淄博市SO2与PM10垂直空间变化规律及其相关性分析

边志明 张蕾 王信梧

（淄博市环境监测站 山东淄博 255040）

淄博市SO2与PM10垂直空间变化规律及其相关性分析

边志明 张蕾 王信梧

（淄博市环境监测站 山东淄博 255040）

本文对淄博市环境空气中主要污染物SO2和PM10在不同高度的浓度值进行分析，找出污染物垂直空间分布规律；并利用SO2和PM10日均浓度值分析两者之间的相关性，为淄博市环境空气质量进一步控制治理提供一定依据。研究结论如下: 淄博市垂直空间SO2、PM10浓度变化基本呈随高度增加而逐步降低趋势；同时 SO2和PM10浓度呈现较为明显的相关性。为进一步改善淄博市环境空气质量，不仅要在城市规划中充分考虑给城区以自然通风通道，增加城市对污染物扩散稀释的能力，而其要在开展针对建陶、水泥等行业专项行动，降低工业粉尘排放，加强对城区内市政、房地产建筑工地的监督管理，减少道路和建筑扬尘的同时，加强对SO2排放企业尤其燃煤企业的监管力度，控制SO2排放量，也会相应的进一步降低PM10浓度。

SO2；PM10；垂直空间；相关性

空气是人类最为宝贵的资源，一个地方空气质量的好坏是评价一个城市生态环境的重要指标。作为一个依托资源开发而兴起的老工业城市，随着近年来淄博市经济的高速发展，一方面为淄博创造了大量的物质财富，改善了人们的生活，而另一方面，随着工业能源的种类及消耗数量的不断增加，又向自然环境排放出大量的废气，使污染物的排放量不断增加，污染范围不断扩大，大气结构性污染凸显，空气质量下降，这将会对人民健康产生较大的影响。

淄博市能源消耗以煤炭为主，同时城区周围又分布着数量众多的石油化工企业，根据淄博市的能源结构、大气污染物组成来划分，淄博市的大气污染从全局来看属于混合型，以煤烟型为主，石油型为辅，主要污染物为PM10、SO2。本文拟从垂直空间对PM10、SO 两项污染物的浓度变化趋势以及两者之间的相关性进行分析，为淄博市环境空气质量的控制治理提供一定依据。

1 采样与数据

1.1 采样

采样地点设置在监测站院内；SO2采用自动监测仪器分别于10米、15米、20米、25米和30米5个高度进行监测；PM10采用人工采样，设5个采样点，中间点位高度间隔3.3米，5个采样点高度依次为2.8米、6.1米、9.4米、12.7米、16.0米和19.3米，数据见表1。

表1

图1 垂直度SO2浓度的变化趋势

图2 垂直高度PM10浓度的变化趋势

1.2 垂直空间SO2、PM10浓度变化趋势分析

1.2.1 垂直空间SO2浓度变化趋势分析

如图1所示：随着高度的升高SO2浓度逐步降低，15米处的浓度比10米处的降低了1.8%，20米处的浓度比15米处的降低了3.0%，25米处比20米处降低了8.2%，30米处的浓度比25米处的降低了10.3%，越往高处其浓度越低。这说明在一个区域的垂直空间中SO2浓度会随着高度的增加而降低。

1.2.2 垂直空间PM10浓度变化趋势分析

如图2所示：PM10在起始高度2.8米处的浓度值较低，在6.1米处浓度达到5个采样点中的峰值，而后随着高度的增加PM10浓度逐步降低。这说明在一个区域的垂直高度中PM10整体变化规律是其浓度随着高度的增加而降低。

1.3 垂直空间SO2、PM10浓度变化原因分析

1.3.1 垂直空间SO2浓度变化原因

SO2在低空中的浓度偏高是由于监测点附近小型企业锅炉直接燃煤并低空排放，监测点附近的餐饮、居民生活等零散生活低矮源的影响， 熏烟现象的影响（在逆温层从地面向空中消失过程中，会发生熏烟现象，此时污染物的落地浓度最大），以及低空中的SO2受气流被建筑物阻挡而不易扩散等原因所致，而随着高度的升高气流对流速度的加快，加快了SO2的扩散和迁移，从而形成了SO2浓度随着高度升高而降低的变化趋势。

1.3.2 垂直空间PM10浓度变化原因

影响PM10的污染源主要为地面扬尘，根据淄博市颗粒物源解析结果，PM10中地面扬尘占50%以上，尤其是道路扬尘、建筑工地道路扬尘数量较大，当地面扬尘被车辆或自然风带动时，会因气流对流速度的突然加快而迅速上升，扬尘中质量较轻的微小颗粒物会随气流的停滞悬浮在一个较高的高度空间，而随着高度的上升，所能上升悬浮在更高空间的颗粒物含量会越来越少，并且监测点附近的餐饮、居民生活等零散生活低矮源也会直接排放到一个较高空间，加之高空中气流受建筑物阻挡因素的减小，有利于颗粒物的扩散和迁移，因而形成了PM10在低空间的浓度较小，在略高空间的浓度增加，进而随着高度的升高而逐步降低的变化趋势。

2 SO2和PM10之间相关性分析

数据采用淄博市2011年日均值作为研究对象，以前一天数据作为基点计算当天SO2和PM10的浓度变化幅度，监测数据和变化幅度见表2。

据关研究，大气中污染物之间存在相互作用，大气中的SO2会被颗粒物吸附富集和传递，颗粒物表面的三氧化二铁、三氧化二铝 、二氧化锰等金属氧化物和活性炭等起催化作用,会使附着的SO2很快形成硫酸盐，如在活性炭表面上SO2的氧化速率可高达每小时30%，不过随着反应产物的积累，颗粒物就失去表面活性中心，逐渐达到饱和状态，使这种氧化过程停止下来，但是空气中含有的NO和HC，在太阳光照射下会产生OH、CHO等自由基，这些自由基也会大大加速SO2的均相氧化，而O和HO等将在云、霾、雾和颗粒物表面的水膜中与溶解在其中的SO2起强烈的液相氧化作用，从而大大加速SO2的氧化。因此二氧化硫在干燥洁净的大气中的滞留时间要远远大于当空气中粉尘较大、湿度较大时的滞留时间。而淄博市空气中颗粒物浓度较高，且根据行业特点，颗粒物中富含铁、锰、铝的氧化物以及其它碱性物质，非常有利于二氧化硫的转化。因此在一个固定空间中，考虑到每天SO2的排放量不固定的情况下，当PM10浓度下降时会促使SO2浓度上升或SO2浓度下降幅度小于PM10的下降幅度；当PM10浓度上升时会促使SO2浓度下降或SO2浓度上升幅度小于PM10的上升幅度。而如上面SO2和PM10浓度变化幅度对比图所示，淄博市SO2和PM10浓度大部分天数的相关性是比较符合以上所述规律的，这也是导致淄博市二氧化硫浓度升高的一个重要原因，但是也有部分天数的浓度变化不符合所述规律，这说明淄博市每天的污染物排放量是不稳定的。

表2 SO2 和PM10日均浓度及变化幅度

续表

图3 SO2和PM10浓度变化幅度对比图

3 研究结论

淄博市垂直空间SO2、PM10浓度变化基本呈随高度增加而逐步降低趋势；同时SO2和PM10浓度呈现较为明显的相关性。因此，为进一步改善环境空气质量，不仅要在城市规划中充分考虑给城区以自然通风通道，增加城市对污染物扩散稀释的能力，而其要在开展针对建陶、水泥等行业专项行动，降低工业粉尘排放，加强对城区内市政、房地产建筑工地的监督管理，减少道路和建筑扬尘的同时，加强对SO2排放企业的监管力度。尤其燃煤企业，几乎所有的烟尘排放源于此（占到总悬浮颗粒物污染的一半以上），抓好SO2排放大户电力行业和城区内部的集中供热锅炉，控制SO2排放量，也会相应的进一步降低PM10浓度。

［1］ 顾勇国，上海市市区、郊区NO2、SO2和PM10的时空变化规律及性关系分析．

［2］ 李太山等．城市环境空气中颗粒物污染特征分析．

Zibo SO2and PM10Vertical Space Variation Rules and PM10and SO2Correlation Analysis

BIAN Zhiming ZHANG Lei WANG Xinwu
(Zibo Environmental Monitoring Centre, Shandong Zibo 255040)

The main pollutants in zibo city environment air SO2and PM10at different height of chroma value analysis, fi nd out the vertical distribution law; And by using SO2and PM10average daily density between correlation analysis, the air quality in zibo city environment for further control government provide certain basis.

SO2; PM10; The vertical space; Correlation

X834

A

1673-288X（2012）04-0080-04

边志明,工程师,主要研究方向为环境监测