guān)性

如表1所示，全年來看，顆粒物與氣溫、濕度均為負(fù)相關(guān)。濕度主要通過促進(jìn)顆粒物凝聚水分，增加重量，加大沉降速率，導(dǎo)致其濃度降低。氣溫則通過升溫，提高分子間運動速率，使大氣擴散條件變佳，從而降低顆粒物濃度。從不同季節(jié)看，夏季顆粒物與氣溫呈正相關(guān)，主要考慮由于太陽輻射強、氣溫高提升了光化學(xué)反應(yīng)速率，有利于生成二次粒子。秋季顆粒物與相對濕度無顯著相關(guān)性，可能受其它氣象條件或秸稈燃燒等因素影響，削弱了二者的負(fù)相關(guān)性。從表2也可以看出，當(dāng)氣溫[4.3 ℃，30 ℃），相對濕度[50%，98.3%]時，各區(qū)間范圍內(nèi)的顆粒物均值隨氣溫、相對濕度的升高而降低。當(dāng)氣溫從[25 ℃，30 ℃）上升至[30 ℃，32.1 ℃]，相對濕度從[50%，60%）下降至[42.3%，50%），顆粒物均值大小變化趨勢與二者相同，這可能由于樣本數(shù)量少造成統(tǒng)計誤差，也可能受其它氣象要素或排放源變化等影響。

表1 PM10、PM2.5與氣溫、濕度相關(guān)系數(shù)匯總

表2 氣溫、濕度不同取值范圍內(nèi)顆粒物均值及樣本個數(shù)

4 PM10、PM2.5與SO2等大氣污染物的相關(guān)性

表3可知，PM2.5與PM10全年及各季節(jié)日均濃度均顯著相關(guān)，特別是春、秋兩季及全年二者相關(guān)系數(shù)均為0.9左右，說明二者來源可能相同。從全年看，SO2與顆粒物相關(guān)性最弱?？赡茉蚴荢O2主要通過非均相與均相反應(yīng)，形成硫酸鹽提升顆粒物濃度[4]，而永泰縣SO2濃度長期處于低值，年均值僅為5 μg/m3，對顆粒物貢獻(xiàn)較小。PM2.5、PM10與CO的相關(guān)系數(shù)范圍為0.3～0.5，表明PM2.5、PM10與CO的同源性較低。NO2與顆粒物呈中度相關(guān)，這與汽車尾氣排放的NOX有關(guān)，NOX是產(chǎn)生二次粒子的重要前體物，對顆粒物具有一定貢獻(xiàn)。O3與顆粒物呈正相關(guān)，這可能是O3與顆粒物均受二次污染物影響，且O3可提升大氣氧化能力，利于二次粒子轉(zhuǎn)化，從而提高PM2.5濃度[5]。分季節(jié)看，污染物各季節(jié)的相關(guān)系數(shù)均有差異，多是受氣象條件、污染物排放源、外來傳輸程度不同等影響。如夏季受氣溫、日照等影響，光化學(xué)反應(yīng)強烈；秋季易受生物質(zhì)燃燒影響；春季考慮自然源作用；冬季則與外來污染物、燃放煙花爆竹、逆溫層等有關(guān)。

表3 PM2.5、PM10與其它四項大氣污染物間的相關(guān)系數(shù)匯總

5 空氣污染日分析

以2021年2月11日15時至12日15日的監(jiān)測數(shù)據(jù)為研究對象，11日為除夕，根據(jù)傳統(tǒng)習(xí)慣，燃放煙花爆竹一般會集中出現(xiàn)在11日夜間至12日凌晨。期間PM2.5、SO2最高值出現(xiàn)在2月12日2時，分別為755 μg/m3、62 μg/m3，PM10峰值出現(xiàn)在2月12日3時，為610 μg/m3（見圖4）。污染物高值與燃放爆竹的時間相符，由此可判斷本次污染類型為突發(fā)型[6]。日均P值為0.76，尤其在AQI>100的時段，PM2.5與PM10濃度甚至出現(xiàn)倒掛，P值均值為0.92，遠(yuǎn)高于永泰縣年均值，可見煙花爆竹產(chǎn)生PM2.5居多。分站點看，城南小學(xué)與上馬路站顆粒物變化趨勢相似，12日上馬路AQI（162）>城南小學(xué)AQI（114），上馬路P值（1.08）>城南小學(xué)P值（0.90）。兩站點呈現(xiàn)上述差異，主要由于城南小學(xué)附近有大片農(nóng)田，且周邊多為低矮民房，而上馬路高層建筑居多。就擴散條件而言，城南小學(xué)站優(yōu)于上馬路站，但城南小學(xué)較優(yōu)的環(huán)境條件并不足以有效降低顆粒物對城區(qū)空氣帶來的負(fù)面影響，12日兩個站點的空氣質(zhì)量均屬于輕度污染。從氣象條件看，當(dāng)日風(fēng)力一級，無降水，氣溫15.6 ℃，相對濕度83.2%。由前文可知，濕度高可降低顆粒物濃度，低溫不易使顆粒物擴散，但考慮此次為突發(fā)型污染，氣溫與濕度對顆粒物影響較小。相關(guān)研究表明，風(fēng)速具有稀釋擴散和輸送大氣污染物的作用，一般情況，高風(fēng)速能有效促進(jìn)顆粒物擴散[7]；降水通過濕沉降作用降低顆粒物濃度，降水日顆粒物濃度較零降水日低30%以上[8]，而12日的降水量、風(fēng)速均處于低值，可見就永泰城區(qū)而言，短時燃放煙花爆竹，在無降水、低風(fēng)速等不利氣象條件下，空氣質(zhì)量超標(biāo)風(fēng)險高，需做好大氣污染防治工作。

圖4 2021年2月11日15時至12日15時，SO2、PM10、PM2.5濃度及P值趨勢變化

6 結(jié)語

（1）與2017年相比，2021年永泰縣PM2.5、PM10年均值降低，P值升高，主要源于顆粒物相關(guān)防治措施得以實施，且PM10的降幅大于PM2.5。不同季節(jié)PM10、PM2.5濃度從大到小均為：冬季>春季>秋季>夏季，P值為：冬季>秋季>春季>夏季，冬季污染程度較高。PM2.5、PM10日變化趨勢呈雙峰型，PM2.5、PM2.5-10對PM10的貢獻(xiàn)相當(dāng)。

（2）從全年看，氣溫、濕度與顆粒物均呈負(fù)相關(guān)，SO2、NO2、CO、O3分別與PM2.5、PM10，PM2.5與PM10之間均呈正相關(guān)。其中PM2.5、PM10高度相關(guān)，二者來源可能相同；SO2與顆粒物相關(guān)性最弱，對顆粒物貢獻(xiàn)不大；顆粒物與CO具有較低同源性；NO2主要通過汽車尾氣影響顆粒生成；顆粒物與O3正相關(guān)，源于O3氧化能力強，利于二次顆粒物產(chǎn)生。不同季度各要素間相關(guān)系數(shù)有差異，多是受氣象條件、污染物排放源、外來輸入程度不同等影響。

（3）春節(jié)期間短時間燃放煙花爆竹產(chǎn)生的顆粒物，在不利氣象條件下，易致空氣質(zhì)量超標(biāo)，應(yīng)及時采取污染防治措施。

建議督促工地嚴(yán)格落實“六個100%”，建立揚塵污染日常巡查機制，并運用揚塵在線監(jiān)控系統(tǒng)，對城區(qū)工地實行差異化監(jiān)管，有效防治工地?fù)P塵污染；推進(jìn)相關(guān)車輛加裝定位系統(tǒng)，確保平車出場，科學(xué)規(guī)劃行駛時間與路線，避免或減少渣土車途經(jīng)縣中心城區(qū)。同時化城市道路保潔工作。做好重點區(qū)域保潔作業(yè)，確保道路干凈、無揚塵，特別是容易出現(xiàn)揚塵污染的時間段，應(yīng)增加主次干道沖洗頻次，同時重視環(huán)衛(wèi)工人管理，嚴(yán)禁焚燒垃圾行為。還要強餐飲油煙污染整治。合理規(guī)劃城區(qū)餐飲經(jīng)營區(qū)，在集中區(qū)域設(shè)置專用煙道，配套建設(shè)油煙凈化設(shè)施，確保油煙達(dá)標(biāo)排放，同時嚴(yán)禁露天燒烤行為。積極做好禁燃限放煙花爆竹宣傳工作，維護“永泰藍(lán)”。