气象条件对大气颗粒物污染影响的定量评估模型研究

曹玲 谢勇 解彦维 王洋 杨旭

摘要：为了有效地治理大气污染现象，提出气象条件对大气颗粒物污染影响的定量评估模型构建研究。深入解析大气颗粒物污染源，构造颗粒物污染源谱图，结合颗粒物污染阶段的特性，选取气象条件的主要影响因素，探究气象要素与污染浓度的关系，荻取对应的相关系数，构造气象要素对大气颗粒物污染影响的定量评估模型，通过方程组求解气象条件影响程度数值，实现气象条件对大气颗粒物污染影响的定量评估。实验结果显示；应用构建模型获得的气象条件影响程度数值与实际数值几乎保持一致，误差约为0.005，表明构建模型定量评估性能更佳。

关键词：大气颗粒物；污染浓度；空间分布；气象条件；定量评估

中图分类号：X5 文献标志码：A

前言

经济全球化水平的增加，使得各行各业得到了大力的发展，大气污染状况逐渐加重，尤其是颗粒污染物，其浓度呈现剧增趋势，导致大范围雾霾天气的发生，受到了社会大众的广泛关注。大气污染不但会降低环境质量，危害人体健康，若是污染持续时间过长，还会对气候产生负面影响，引发多种气象灾害，威胁人类生存环境与质量。

在大气颗粒物排放源相对稳定背景下，颗粒物污染浓度变化主要取决于气象条件。由此可见，要想治理大气污染情况，不但需要控制污染物排放源，更需要对气象条件进行全面的认识与了解。根据调查研究数据显示：同一地点同一污染物排放源，在不同气象条件背景下，颗粒物浓度差距较大，能够达到几十倍，充分证实了气象条件对污染物浓度具有至关重要的影响。关于气象条件对大气污染影响的相关研究成果有很多，但是依然存在着很多尚未解决的问题，特别是气象条件对颗粒物的影响问题。田开文等人构建疫情期间气象条件变化对四川盆地城市污染物质量浓度影响的评估模型，薛文博等人构建气象条件和排放变化对华北地区重污染过程影响的评估模型，上述两种模型进行综合评估的效果较好，但评估值与实际数值相差较大。

目前，中国大气污染问题逐渐严重，严重威胁了人们的正常生产与生活，从而引发了国家与相关学者的高度重视，加大了大气颗粒物污染相关课题的研究力度，但依然无法准确定量评估气象条件对大气颗粒物污染的影响，故提出气象条件对大气颗粒物污染影响的定量评估模型构建研究，以构建模型定量评估数值为基础，对大气颗粒物污染进行针对性的治理，为人们生产及其生活提供更好的大气环境。在风速、湿度、温度与混合层高度四个方面，将上述两种模型与文章定量模型的评估值与实际值之间的误差进行比较，结果见表1。

1气象对颗粒物污染影响的定量评估模型构建研究

1.1大气颗粒物污染源解析

为了合理有效的控制大气颗粒物污染情况，精确地分析气象条件对颗粒物污染的影响程度与数值，采用源解析方法深入解析大气颗粒物污染源。

大气颗粒物污染源主要来源于工业排放、垃圾燃烧、家用燃油、交通排放、土壤扬尘及其二次颗粒物，但是上述显示的污染源并不是全部，例如农村秸秆燃烧、冬季供暖燃料燃烧等，为了方便研究的进行，将其统称为其他污染源。

上述过程完成了大气颗粒物污染源的解析，并给出了部分颗粒物污染源谱图，为后续气象要素的选取提供一定的理论基础。

1.2气象要素选取

以上述解析的大气颗粒物污染源为基础，结合颗粒物污染阶段的特性，选取气象条件的主要影响因素，将其简称为气象要素，为后续气象条件对大气颗粒物污染影响的研究做好充足的准备。

根据颗粒物污染浓度大小，对污染阶段进行合理地划分。颗粒物污染阶段被划分为四个阶段，分别为污染持续阶段、污染消散阶段、污染形成阶段与无污染阶段。

在颗粒物污染阶段变化过程中，影响污染浓度变化最大的因素就是气象条件，主要包括风速、湿度、温度、混合层高度、PG稳定度、降水、云液态含水量等。若是对全部气象条件对颗粒物污染的影响进行分析，篇幅明显不足，也会增加研究的复杂度。故此研究采用主成分分析方法确定影响程度较大的气象要素，方便后续研究的进行。

如图5数据所示，应用构建模型获得的气象条件——风速、湿度、温度与混合层高度对大气颗粒物污染的影响程度数值与实际数值几乎保持一致，误差约为0.005，其中，混合层高度与湿度对大气颗粒物污染的影响程度评估数值与实际数值基本一致，符合影响定量评估需求，充分证实构建模型具备较好的影响定量评估性能。

3结语

大气污染已经成为全球性环境问题，如何对其进行治理与改善是可持续发展的关键。大气颗粒物污染不但会降低环境的能见度，也会被人体吸收，从而引发呼吸系统疾病。而气象条件是影响大气污染浓度变化的关键因素，故提出气象条件对大气颗粒物污染影响的定量评估模型构建研究。在大气颗粒物污染源解析下，结合颗粒物污染阶段的特性，选取气象条件的主要影响因素，其主要包括风速、湿度、温度与混合层高度，并以此为基础，探究研究区域气象要素与大气颗粒物污染浓度之间的关系，获取气象要素与污染浓度之间的相关系数，结合颗粒物污染特性，构造气象要素对大气颗粒物污染影响的定量评估模型，获取评估结果。实验结果表明，构建模型可以精准的评估出气象条件影响程度数值，能够为大气颗粒物污染的治理提供有效的帮助。