重庆沙坪坝区颗粒物污染特征分析

沈艳艳，潘力旌，肖楚

(1.重庆市沙坪坝区环境监测站，重庆 401331；2.后勤工程学院 化学与材料工程系，重庆 401311)



重庆沙坪坝区颗粒物污染特征分析

沈艳艳1，潘力旌1，肖楚2

(1.重庆市沙坪坝区环境监测站，重庆 401331；2.后勤工程学院 化学与材料工程系，重庆 401311)

利用2014年1月至2015年12月重庆沙坪坝高家花园国控点实时发布的颗粒物污染监测数据，对PM10和PM2.5达标情况、两者之间关系相关性和影响因素进行了分析。结果表明，重庆沙坪坝区PM10日均质量浓度范围为0.009～0.324 mg/m3、均值为0.102 mg/m3、超标率为16.3%，PM2.5日均质量浓度范围为0.006～0.262 mg/m3、均值为0.069 mg/m3、超标率为31.6%。2015年颗粒物浓度同比2014年有大幅下降。PM10与PM2.5质量浓度存在明显的周期性和正相关性，其来源相同或者相关。β值高于全国平均水平，区域PM2.5中二次污染所占比重较大。

PM10；PM2.5；污染特征；重庆沙坪坝

颗粒物是大气中的固体或液体颗粒状物质。根据粒径大小可以分为细颗粒物、可吸入颗粒物等。细颗粒物又称PM2.5，指空气动力学当量直径小于2.5 μm的颗粒物。可吸入颗粒物又称PM10，指空气动力学当量直径小于2.5 μm的颗粒物。颗粒物特别是细颗粒物粒径小、比表面积大，能够吸附大量的有毒有害物质，并且影响能见度，对人体健康和大气环境质量带来巨大的影响[1-5]。

重庆市是中央直辖市，是国务院定位的国际大都市，国家实施西部大开发和长江经济带西部地区的核心增长极。沙坪坝区处于重庆主城西南部，面积396.2 km2。随着沙坪坝区城市化和工业化，区域空气质量出现了一定的变化，目前未见大气颗粒污染物污染特征相关研究报告。基于此，本研究通过对沙坪坝区的国控自动监测站实时发布的颗粒物监测数据分析和研究，揭示该地区大气颗粒物污染特征。

1 数据采集和样品分析

1.1 数据来源

重庆市沙坪坝区的地面国控自动监测站实时发布的PM10、PM2.5的监测数据。自动监测站使用的是β射线法在线采样器，β射线吸收是根据采集在滤膜上的细颗粒物对β射线的吸收随着其浓度的增加而变大，从而测量颗粒物的浓度[6]。

1.2 监测点地理位置

监测点位于沙坪坝区高家花园，周边为重庆大学、重庆大学家属区及其他居民小区。

2 结果与讨论

2.1 PM10和PM2.5日均质量浓度

沙坪坝区2014年1月至2015年12月环境空气PM10、PM2.5质量浓度统计见表1，超标情况见表2。

表1 重庆沙坪坝区PM10、PM2.5日均质量浓度值统计

由表1可知，2014年PM10、PM2.5日均值分别为0.113 mg/m3、0.080 mg/m3；2015年PM10、PM2.5日均值分别为0.090 mg/m3、0.058 mg/m3。

对照《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)中二级标准中，PM10、PM2.5日均浓度标准限值分别为0.150 mg/m3、0.075 mg/m3。由表2可知，重庆沙坪坝区在2014年PM10、PM2.5的超标率为22.0%、43.1%，最大超标倍数为2.16、3.49；在2015年PM10、PM2.5的超标率为10.5%、19.9%，最大超标倍数为2.08、2.93。由此可见，重庆沙坪坝区大气颗粒物污染较为严重，特别是细颗粒物，2014年超标率达到43.1%；但同时可以看到，近年随着各级政府部门对环境保护的重视和各种节能减排措施的实行，2015年PM10、PM2.5的超标率不到2014年的一半。

表2 重庆沙坪坝区PM10、PM2.5污染程度统计

2.2 PM10和PM2.5浓度的变化规律

重庆沙坪坝区2014年1月至2015年12月两年间大气颗粒物质量浓度变化情况如图1所示。

总体上PM10和PM2.5两者浓度分布线形状相似，浓度的同步性较强。2014年1月至3月、10月中下旬至12月底，颗粒物浓度均较高；4月份至10月中上旬颗粒物浓度相对较低。主要原因为1月至3月、10月至12月区域静风频率高、大气降雨少，不利于污染物扩散、颗粒物沉降；地面温度偏低、易出现逆温层，促使污染加重。4月至10月度重庆地区多雨、高温，颗粒物很容易扩散和沉降，致使颗粒物浓度相对较低。在5月7日至9日PM10出现了异常高值，最高浓度达到了0.284 mg/m3，而PM2.5增高不显著，并且在该段时间内未出现异常的气候，出现高浓度的PM10值得探讨。另外，颗粒物浓度呈现明显的周期性，在浓度较高的时段变化周期约为1个月，浓度较低时段为10～15 d。

图1 重庆市沙坪坝区2014—2015年PM10 和 PM2.5浓度变化Fig.1 Mass concentrations of PM10 and PM2.5 in Shapingba District of Chongqing from January 2014 to December 2015

对比2014年，2015年PM10和PM2.5的浓度总体出现下降。2015年除1月、2月浓度较高，其余月份PM10和PM2.5的浓度变化均较为平缓，未出现大的波动，特别是10月中旬以后PM10和PM2.5未出现明显的增加，同比2014年有大幅下降。2015年10月中旬以后同比值下降，与几年来各级政府部门重视环保、广大群众积极参与环保有很大的关系，同时也说明了不利的气候条件不是大气污染的根本原因。

2.3 PM10和PM2.5相关性分析

通过对PM10与PM2.5质量浓度相关性进行分析，对探究颗粒物来源及构成有重要意义。对2014年和2015年的PM10与PM2.5的质量浓度进行回归分析，如图2所示。

2014年PM10与PM2.5的线性拟合方程为ρ(PM2.5)= 0.7792ρ(PM10)-0.0081(R2=0.9065，R=0.9521)，

图2 PM10与PM2.5质量浓度相关性Fig.2 Correlation between mass concentrations of PM10 and PM2.5

对应的β值(ρ(PM2.5)/ρ(PM10)称为β值)为0.708。2015年的线性拟合方程为ρ(PM2.5)= 0.6934ρ(PM10)-0.0049(R2=0.8673,R=0.9313)，对应的β值(ρ(PM2.5)/ρ(PM10) )为0.644。根据研究报道[7]，全国161个大中城市PM10与PM2.5线性拟合方程的相关系数为0.86、β的均值为0.591，说明重庆沙坪坝区两者的同步性更强、其来源相同或者相关，β值高说明区域二次污染较为全国平均水平严重。

3 结论

(1)2014年1月至2015年12月重庆沙坪坝区大气环境监测结果表明，PM10与PM2.5日均质量浓度的均值相对《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准的超标率分别为16.3%、31.6%。重庆沙坪坝区大气颗粒物污染较为严重，特别是PM2.5。

(2)2014年1月至3月、10月中下旬至12月底，PM10和PM2.5浓度均较高；2015年颗粒物浓度总体出现下降。2015年除1月、2月浓度较高，其余月份PM10和PM2.5的浓度变化不大，特别是10月以后PM10和PM2.5未出现明显的增加，同比2014年有大幅下降。PM10与PM2.5质量浓度存在明显的周期性，在浓度较高的时段变化周期约为1个月，浓度较低时段为10～15 d。

(3)重庆沙坪坝区PM10与PM2.5存在明显的正相关性，其来源相同或者相关。2014年、2015年β值分别为0.708、0.644，较全国平均水平高，说明区域PM2.5中二次污染所占比重较大。

[1] 杨兴堂, 施捷, 沈先标. 上海市宝山区空气中PM10和PM2.5污染状况分析[J]. 上海预防医学, 2009, 21(6): 262- 267.

[2] 蒋红梅, 王定勇. 大气可吸入颗粒物的研究进展[J]. 环境科学动态, 2001(1): 11- 15.

[3] Pui David YH, Chen Sheng Chieh, Zuo Zhili. PM2.5in China: Measurements, sources, visibility and health effects, and mitigation[J]. Particuology, 2014(13): 1- 26.

[4] 杨复沫, 欧阳文娟, 王欢博, 等. 大气颗粒物对能见度影响的研究进展[J]. 工程研究——跨学科视野中的工程, 2013, 5(3): 252- 258.

[5] Xiao S, Wang QY, Cao JJ,etal. Long-term trends in visibility and impacts of aerosol composition on visibility impairment in Baoji, China[J]. Atmospheric Research, 2014, 149(6):88- 95.

[6] 赵鑫, 潘晋孝, 刘宾, 等. 基于β射线吸收法的PM2.5测量技术的研究[J]. 电子技术应用, 2013, 39(9): 74- 76.

[7] 李名升, 任晓霞, 于洋, 等. 中国大陆城市PM2.5污染时空分布规律[J]. 中国环境科学, 2016, 36(3): 641- 650.

Pollution Characteristics of PM10and PM2.5in Shapingba District of Chongqing

SHEN Yan-yan1, PAN Li-jing1, XIAO Chu2

(1.Environmental Monitoring Station of Shapingba District of Chongqing, Chongqing 401331, China; 2.Dept. of Chemistry & Material Engineering, Logistical Engineering University, Chongqing 401311, China)

The paper analyzes the standard reaching status, relativity and influence factors of PM10and PM2.5by utilizing the real-time data published by Garden Gao national control sites from January 2014 to December 2015. The results showed that mass concentrations of PM10varied between 0.009 mg/m3and 0.324 mg/m3with the average value of 0.102 mg/m3and over-standard rate of 16.3%; and respectively, the corresponding data of PM2.5were 0.006 mg/m3, 0.262 mg/m3, 0.069 mg/m3, and 31.6%. The mass concentration of particulate matter in 2015 dropped significantly compared to that in 2014. The mass concentrations of PM10and PM2.5had significant periodicity and positive correlation, which indicated the sources of them were the same or related. The value of β was higher than the national average value, while the regional PM2.5mainly came from secondary pollution.

PM10; PM2.5; pollution characteristics; Shapingba District of Chongqing

2016-12-06

沈艳艳(1980—)，女，工程师，主要研究方向为环境监测与环境管理，E-mail：446976950 @qq.com

肖楚(1979—)，男，讲师，硕士，主要从事环境化学、分析化学教学与科研，E-mail：12651975@qq.com

10.14068/j.ceia.2017.04.019

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A

2095-6444(2017)04-0085-03