气象条件对青岛市大气颗粒物浓度的影响分析

魏巍 代玮 张韬

摘要：选取2018年1月青岛市城区的连续在线监测数据，项目主要包括AQI、PM10和PM2.5浓度、气象参数等，对颗粒物与气象条件的关系进行了研究，结果表明：2018年1月青岛市共出现重度污染3天，首要污染物为颗粒物的天数达20天，颗粒物污染形势严峻；青岛市冬季颗粒物污染大都发生在高空处于冷槽底部或后部、地面高压或均压场的情况下，西北风时颗粒物浓度最高，其次为南风、东北风时，颗粒物污染与南北风交替、静小风密切相关；相对湿度小于80%时，颗粒物浓度与相对湿度呈显著正相关关系，相对湿度大于95%时，两者呈负相关关系，相对湿度在80-95%之间时，两者关系不显著；冬季气温与颗粒物浓度呈正相关，温度越高颗粒物浓度越高。

关键词：青岛市；PM10；PM2.5；气象条件

近年来，随着我国经济的高速发展，大气污染问题逐渐凸显，而目前影响我国空气质量的首要污染物仍为颗粒物[1]。研究表明，颗粒物污染程度与风速、风向、相对湿度、降雨量等气象条件密切相关。本文利用2018年1月青岛市区的在线连续观测数据，对冬季颗粒物与气象条件的关系进行了分析，以期为青岛市的大气颗粒物污染防治提供科学依据。

1 数据与方法

本文大气数据来自青岛市城区14个空气自动监测点位，气象资料来自青岛市气象台的伏龙山监测点位，时间选取2018年1月，此时间处于冬季供暖季期间，为重污染天气的高发时段。方法采用风玫瑰图法和CORREL函数法，对颗粒物浓度与气象要素的相关性进行分析。

2 结果与讨论

2.1颗粒物污染总体概况

2018年1月青岛市共出现轻度污染6天，中度污染3天，重度污染3天，首要污染物为PM10和PM2.5的天数分别为8、12天，PM10和PM2.5月均浓度分别为118、66?g·m-3，分别超出国家二级标准0.7、0.9倍，颗粒物污染形势严峻。

2.2天气形势对颗粒物浓度的影响

对天气形势进行分析，结果发现，青岛市冬季颗粒物污染大都发生在高空处于冷槽底部或后部、地面高压或均压场的情况下。根据青岛市气象台历年的气象资料，青岛60%的霾天气是发生在这种天气环流形势下。

2.3风向对颗粒物浓度的影响

2018年1月青岛市区主导风向为西北风，300°-360°范围风频为49.7%，南风（150°-210°）风频次之为17.2%。做风向与PM2.5浓度的联合玫瑰图，结果发现，风向为西北风时，颗粒物浓度最高，南风时次之，东北风时最低。青岛东、南方向为黄海，通常认为来自海洋气团较为清洁，而内陆气团污染较重，这也是主导风向为西北风时颗粒物浓度比主导风向为南风、东北风时高的原因。此外，研究还发现，青岛市的污染天气多发生在南北风交替的时段，此时一般存在辐合，多發生静稳天气，不利于污染物的稀释扩散，使得颗粒物浓度明显升高。

2.4风速对颗粒物浓度的影响

风速是影响空气污染物稀释扩散的重要因素，一般而言，风速大，污染物容易稀释扩散，颗粒物浓度较低；风速小，污染物容易累积，造成颗粒物浓度增加，污染较重[2]。研究发现，随着风速加大，颗粒物浓度分段降低：风速0-3m·s-1，水平扩散条件差，污染物不断累积，颗粒物维持较高浓度；风速3-7m·s-1时，颗粒物浓度较风速0-3m·s-1时有所下降，但随风速降低趋势不显著；风速大于7m·s-1时，颗粒物浓度波动范围加大。这是由于风速3-7m s-1时虽然稀释扩散条件好转，但也会将上游地区的污染物传输至本地，造成污染物浓度的短时升高，而当风速继续增大，达到7m·s-1以上时，则易造成本地的二次扬沙污染，使得颗粒物浓度上升[3]。

2.5相对湿度对颗粒物浓度的影响

研究结果显示，当相对湿度小于80%时，颗粒物浓度与相对湿度呈显著正相关关系；当相对湿度大于80%时，随着相对湿度升高，颗粒物浓度基本持平；当相对湿度大于95%时，颗粒物浓度稍有下降趋势。这是由于随着相对湿度升高，气溶胶吸湿增长，使得颗粒粒径增大，颗粒物浓度也随之升高；同时由于吸湿，颗粒表面液相反应速度加快，促进二次气溶胶的生成，也可导致颗粒物浓度升高。相对湿度大于80%时，多伴随降水或雾天气，降水对颗粒物有一定的清除作用；而通常认为雾对颗粒物有一定的清除作用，但近年来我国大部分地区冬季雾霾天气频发，期间污染物浓度迅速升高，这主要是由于在清洁大气中，雾对污染起清洁作用，而在污染大气中，雾会加重污染。

2.6气温对颗粒物浓度的影响

利用CORREL函数对气温与PM10、PM2.5浓度的相关性进行分析，结果发现，两者相关系数为0.62、0.58，呈正相关，说明温度越高颗粒物浓度越高，这是由于青岛冬季气温升高多伴随南风、有雾天气，多静稳、逆温出现，不利于污染物的稀释扩散，造成颗粒物浓度升高，而气温下降多伴随冷空气的到来，风力增大，扩散条件转好，颗粒物浓度较低。

3结论

3.1 2018年1月青岛市共出现轻度以上污染天气12天，其中重度污染3天；首要污染物为颗粒物的天数达20天，颗粒物污染形势严峻。

3.2青岛市冬季颗粒物污染大都发生在高空处于冷槽底部或后部、地面高压或均压场的情况下。

3.3青岛冬季西北风时颗粒物浓度最高，其次为南风、东北风时；颗粒物污染与南北风交替、静小风密切相关；相对湿度小于80%时，颗粒物浓度与相对湿度呈显著正相关关系，相对湿度大于95%时，两者呈负相关关系，相对湿度在80-95%之间时，两者关系不显著；冬季气温与颗粒物浓度呈正相关，温度越高颗粒物浓度越高。

参考文献

[1]李彩霞，朱国强，李浩，等.长沙市PM10、PM2.5污染特征及其与气象条件的关系[J].安徽农业科学，2015，43（12）：173-176.

[2]徐昶.中国特大城市气溶胶的理化性，来源及其形成机制[D].上海：复旦大学，2010.

[3]秦福生，周岩，王淑琴，等.中国气象学会2008年年会大气环境监测、预报与污染物控制分会场论文集[C].北京：气象出版社，2008：244-247.

（作者单位：青岛市环境监测中心站）