沈阳地区的PM10污染气象特征

张 静（抚松县气象局 吉林 白山 134500）

沈阳地区的PM10污染气象特征

张 静（抚松县气象局 吉林 白山 134500）

以沈阳地区2016年12月至2017年4月上半月的PM10数据为基础，分析了沈阳地区的PM10污染气象特征。包括PM10质量浓度的季度变化特征、PM10质量浓度的日变化特征以及降水量、风力和风向等气象因子对PM10质量浓度的影响。沈阳地区的PM10质量浓度存在明显的季节性变化特征，并且与降水量、风力及风向等气象因子存在一定的关系。而每天的PM10质量浓度则与人类活动的频繁状态，机动车辆的数量以及温度存在一定的关系。由此可以得出沈阳地区PM10质量浓度过高，空气污染较严重的原因，并以此为根据进行治理与改善。

沈阳地区；PM10；气象特征；质量浓度

1 引言

PM10是指空气动力学当量直径在10μm以下的可吸入颗粒物，是一种在大气中长期漂浮并严重影响大气能见度的悬浮微粒。可吸入颗粒物可以被人体吸入，近年来的研究表明，现代的很多疾病都是由此引发的，因为可吸入颗粒物的成分可以诱发各种疾病。10μm直径的颗粒物被人体吸入后会积聚在上呼吸道，影响呼吸系统，2μm以下的颗粒物被人体吸入后则会全部沉积到细支气管和肺泡，严重影响呼吸系统、心脏系统、肺功能以及免疫系统，导致支气管炎、哮喘、肺心病等。最新研究表明，颗粒物的成分甚至会致癌、致畸等。另外，可吸入颗粒物的排放也对环境造成了很大影响，使全球气候变暖。所以PM10质量浓度它不仅影响着我们所生活的环境，更与人类的身体健康息息相关，现已经成为衡量空气环境的重要指标之一。而这些颗粒物的来源则很广泛，一部分来自工业活动，包括冶金、化工等行业都是颗粒物排放的大户，尤其是我国现在仍大量使用煤炭作为燃料，大大增加了有害气体的排放。另一方面，近年来随着经济的发展，人们生活水平的提高，交通系统的发展，机动车辆不断的增加，这也导致了颗粒物排放的增多。本研究根据沈阳地区2016年12月至2017年4月上半月的PM10的质量浓度的监测数据，对沈阳地区的PM10的气象特征进行分析。

2 数据来源

本研究引用了国家环监总站实时监测的2016年12月份至2017年4月份上半月的沈阳地区的空气质量PM10的质量浓度数据以及中央气象局发布的沈阳地区的天气预报。

3 气象变化特征

3.1 PM10季度变化特征

从2016年12月至2017年4月份上半月的PM10数据（见图1）可以看出，2月、3月、4月份的情况要明显好于12月、1月份，虽然每个月的达标天数相差不是很大，但12月、1月份的超标情况要远高于2月、3月、4月份的，而2月、3月、4月份的优良情况则要好于12月、1月份的。从统计数据可以看出，12月、1月份的空气质量指数多次出现重度污染情况，PM10质量浓度超过150μg/m3的天数要远多于2月、3月、4月份的，而2月份以后，只在2月出现过一天重度污染，2月下半月和3月上半月空气质量一直保持良好，4月份的上半月也只出现过轻度污染的情况。沈阳地区的PM10质量浓度春季的情况明显要好于冬季。分析2016年12月下半月沈阳地区的空气中主要污染物的质量浓度（如表1）可知，空气污染越严重，其中二氧化氮、二氧化硫和一氧化碳的质量浓度就越高，而臭氧的浓度则越低；另一方面冬季温度低时，空气对流活动减弱，进一步影响可吸入颗粒物的扩散，造成颗粒物的聚集从而增加了空气中可吸入颗粒物的浓度。而到了春季，一方面供暖的停止，减少了大量污染气体的排放，空气质量明显提高。

图1 2016年12月至2017年4月沈阳地区PM10质量浓度对比图

3.2 PM10日变化特征

以2017年4月某一日的PM10质量浓度变化为例（见图2），分析PM10的日变化特征。由国家环监总站提供的实时数据可以看出，一天24小时中，PM10质量浓度的变化是有规律的。观察可得，PM10的质量浓度在一天的上午8时、中午13时和下午5时会出现突然增加的现象，尤其是早上8时。分析原因可得，一天中的上午8时、中午12时以及下午5时分别是人类频繁活动的早高峰、午高峰和晚高峰，近年来由于经济的快速发展，交通体系的不断完善，路上的机动车辆不断增加。造成了早高峰、午高峰和晚高峰期间污染气体排放的增多。所以会在这些时间段出现PM10的质量浓度突然增加。另外，早高峰时段PM10的质量浓度尤其高是因为此时温度低，空气流动差，不利于颗粒物的扩散，所以汽车排放的大量尾气产生的颗粒物很容易积聚，造成PM10的质量浓度不断升高。而午高峰之后，温度升高，达到一天中的最高温，此时空气流动加强，大气中的颗粒物的扩散也加强，所以PM10的质量浓度开始降低。晚高峰之后，虽然汽车尾气排放量也处于一个小高峰，但由于温度降低，大气中颗粒物不断积聚，导致晚间的PM10的质量浓度增高。又因为晚间的温度较低，空气流动不是很好，颗粒物一直悬浮在空气中，造成晚间的PM10的质量浓度一直比较高。而凌晨4时之后PM10的质量浓度开始降低是因为沈阳的地理位置，沈阳地区在凌晨4点温度就开始回升，此时空气流动比夜晚的快，颗粒物的扩散也加快，所以PM10的质量浓度开始下降。

表1 2016年12月下半月沈阳地区的主要污染物

图2 2017年4月某一日沈阳地区的PM10质量浓度变化图

3.3 PM10质量浓度与气象因子的关系

3.3.1 PM10质量浓度与降水的关系

沈阳地区位于中国的东北地区，春季降雨量比较少。根据中央气象局发布的2016年12月份至2017年4月份上半月的沈阳地区降水量预报信息和国家环监总站实时监测的的PM10的质量浓度数据对比可得，PM10质量浓度与降水量存在一定的关系。观察数据可以得出，沈阳地区的冬季空气存在污染的情况下，如果有一场降雪则可以明显降低PM10的质量浓度，改善空气质量。但在春季却会存在随着降雨量的增加PM10的质量浓度也会增加的情况，这是因为沈阳地区的春季一般风力都比较大，当降雨前污染比较严重，风力又较大时，降雨可能就会带有大量污染物，结果使PM10的质量浓度增加。但这种情况也比较少，所以沈阳地区的PM10质量浓度基本上会随着降雨量的增加而减小。

3.3.2 PM10的质量浓度与风力风向的关系

根据中央气象局发布的2016年12月份至2017年4月份上半月的沈阳地区风力风向的预报信息可以得出，这个时间段沈阳地区的风向主要是北风和西南风，风力为1-2级或3-4级。将风向、风力和国家环监总站实时监测PM10的质量浓度数据对比观察可得，当风力较小为1-2级时，风向的作用不明显，不管是北方还是西南风，PM10的质量浓度都比较大，可能会引起污染。这是因为风力的大小决定了颗粒物扩散的程度。而当风力较大为3-4级，甚至是4-5级时，风向对PM10的质量浓度的影响则有些区别，北风对PM10的质量浓度的影响小，大多发生污染的情况都是西南风。

本研究所采用的的PM10的质量浓度数据都是整个沈阳地区的平均值，当然在重工业比较集中的地区其PM10质量浓度较高，而在近郊地区其PM10质量浓度较低。

4 结论

（1）沈阳地区的PM10质量浓度存在季节性差异，PM10质量浓度较高，空气质量达标天数较少，污染较严重；春季PM10质量浓度降低，空气质量达标天数较多，污染减轻，环境质量比冬季好。

（2）沈阳地区的日PM10质量浓度存在差异，早高峰、午高峰和晚高峰因为人们的频繁活动，机动车辆的增加，PM10质量浓度上升，下午的PM10质量浓度在全天中处于较低水平，晚间的PM10质量浓度处于较高水平，凌晨太阳出来的时间PM10的质量浓度因温度升高又会有所降低。重工业区的PM10质量浓度要比近郊区的PM10质量浓度高。

（3）PM10的质量浓度与降雨量、空气湿度、风力及风向存在一定的关系。一般情况下，PM10的质量浓度随着降雨量的增多而减小，随着风力的增强而降低。

〔1〕李青平，管琴，许显花，李杰，黄铃光.同仁地区PM10特征及与气象要素的关系分析.资源节约与环保，2013，11.

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〔3〕王淑英，张小玲.北京地区PM10污染的气象特征.应用气象学报，2002，1（13）.

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〔7〕陈斌.我国北方重点城市PM10污染特征及气象成因研究.兰州大学.

Meteorological Characteristics of PM10Pollution in Shenyang Area

ZhangJing（Meteorological Bureau of FuSong County BaiShan JiLin 134500）

Based on the PM10data from December 2016 to December 2017 in Shenyang area，the PM10meteorological characteristics of Shenyang area are analyzed，include the seasonal variation characteristics of PM10mass concentration，the diurnal variation characteristics of PM10mass concentration and the influence of meteorological factors such as precipitation，wind force and wind direction on PM10mass concentration.The result shows that there are obvious seasonal variation characteristics of PM10concentration in Shenyang area，and there is a certain relationship with the meteorological factors such as precipitation，wind force and wind direction.And the daily PM10mass concentration is related to the frequent state of human activity，the number of motor vehicles and the temperature.It can be concluded that the concentration of PM10in Shenyang area is too high and the air pollution is more serious.

Shenyang area PM10Meteorological characteristics Mass concentration

X831

A

1674-263X（2017）02-0035-04

2017-06-20

张静（1994-），女，本科，工程师，从事气象监测工作。