太原采暖季霾和良天气下大气污染物的污染特征分析

李丽珍 刘 辉 曹 露

(中国辐射防护研究院，山西 太原 030006)

太原是典型的北方工业型城市，颗粒物污染严重，导致近年来采暖季霾天气的频繁出现。本文在观测期内，将空气污染级别为Ⅴ级、污染情况为重度污染的天气(共计8 天)和空气污染级别为Ⅱ级以上、污染情况为良的天气(共计8 天)的进行对比分析。分析太原霾天气时大气污染物的组成特征，对于了解霾天气污染特征及有效控制太原霾天气具有重要意义。

1 大气污染物质量浓度

由表1 可知PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO 和O3的小时浓度质量浓度霾天气分别是良天气下3.42 倍、5.76 倍、3.56 倍、1.92 倍、2.16 倍和0.54 倍。表明在霾天气时除O3外，其它污染物浓度均明显升高，且PM2.5的增加最为明显，霾天气是良天气的5.76 倍。而O3在良天气时质量浓度较高，霾天气时质量浓度较低。

表1 霾天气污染物各污染物小时质量浓度水平 μg·m－3

表2 良天气污染物各污染物小时质量浓度水平 μg·m－3

2 浓度百分比分析

图1 和图2 分别为霾天气和良天气时各污染物的质量浓度百分比。

图1 霾天气污染物质量百分比

图2 良天气污染物质量百分比

由图1 和图2 可以看出在无论在霾天气还是良天气，PM10是主要污染物，所占百分比均大于30%，但在霾天气时PM2.5浓度百分比明显高于良天气，表明霾天气时PM2.5污染严重。SO2无论霾还是良天气浓度百分比差别不大。而NO2在良天气时为百分比11.92%，明显高于霾天气的7.15%，表明霾天气时NO2更易转化形成二次气溶胶。良天气时CO 和O3的百分比高于霾天气。尤其是O3在良天气时百分比为13.35%，而在霾天气时为2.23%。与霾天气相比良天气时O3较少的参与了二次气溶胶的转化，在污染物中比重显著升高。

3 不同天气PM2.5与PM10比值

将同一天内霾天气和良天气时的PM2.5与PM10的比值进行了分析，霾天气时PM2.5/PM10的范围为0.64～0.71，而良天气时PM2.5/PM10的范围为0.33～0.51，表明在霾天气时PM2.5在PM10中所占比例较高，而且全天24 小时内比值变化趋势较为缓和，在午夜1:00 和上午10:00 时份额最高为0.71。而良天气时在18:00 和23:00 时PM2.5在PM10中份额最大为0.51，说明不同天气时PM2.5的转化机制完全不同。

图3 同一天内不同天气PM2．5与PM10比值变化趋势

4 不同天气时相关性分析

将霾天气和良天气时PM2.5的全天小时质量浓度与PM10、SO2、NO2、CO 和O3全天小时质量浓度进行相关性分析。分析结果表明在霾天气PM2.5与各污染物的相关性排序为PM10＞CO＞SO2＞O3＞NO2。良天气时M2.5 与各污染物的相关性排序为PM10＞O3＞SO2＞CO＞NO2。分析发现无论是霾还是良天气，PM2.5和PM10的相关性最好，相关系数均大于0.8，PM2.5与NO2的相关系数最差均小于0.01。除O3外，霾天气时PM2.5与PM10、CO、SO2和NO2的相关系数均高于良天气，表明在霾天气时这些污染物更易转化形成PM2.5。而良天气时O3与PM2.5的相关系数略高于霾天气，但不管哪种天气，二者的相关系数均大于0.7，表明O3与PM2.5的形成有着密切的关系。

5 结 论

(1)在霾天气时除O3外，其它污染物浓度均明显升高，且PM2.5的增加最为明显，霾天气是良天气的5.76 倍。表明霾天气时PM2.5污染严重。

(2)无论在霾天气还是良天气，PM10是主要污染物，所占百分比均大于30%，表明太原市采暖季颗粒物污染严重。良天气和霾天气时NO2在污染物百分比中差别较大，霾天气时NO2更易转化形成二次气溶胶。

(3)将同一天内霾天气和良天气时的PM2.5与PM10的比值进行了分析，结果表明在霾天气时PM2.5在PM10中所占比例较高，全天24 小时内比值变化趋势较为缓和。而良天气时PM2.5在PM10中份额波动起伏相对较大，说明不同天气时PM2.5的转化机制完全不同。

(4)将霾天气和良天气时PM2.5的全天小时质量浓度与PM10、SO2、NO2、CO 和O3全天小时质量浓度进行相关性分析。分析结果表明无论是霾还是良天气，PM2.5和PM10的相关性最好，PM2.5与NO2的相关性最差。O3与PM2.5的相关系数均大于0.7，表明O3与PM2.5的形成有着密切的关系。

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