区域PM2.5污染特征及影响因素研究

张鹏妍 黄金香 孙欢欢

(河南油田技术监测中心，河南 南阳 473132)

区域PM2.5污染特征及影响因素研究

张鹏妍 黄金香 孙欢欢

(河南油田技术监测中心，河南 南阳 473132)

通过对区域环境空气中PM2.5的采样监测，分析了区域PM2.5的时间变化特征及温度、湿度、风速对其质量浓度产生的影响，并对PM2.5与PM10污染水平及关系进行了研究，得出了一些有意义的结论。

PM2.5，气温，湿度，风速，PM10

0 引言

随着经济社会的快速发展，以煤炭为主的能源消耗大幅攀升，机动车保有量急剧增加，经济发达地区NOx和VOCs排放量显著增长，O3和PM2.5污染加剧。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。我国对大气颗粒物的研究仍主要集中在总悬浮颗粒物(TSP)和可吸入颗粒物(IP)，而对PM2.5则研究甚少。目前，对细微颗粒物PM2.5的研究已成为国际上大气污染研究领域的热点和前沿。

1 采样与分析

1.1 监测方法与仪器

采样点设在某区域中心，其属于商业、交通、居民混合区。监测方法采用β射线法。为保证监测效率和结果准确性，根据现有条件，仪器采用LD-5C微电脑数字粉尘仪。该仪器是以激光为光源的光散射式快速测尘仪，有多种切割器可供选择，内置滤膜采样装置，仪器可在连续监测空气中颗粒物的同时收集粉尘样品，以便进行成分分析和运用滤膜称重求出质量浓度转换系数K值。该仪器可直读质量浓度mg/m3，具有独特的光路自清洗系统，避免粉尘对仪器核心部件——光学系统的污染。带有自校准系统，可有效消除仪器的系统误差，确保仪器有良好的稳定性和可靠性。

1.2 监测时间及频率

监测时间为2012年9月，每天监测4次，每次持续1 h。采样高度距地面约10 m。

2 结果与讨论

经监测分析，删除一些不正常监测数据之后，共取得100多个有效监测数据。监测结果表明，整个采样期间，PM2.5的日均值在0.059 mg/m3～0.368 mg/m3，平均值为0.131 mg/m3，与城市相当。以我国空气质量二级标准(GB 3095-2012)来衡量PM2.5水平，即日均值0.075 mg/m3来衡量PM2.5水平，超标倍数在0.01～3.91之间。

其原因可能为：1)9月下旬运动会的召开，致使人流量突然增多，机动车流量增大，尾气排放量增加；2)秋收到来之际，田头、道路两旁随意焚烧农作物秸秆，造成烟雾弥漫，环境大气污染。因此应制定相应的政策，杜绝秸秆、草木和废物的露天焚烧，减少碳黑和有机碳粒子的排放。

2.1 PM2.5浓度时间分布特征

环境监测站每天分4个时段，即8:00～9:00,11:00～12:00,17:00～18:00,20:00～21:00，对PM2.5浓度进行监测，结果见图1。

通过图1我们可以看出，在不同时间段监测到的PM2.5小时浓度值是不同的，呈现出早晚高，白天低的趋势，早上低于晚上，中午和下午污染较轻。

其原因为：1)早晚这两个时间段气温较低，较易产生逆温天气；2)早晚这两个时间段是采暖设施运行负荷较高、污染物的排放较强且机动车车流量最大、市民活动最频繁的时段，这就直接导致了PM2.5浓度的加剧。

2.2 PM2.5浓度与气象要素关系

2.2.1 温度与PM2.5浓度的关系

为了研究温度与PM2.5浓度的关系，在不同温度下对PM2.5进行监测，结果见图2。

由图2可以看出，PM2.5的质量浓度与日均气温呈负相关，即PM2.5的浓度随温度的增大而减小。这主要是由于：1)温度高，上下层空气的湍流得到加强，暖空气上升，垂直方向产生对流交换，有利于颗粒物的稀释扩散，使PM2.5的浓度低；2)气温降低，大气层相对稳定，不易产生对流交换，不利于颗粒物的稀释扩散，使PM2.5的浓度高。

2.2.2 湿度与PM2.5浓度的关系

湿度是表示在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽多少的物理量。不同湿度下PM2.5的质量浓度也不同，具体监测结果见图3。

从图3可以看到，PM2.5的质量浓度与日均湿度呈显著的正相关，即PM2.5的浓度随着湿度的增大而增大。这主要是由于：1)相对湿度越大，空气中含有的水汽越多，有利于大气中的颗粒物附着在水汽上，使得颗粒物质量浓度增加；2)由于空气湿度大的天气多存在逆温，逆温的出现使空气中的PM2.5聚集在一起，不易扩散，而且空气湿度大，容易形成雾罩，使颗粒物不易扩散。

2.2.3 风速与PM2.5浓度的关系

风速即空气流动速率，风速越大，单位时间内污染物被输送的距离越远、扩散面积越大。不同风速PM2.5浓度值也不同，具体监测结果见图4。

由图4可以看出，PM2.5的浓度与平均风速呈负相关，即PM2.5的浓度随相对风速的增大而减小。这主要是由于：1)污染物会在风的作用下被输送到其他地区，风速越小，越不利于细粒子的扩散和输送，这种水平输送和稀释冲淡的作用越弱，从而使得PM2.5的浓度越高。2)反之，风速越大，只要在不超过一定阈值范围内，对空气中颗粒物的输送和扩散能力越强，其与污染物混合的清洁空气量越多，从而使得PM2.5的浓度越低。

2.3 PM2.5与PM10污染水平及关系

PM2.5存在于PM10中，但是在不同气候条件下，ρ(PM2.5)/ρ(PM10)是不同的，它可能是受到气象条件，如气温、气压、湿度、风速等的影响，具体监测结果见图5。

由图5可知，平均状况下，ρ(PM2.5)/ρ(PM10)为0.46～0.55，说明细粒子，特别是粒径小于2.5 μm的超细粒子占了很大的比重，而对人体健康影响最大的恰恰是粒径在0.1 μm～2.5 μm间的粒子。它们对人群健康的影响既包括急性效应，也包括慢性长期效应，对老人、儿童及孕妇等的健康影响更为严重。因此，即使是在天高气爽的秋季，也不能忽视可吸入颗粒物对人体健康的影响。

3 结语

1)PM2.5小时浓度值呈现出早晚高，白天低的趋势，早上低于晚上，中午和下午污染较轻。

2)PM2.5的质量浓度与日均气温呈负相关，即PM2.5的浓度随温度的增大而减小。

3)PM2.5的质量浓度与日均湿度呈显著的正相关，即PM2.5的浓度随湿度的增大而增大。

4)PM2.5的浓度与平均风速呈负相关，即PM2.5的浓度随相对风速的增大而减小。

5)平均状况下，ρ(PM2.5)/ρ(PM10)为0.46～0.55。

[1] 洪 也，周德平，马雁军，等.沈阳地区PM10、PM2.5和PM1质量浓度的分析[J].环境科学与技术，2010(5)：233-234.

[2] 温新欣.济南市环境空气细颗粒物(PM10和PM2.5)污染特征研究[D].济南：山东大学硕士学位论文,2009:54-66.

[3] 李 凯.西安市南郊空气中PM2.5及其重金属污染特征研究[D].西安：西安建筑科技大学硕士学位论文,2009:26-30.

[4] GB 3095-2012,环境空气质量标准[S].

Study on pollution characteristics and influence factors of PM2.5

ZHANG Peng-yan HUANG Jin-xiang SUN Huan-huan

(HenanOilfieldTechnologyMonitoringCenter，Nanyang473132,China)

In this paper, by sampled the PM2.5 concentration of regional environmental air, analysed time variation of regional PM2.5 and the influence of temperature, humidity, wind speed, researched on the pollution level and the relationship between PM2.5 and PM10, and draws some significance conclusions.

PM2.5， temperature， humidity， wind speed， PM10

1009-6825(2014)03-0211-03

2013-11-19

张鹏妍(1983- )，女，硕士，助理工程师； 黄金香(1986- )，女，助理工程师； 孙欢欢(1985- )，女，助理工程师

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