合肥市PM10时空分布特征分析及控制对策

吴 康，朱 余，郑志侠，汪家权

（1.合肥工业大学 资源与环境工程学院，安徽 合肥230009；2.安徽省环境监测中心站，安徽 合肥230022；3.安徽省环境科学研究院大气环境研究所，安徽 合肥230022）

1 引言

近年来，在全国各地多有发生的雾霾天气，一直是人们所关心的焦点。雾霾天气是一种大气污染状态，是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表达。其中PM10和PM2.5等大气颗粒物是造成雾霾天气的主要元凶。PM10（可吸入颗粒物）是指悬浮在空气环境中的空气动力学当量直径＜10μm的大气颗粒物［1］。在大气环境中，PM10及PM2.5浓度的增加会使人类诱发呼吸道疾病的概率上升，还能吸收可见光波，使大气的能见度降低，产生很多空气环境问题。

国家环境保护总局在《城市空气质量日报技术规定》中要求全国各省份的重点城市从2000年起需要陆续开展PM10的日报和预报工作。合肥市作为安徽省的省会城市，积极响应国家政策，合肥市的环境监测中心站从2000年起即开始了对PM10的日常监测工作［2］。

本文以安徽省合肥市2013年度PM10的监测数据为标准，相关空气质量标准作为参考数据，探寻合肥市空气环境中PM10的时间与地域分布特征，及不同环境条件对PM10浓度的影响，并提出相关控制对策，为政府环保部门控制PM10污染提供意见。

2 合肥市PM10污染现状及地域分布特征

合肥市位于安徽省中部，总面积11408.48km2，地处长江、淮河两大水系之间，是安徽省的省会和全省政治经济文化中心。属于亚热带湿润季风气候，四季分明、气候温和、雨量适中，对全省乃至我国中东部地区的天气气候具有很高的参考价值［3］。

选取合肥市5个空气监测站点：明珠广场，董铺水库，高新区子站，琥珀山庄，长江中路的历史监测数值。通过对历史数据的科学分析，得出合肥市PM10的地域分布现状。

2.1 数据来源

本文数据来自合肥市各环境监测站点的实时监察数据。每个监测点的PM10数据均由TEOM自动监测仪测得，设备由技术人员定期标定并及时维修保养，年有效监测数据捕获率超95%，因此，本文的数据是准确有效的。

2.2 PM10地域性差异分析

2013年合肥市5个环境监测站点对合肥市PM10的监测数据见图1所示。

图1 合肥市PM10浓度地域性差异

（1）PM10整体水平分析：其中合肥市的5个监测点的年均PM10浓度值处于80～120μg/m3范围内，其中除了董铺水库外，其他4个监测点的年均PM10浓度值均大于100μg/m3，对于人体身体健康有一定的威胁。

（2）PM10地域差异分析：从数据来看，其中董铺水库的PM10浓度值最低，琥珀山庄浓度值相对较低，高新区、明珠广场和长江中路监测站点的PM10浓度值最高。其主要可能是因为长江中路和明珠广场位于合肥市的交通商业繁华区，交通极其发达，物流便利，人流量很大，汽车尾气等排放量较高，对污染物的排放也较多，导致PM10的浓度值较高；高新区是企业集中所在地，功能区划为工业区，污染物排放较多，也导致PM10的浓度值较高；而董铺水库处于合肥市郊区，人口密度和车流量低，人工环境少，所以污染物浓度较低；琥珀山庄为市民居住区，商业与交通相对稀疏，导致PM10浓度不高。分析结果初步显示，车流量、工业生产等人为活动会导致污染物排放量的增加，从而影响到PM10浓度的升高。

3 合肥市PM10时间特征分析

3.1 季节性浓度差异分析

选取合肥市5个监测站点的PM10监测数据进行季节性分析，具体数据见表1所示。

表1 2003年度合肥市5个监测点四个季度PM10均值 μg/m3

合肥市PM10监测数据显示：第一季度PM10监测的平均浓度为104μg/m3，第二季度PM10监测平均浓度为81μg/m3，第三季度 PM10监测平均浓度为126μg/m3，而到第四季度抽样平均浓度则高达145μg/m3。数据显示合肥市第二季度的PM10平均浓度相对较低，处于50～100μg/m3这个范围内，空气质量良好；而第一、三、四季度的PM10平均浓度都大于100μg/m3，处于污染的范围内，对人体的危害较大，空气环境质量令人堪忧。

造成合肥市PM10季节性浓度差异的原因分析如下。

合肥地处华东地区，江淮流域，巢湖湖畔，受亚热带季风气候影响较大，夏天的降水量非常丰富。而丰富的降水能够有效地对空气中污染物进行明显的冲刷作用，能显著降低空气中的PM10等污染物的浓度，洁净空气。同时夏季由于日照充足，气温高，太阳辐射强烈，风速比春、冬季节大很多，空气对流与湍流强烈，逆温现象出现较少，PM10等大气污染物不易堆积，扩散现象明显，也是导致PM10浓度降低的原因之一［4］。

由于秋冬季节和春季的气温较低，会使人们大量使用空调、地暖等取暖设备。由于煤炭、电力等能源的大量适用，使PM10的排放量增加，导致PM10的浓度相应增大。

由于季节性气候条件限制，合肥市春季、秋季和冬季的空气湿度较大，这种情况对雾霾天气的发生有着促进作用，也导致了空气中的PM10浓度的上升。

3.2 不同月份PM10浓度差异分析

通过对合肥市PM10和5个监测点位PM10的月浓度平均值数据的收集比较，得出在不同月份PM10的浓度差异，具体结果见表2所示。

表2 合肥市PM10月份浓度差异对比 μg/m3

由表2可以看出，每个月份PM10的平均浓度值都是不同的。其中一月、十月、十一月和十二月的PM10浓度值远超过其他月份。而二、三、四、五月份浓度值差距不大，六、七、八、九月份的PM10浓度值最低，在良的范围以内，空气质量良好。对人体基本无危害。

其可能原因分析如下。

一月、十月、十一月和十二月几个月份合肥市的气温较低，对能源消耗量较大，汽车等交通工具都会开启空调等保暖设备，加大能源消耗和污染物的排放。在加上这几个月份空气较为潮湿，风速相对较小，不利于污染物的稀释扩散，PM10等污染物容易富集，导致PM10的平均浓度值较高，危害人体健康。

六、七、八、九月等月份正直合肥市的夏、秋季节，受亚热带季风气候等的影响，合肥市的降雨量较大，对空气中的PM10等污染物起到了很好的冲刷作用。再加上夏季合肥市的平均风速较大，对污染物的扩散和稀释起到很好的促进作用。这样就导致了PM10浓度值的降低［5］。

二、三、四、五月份处于冬夏之间的春季，空气湿度气候较冬天低，比夏天高，降雨也比冬季低、夏季高，这样就导致了这几个月份空气中PM10等污染物的平均浓度值比一月、十月、十一月和十二月等月份高，又比六、七、八、九月等月份低的现象。

3.3 小时浓度差异分析

选取2013年合肥市PM10年度小时平均值作为研究对象，探究PM10小时均值变化情况。合肥市PM10年度小时均值变化情况见图2所示。

图2 合肥市PM10小时平均浓度变化

合肥市区的PM10小时浓度变化呈现出较为明显的双峰形状，表现为白天浓度较低，晚上17点以后浓度急剧升高的特点。主峰高在晚上8～10点时间段，次峰高在上午8～9点时间段。造成PM10分布的主要原因是气象因素和交通因素。从图2可以看出，从凌晨1点到早上6点，PM10的浓度一直维持在一个较为平缓的水平，因为此时的人类活动变少，气象条件稳定。在早上6点以后，对流层低层气温较低，易产生逆温层，导致大气污染物的扩散受到影响，底层大气污染严重，且随着上班高峰的到来，人类活动、机动车行驶等开始活跃，PM10的质量浓度开始升高，在早上8～9点出现了一个较为严重的污染峰值区间；10点以后，由于气温的升高、上班交通高峰过去、大气扩散情况的好转，PM10的质量浓度不断下降。在白天由于气象条件较好，PM10总体浓度值维持在一个较低的水平。到了晚上8～10点的时间段，由于气象条件的变差，人类活动、汽车行驶等的加剧，PM10的质量浓度值随之升高，并出现了另一个峰值。

4 合肥市PM10污染影响因素分析

据吴虹、张彩艳［6］等的研究表明，城市扬尘、煤烟尘、机动车尾气等对PM10的贡献率很高，分别达到了28.7%、17.2%和11.6%。茆长荣、尚广萍［7］等的研究也表明城市的气象条件、下垫面性质等也对大气污染物PM10有很大的影响。

结合本文上述研究，分析得出对PM10污染的影响因素主要表现在以下几个方面。

（1）污染源对污染物的排放。包括汽车尾气、工业锅炉、工业窑炉、家用电器排放、秸秆燃烧、化肥使用、畜禽养殖等人类活动排放放出较多的PM10等大气污染物，能有效增加空气中的PM10的平均浓度，危害人类健康。

（2）城市气象条件的影响。气象条件对空气中污染物的影响是巨大的。大量的研究结果都清晰地显示出，不同的气象条件都能对污染物的积累、稀释和扩散起到不同但重要的作用。当污染物的排放量确定时，当地区域的相关气象条件就成了影响PM10的重要条件。上文中分析指出了合肥市PM10季节性差异的原因，很大程度上就是因为合肥市气象条件的影响。夏季风速、降雨较其他季节大，对污染物的扩散和稀释起到积极的作用，导致合肥市夏季PM10的平均浓度值较低。

（3）下垫面性质对PM10等污染物的影响。PM10等大气污染物在空气中运输时会受到各种条件的影响。其中风速和温度对其影响较大，而大气湍流等气象条件则影响到污染物的稀释和再分配等。风速、气温和大气湍流等都同大地的地形条件、下垫面性质等密切相关。如城市中的高层建筑物等会严重减小风速，会造成污染物的堆积等。

5 合肥市PM10浓度控制方案分析

综上分析得出，合肥市PM10浓度值相对较高，空气污染严重，对居民的生命财产安全和日常生活都有较大危害。因此，应采取一定的控制措施，来降低合肥市大气污染物浓度。

（1）加强汽车尾气的监督管理。汽车尾气对PM10的浓度有着重要的贡献，因此，对汽车尾气的监督管理就显得很有必要。对私人汽车进行很严格的监管控制，严格办理新车排放审核手续，达标上牌。对城市的交通设施进行合理的规划，加大力度发展公共交通。

（2）政府加强力度，减少扬尘污染。对一些建筑中的作业、城市环卫工作等加强管理，减少施工扬尘等。对城市道路进行定期的清洗和进行垃圾管理，对城市车流量大的街道如长江中路等增加洒水次数，使大气中的灰尘下沉，减少大气环境中PM10等污染物的浓度。

（3）提高环保意识，加强生态环境建设。对合肥市市民应加强环保知识教育宣传，提高市民的环境保护意识。使人们自觉地爱护环境，保护这个大家共同的生活环境。同时应加强城市环保、生态建设，如植树造林等，提高城市绿化率。合理地规划和利用水资源，增加城市水面面积，从而可以合理地调节城市气候，增加合肥市的大气环境容量。

6 结论

通过对合肥市PM10浓度数据分析，得出其时空分布特征，并提出了相应控制对策。主要结论如下。

（1）合肥市空气中PM10季节性浓度均值夏季最低，为81μg/m3，空气质量良好；冬季最高，为145μg/m3，不利于人体的健康。

（2）合肥市PM10月份浓度呈现明显的时间变化。其中一月、十月、十一月和十二月的PM10浓度值远超过其他月份，最高值为12月的189μg/m3。而二、三、四、五月份浓度值差距不大，六、七、八、九月份的PM10浓度值最低，最低值为六月的78μg/m3，在良的范围以内。

（3）PM10有明显的小时浓度差异，忙时浓度值高，闲时浓度值低。一天内PM2.5小时平均浓度呈现明显的双峰形状，在上午8～9点和晚上8～10点达到峰顶，下午2～3点时为波谷，总体表现为白天浓度偏低，晚上浓度偏高。

（4）PM10的浓度值与污染源的排放、城市的气象条件、城市下垫面性质等都有着显著的关系。

（5）合肥市空气质量较差，应采取相应的控制措施，改善空气环境。

［1］李名升，张健辉，张殷俊，等.近10年中国大气PM10污染时空格局［J］.地理学报，2013，68（11）：1504～1512.

［2］合肥市环境保护局.合肥市环境质量报告书［R］.合肥：合肥市环境保护局，2001～2003.

［3］石春娥，姚叶青，张 平，等.合肥市PM10输送轨迹分类研究［J］.高原气象，2008，27（6）：1383～1390.

［4］魏 欣，毕晓辉，董海燕，等.天津市夏季灰霾与非灰霾天气下颗粒物污染特征与来源解析［J］.环境科学研究，2012，25（11）：1193～1200.

［5］肖致美，毕晓辉 ，冯银厂，等.宁波市环境空气中PM10和PM2.5来源解析［J］.环境科学研究，2012，25（5）：549～555.

［6］吴 虹，张彩艳，王 静，等.青岛环境空气PM10和PM2.5污染特征与来源比较［J］.环境科学研究，2013，26（6）：583～589.

［7］茆长荣，尚广萍.合肥市城市PM10污染成因及控制对策［J］.安徽大学学报，2005，29（4）：87～92.