吉林地区一次沙尘暴天气PM10和PM2.5特征分析

陈雷 战志敏

摘  要：利用吉林市空气质量监测小时数据资料和常规气象资料，对吉林地区2017年5月5—7日一次沙城暴天气中PM10和PM2.5变化进行了分析和比对。结果表明： 5—7日沙尘暴天气过程中，AQI的主要贡献者是PM10。这表明在沙尘暴天气里，沙尘颗粒是一种重要的大气污染源，对大气中可吸入颗粒 PM10的浓度产生很大的影响;5月6日沙尘暴天气PM10质量浓度呈单峰值趋势，PM2.5质量浓度呈双峰值趋势;PM10质量浓度和PM2.5质量浓度变化与风速、湿度等气象要素具有良好的相关性;在这场沙尘暴中所带来的沙尘颗粒是一种重要的大气污染源，对大气中可吸入颗粒 PM10的浓度产生很大的影响，PM2.5质量浓度是次要影响。

关键词：沙尘暴;AQI;气象要素

中图分类号：S16                                 文献标识码：A                                          DOI：10.11974/nyyjs.20181032059

引言

2000年至近吉林省出现多次出现沙尘和沙尘暴天气，但自20世纪80年代沙尘或沙尘暴天气次数整体呈下降趋势。2017年5月5—7日出现了近几年来少有的一次大范围明显沙尘暴天气。沙尘暴天气主要以大颗粒物，携带泥、沙之类的污染物为主，多是一次性颗粒物，带来的污染主要是PM10。随着今年城镇化建设的加快，建筑工地遍布城市周边，加之城市车辆保有量的快速增长，使空气污染逐渐转变为复合型污染，可吸入颗粒物成为首要的污染物。可吸入颗粒物以PM10和PM2.5为主，PM10的组成相当复杂，而在沙尘暴期间PM10浓度会超出国家标准的几十到几百倍，PM2.5因可直接被吸入肺中，甚至进入血液，其含量的变化更易人们的警惕。本研究运用本次沙尘过程逐时PM10和PM2.5观测数据分析本次过程中PM10浓度和PM2.5浓度的变化特征[1-5]。目的是对沙尘暴天气过程中PM10和PM2.5浓度变化有进一步的认识。

1     实况回顾

2017年5月5—7日出现一次影响华北、东北地区的大范围明显沙尘暴天气。此次沙尘天气受地面气旋和冷空气共同影响，蒙古国到我国内蒙古西部前期少雨天气提供较好沙源。这些条件叠加起来，助推了起沙条件的形成。由2017年5月6日09：00卫星云图（图1）可见在东北地区受冷涡影响，螺旋云系清晰可见，在冷涡底部的偏西大风将蒙古国和内蒙古地区沙源地的沙尘自华北大量输送到东北地区。

在吉林地区日均AQI数值变化（图2）来看，5月4日沙尘暴影响前期AQI数值正常，5日开始AQI数值开始增长但幅度较小，6日开始随着沙尘暴天气的侵入迅速上升并达到最高值，日平均值500达到严重污染，随着沙尘暴天气的减弱快速恢复到与5日AQI数值相当的水平水平。此次污染过程呈规律性变化明显。

2     PM10和PM2.5分布特征分析

通过2017年5月4—7日PM10和PM2.5日均变化（图3）和5月6日PM10和PM2.5逐时浓度变化直方图（图4）我们可以看出，5月4日吉林地区未受沙尘暴天气影响时，可吸入颗粒整体质量浓度处于低水平状态，普遍低于 100μg/m3。5日沙尘暴逐渐移入吉林地区，至7日消散。此间可吸入颗粒 PM10的质量浓度处于快速上升，6日达到顶点，此时PM10日均质量浓度超过800μg/m3。7日PM10日均质量浓度迅速回到5日的浓度水平。结合5—7日AQI变化，AQI的主要贡献者是PM10。这表明在沙尘暴天气里，沙尘颗粒是一种重要的大气污染源，对大气中可吸入颗粒 PM10的浓度产生很大的影响。

从 PM2.5的变化直方图可以看出，整个沙尘暴天气期间PM2.5的质量浓度处于小幅上升，且比较稳定的水平，都没有超过100μg/m3，说明沙尘暴天气对于大气中 PM2.5的质量浓度会产生一定影响，但影响程度明显不如 PM10的浓度变化。

在此次沙尘暴天气中，PM10的质量浓度产生剧烈的波动，而PM2.5的质量浓度变化幅度较小，说明沙尘暴天气对 PM10质量浓度影响巨大，是主要污染物。

3      PM10和PM2.5与相关气象要素的关系分析

根据对PM10浓度、水平风速、相对湿度、能见度逐小时资料分析（图5），可以看出2017年5月6日沙尘暴天气：PM10质量浓度呈单峰值趋势，11：00为单日峰值，PM10质量浓度超过3000μg/m3，12：00迅速减弱;相对湿度与PM10质量浓度基本呈负相关，相对湿度随着PM10浓度增加开始减少，6日11：00后随着PM10浓度的减少相对湿度迅速增加;风速变化与PM10质量浓度变化整体上呈现2个阶段，5月6日5：00至13：00整体上呈现负相关，风速缓慢减小但PM10质量浓度快速增加;5月6日13：00开始风速变化与PM10质量浓度变化呈正相关，风速增加时PM10质量浓度随之增加;能见度与PM10质量浓度变化趋势基本呈负相关，PM10质量浓度增加时能见度降低，反之亦然。

根据对PM2.5浓度、水平风速、相对湿度、能见度逐小时资料分析，可以看出2017年5月6日沙尘暴天气：PM2.5质量浓度呈双峰值趋势，10：00为单日峰值，PM2.5质量浓度超过250μg/m3，12：00迅速减弱，17：00后PM2.5质量浓度再次增加，19：00达到第2个峰值PM2.5质量浓度超过100μg/m3;相对湿度与PM2.5质量浓度变化趋势基本呈负相关，湿度增加时PM2.5质量浓度较小，反之亦然;5：00至13：00风速与PM2.5质量浓度变化趋势大体上呈负相关，6日5：00风速达到最大值、之后风速维持在一个较高的区间但是呈下降趋势，但PM2.5质量浓度快速增加;5月6日13：00开始风速变化与PM2.5质量浓度变化呈正相关，风速增加与PM2.5质量浓度增加。能见度与PM2.5质量浓度变化趋势基本呈负相关，PM2.5质量浓度增加时能见度降低，反之亦然。

在这场沙尘暴中所带来的沙尘颗粒是一种重要的大气污染源，对大气中可吸入颗粒 PM10的浓度产生很大的影响，PM2.5质量浓度是次要影响，特别在6日13：00风速减小后由大颗粒物质组成PM10的浓度会快速减弱，而PM2.5的浓度变化反应出微小颗粒受一定气象条件的影响。

4      结果与讨论

2017年5月5—7日沙尘暴天气过程中，AQI的主要贡献者是PM10。这表明在沙尘暴天气里，沙尘颗粒是一种重要的大气污染源，对大气中可吸入颗粒 PM10的浓度产生很大的影响。

PM10质量浓度和PM2.5质量浓度变化与风速、湿度等气象要素具有良好的相关性。

在这场沙尘暴中所带来的沙尘颗粒是一种重要的大气污染源，对大气中可吸入颗粒 PM10的浓度产生很大的影响，PM2.5质量浓度是次要影响。

参考文献

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