太原市采暖季PM2.5的污染特征分析

(中国辐射防护研究院，山西 太原 030006)

本文利用太原市环境监测中心站公布太原市2013年12月3日至2014年3月15日采暖期间PM2.5和其它污染物(PM10、SO2、NO2、CO和O3)逐时监测数据，分析了采暖季PM2.5的月、日以及时的浓度水平和污染特征，以及与其它污染的相关性。

1 数据的获取

从太原市环境监测中心站的网站上收集了市环境监测中心站公布的PM2.5和其它污染物(PM10、SO2、NO2、CO和O3)的实时监测数据。数据选取时段为2013年12月3日至2014年3月15日，获得PM2.5和其它污染物.的小时浓度数据各2016个。

2 采暖季PM2.5的浓度分析

2.1 PM2.5小时、日及月浓度

太原市采暖季PM2.5小时浓度和日均浓度的最大值和最小值以及月均浓度见表1。

表1 太原市采暖季PM2.5浓度统计结果

由表1可以看出太原市采暖季PM2.5小时浓度最小值出现在2014年3月为9μg/m3，小时浓度最大值出现在1月份为364μg/m3。采暖期日均浓度的最小值出现12月为19μg/m3，日均浓度最大值出现2月份为296μg/m3，月均浓度的最小值出现在3月份为66μg/m3，最大值出现在2月份为97μg/m3)，采暖季的月日均浓度值为87μg/m3。

2.2 采暖季PM2.524h日变化

从PM2.5日变化规律图可以看出，PM2.5日变化规律呈双谷单峰趋势，浓度低谷分别出现在早上5∶00～6∶00和下午16∶00～17∶00。曲线从午夜至上午5∶00点一直呈下降趋势，6∶00至上午11∶00呈上升状态，11∶00至15∶00又呈下降以后一直呈上升势。15∶00到午夜小时浓度不断上升。早上6∶00出现上升可能与人们开始上班的活动有关，晚上PM2.5小时浓度的上升与晚上采暖加强有关。

图1 PM2.5 24h小时浓度变化规律图

3 PM2.5与PM10的相关分析

3.1 PM2.5与PM10的比值

将同一天PM2.5和PM10的日均浓度进行比值分析，结果表明PM2.5与PM10的比值在0.30～0.77之间，采暖季PM2.5/PM10的均值为0.58。

3.2 PM2.5与PM10的相关性分析

将PM2.5和PM10逐日小时平均浓度数据(时间段为0～23∶00)做相关分析。根据最小二乘法对采暖季的PM2.5做回归方程，PM2.5与PM10采暖季的相关系数为0.925，得到线性方程PM2.5=0.500x+8.121，说明PM2.5与PM10相关性显著。二者的污染来源有很大的一致性，但并不完全相同，冬季采暖对二者均有贡献，但PM2.5又存在二次气溶胶的转化。

图2 PM2.5与PM10的相关性分析图(μg·m-3))

4 PM2.5与其它污染物分析

4.1 相关性分析

将PM2.5与SO2、NO2、CO和O3逐日小时平均浓度数据(时间段为0～23∶00)做相关分析。根据最小二乘法对采暖季的PM2.5做回归方程，PM2.5与SO2、NO2、CO和O3采暖期的相关系数分别为0.565、0.001、0.480和0.326，在这四种污染物中PM2.5与SO2的相关性最高，PM2.5与NO2的相关性最差明，表明SO2浓度较高时，更易转化成PM2.5，而NO2的浓度较高时未必能够转化成PM2.5，NO2转化成PM2.5与其它转化条件有着密切的联系。PM2.5与CO有相关性，但相关系数不高，表明二者的转化反应机制不停。PM2.5与O3的相关系数为0.326，从图6可以看出随着O3浓度的降低PM2.5的浓度增大，表明O3参与了PM2.5的二次转化过程。

图3 PM2.5与SO2的相关性

图4 PM2.5与NO2的相关性

图5 PM2.5与CO的相关性

图6 PM2.5与O3的相关性

4.2 同日小时浓度变化趋势

将采暖期同日的24小时内的PM2.5、SO2、NO2、CO和O3的小时平均浓度做全天的变化趋势分析，由图7可知PM2.5与SO2的变化趋势一致，而PM2.5与O3呈相反趋势，NO2和CO全天内的变化趋势较为缓和，浓度起伏变化不是很大。

图7 PM2.5与其它污染同日24日内的变化趋势图

5 结 论

(1)采暖季PM2.5的小时浓度为9～364μg/m3。采暖期日均浓度范围为19～296μg/m3，采暖季的月日均浓度值为87μg/m3。

(2)PM2.5日变化规律呈双谷单峰趋势。

(3)PM2.5与PM10的比值在0.30～0.77之间，采暖季PM2.5/PM10的均值为0.58。

(4)PM2.5与PM10的相关系数最高为0.925，表明二者有较好的相关性，但PM2.5又存在二次气溶胶的转化。

(5)同日内小时浓度PM2.5与O3呈相反趋势。