宜宾市PM2.5演变特征及其气象影响因子研究

摘要：近年来，宜宾市正全力推进建设成为四川省经济副中心，但发展与环境保护之间存在一定的矛盾，大气细颗粒物（PM2.5）污染成为阻碍城市发展的重要因素。利用宜宾市2016—2020年连续5年的PM2.5观测数据及同期气象资料，分析宜宾市PM2.5时间变化特征以及各气象影响因子对宜宾市PM2.5的影响程度。结果表明：宜宾市PM2.5质量浓度季节变化呈“U”型，年际变化呈现出波动下降趋势，空气质量虽有明显改善，但仍未达到《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）二级标准；降水量、风速与PM2.5质量浓度之间呈现出负相关；降水过程是春末到初秋的PM2.5主要清除机制，大幅度降低第2日PM2.5质量浓度，暴雨和较长时间连续性小雨均能有效洗刷大气中的PM2.5；温度对PM2.5质量浓度有一定影响，但季节性天气活动起主要影响作用；冬季风的扩散作用对降低PM2.5污染有重要贡献，夏季降水对PM2.5的洗刷作用比风的扩散作用更大；在高相对湿度环境下，降水对PM2.5的沉降作用要大于对PM2.5的吸湿增大作用。该研究结果可为宜宾市大气污染防治和生态文明建设提供科学依据，对PM2.5污染的空气质量预报有一定的指示意义。

关键字：PM2.5；气象因子；相关性分析

中图分类号：X513 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）10-0-05

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Study on Evolution Characteristics and Meteorological Influencing Factors of PM2.5 in Yibin City

YANG Riu， XIE Yan， HU Yufeng， WANG Junxi， ZHOU Jingyi， LI Zhuo

（Yibin University，Yibin 644000， China）

Abstract： In recent years， Yibin city has been vigorously promoting its construction as the economic sub center of Sichuan province. However， there is a certain contradiction between development and environmental protection， and atmospheric fine particulate matter （PM2.5） pollution has become an important factor hindering urban development. Using PM2.5 observation data and meteorological data from Yibin city for five consecutive years from 2016 to 2020， the temporal variation characteristics of PM2.5 in Yibin city and the impact of various meteorological factors on PM2.5 in Yibin city are analyzed. The results show that the seasonal variation of PM2.5 mass concentration in Yibin city show a “U” shape， and the interannual variation show a fluctuating downward trend. Although there is a significant improvement in air quality， it still does not meet the second level standard of the Ambient Air Quality Standard （GB 3095—2012）; There is a negative correlation between precipitation， wind speed， and PM2.5 mass concentration; The precipitation process is the main removal mechanism of PM2.5 from late spring to early autumn， which significantly reduces the PM2.5 mass concentration of the second day. rainstorm and long continuous light rain can effectively wash the PM2.5 in the atmosphere; Temperature has a certain impact on the concentration of PM2.5， but seasonal weather activities play a major role; The diffusion effect of winter monsoon plays an important role in reducing PM2.5 pollution， and the washing effect of summer precipitation on PM2.5 is greater than the diffusion effect of wind; In high relative humidity environments， precipitation has a greater sedimentation effect on PM2.5 than its hygroscopic effect on PM2.5. The research results can provide scientific basis for air pollution prevention and ecological civilization construction in Yibin city， and have certain indicative significance for air quality forecasting of PM2.5 pollution.

Keywords： PM2.5 ; meteorological factors ; correlation analysis

随着社会经济的不断发展与进步，城市环境空气质量日益受到人们关注和重视[1]。近年来，宜宾市的建筑、交通运输、工业等行业蓬勃发展，大气污染问题也随之而来。《宜宾市2017年度大气污染防治行动计划方案》《大气污染防治精细化管控方案》实施后，宜宾市空气质量优良天数有所增加，重度污染及严重污染情况明显好转，但O3和细颗粒物（PM2.5）仍然是首要污染物[2]。PM2.5不仅对人体会造成长期危害，而且对交通运输、经济发展等均能带来不同程度的危害[3]。针对PM2.5对环境的影响研究已有很多。例如：PM2.5对环境的作用能够影响对流层大气的温度层结，使得大气对流减弱，不利于污染物扩散，形成恶性循环[4]；PM2.5给温度与降水带来不同程度的影响，也是影响大气能见度一个关键因素[5]。由于不同地区的地理、气候、经济发展情况不同，不同气象影响因子对于PM2.5的影响差异较大。

宜宾市位于四川省南部，整体地势表现为西高东低，属于中亚热带湿润季风气候。宜宾市作为长江生态保护区的重要城市，研究气象影响因子对PM2.5的影响意义重大。针对宜宾市特有的地理、气候等因素，分析2016—2020年宜宾市气象数据，将5年的风速、降水量、温度、露点以及温度与露点温度的差5种因子与PM2.5浓度作相关性分析，研究PM2.5浓度在不同季节与各影响因子之间的关系。该研究结果可为宜宾市大气污染防治和生态文明建设提供科学依据，对PM2.5污染的空气质量预报有一定的指示意义。

1 研究数据

研究数据包括宜宾市环境监测中心站发布的2016—2020年连续5年PM2.5小时浓度值，宜宾市气象站发布的2016—2020年风速、降水量、温度、露点的时均值，以及由此计算得到的温度与露点温度的差值。

2 宜宾市PM2.5浓度特征

宜宾市2016—2020年月平均PM2.5浓度分布如图1

所示。可以看出，PM2.5在大气中的含量呈现出明显的季节性差异，夏末秋初时含量偏低，冬季含量偏高。宜宾市5年来年平均PM2.5浓度呈现出下降趋势，最高为57 μg/m3（2017年），最低为40 μg/m3

（2020年），但不能满足《环境空气质量标准》

（GB 3095—2012）中的PM2.5浓度限值（日均值定为75 μg/m3，年均值为35 μg/m3）[6]。

3 各气象影响因子与PM2.5浓度之间的关系

影响PM2.5浓度的环境因子主要有风速、降水量、温度、露点、平均温度与露点温度的差值，通过计算2016—2020年各气象影响因子的月平均值与PM2.5浓度月均值的相关系数，可以发现风速、降水量与PM2.5浓度之间呈现出负相关，当风速、降水量增长时，PM2.5浓度呈现出下降的趋势，而温度、温度与露点温度间的差值则与PM2.5浓度呈现出正相关。

3.1 降水量与PM2.5浓度之间的关系

宜宾市雨水较为充足，尤其是夏季。宜宾市2016—2020年月平均降水量与PM2.5浓度之间的关系如图2所示。可以看出，降水量对于PM2.5浓度的影响也存在季节性差异。宜宾市降水量主要集中在6—9月，且这些月份的PM2.5浓度为每年最低。降水量在冬季时少，在夏季时多，PM2.5浓度在冬季高，夏季低，可以很明显地看出降水量与PM2.5的浓度呈负相关。

为研究2016—2020年内每月降水量与PM2.5浓度之间的关系，采用每月中前一天的PM2.5浓度的值减去当天PM2.5的值（后文设为∆C），当∆C大于0时则体现出PM2.5浓度减小，同时筛选出对应的下雨天数，则可以得出∆C大于0时的降水天数与PM2.5浓度减少天数的百分比，可直观地看出降水量对于PM2.5的影响程度。

2016年、2017年、2018年、2019年、2020年PM2.5浓度减少的天数及其与降水天数的对应关系如表1～表5所示。

∆C大于0时对应的降水天数与∆C大于0天数的百分比多超过50%，更有在2019年10月、2020年7月和9月达到100%的比值，这意味着每一次降水都能导致PM2.5浓度减少，由此可以看出降水量能够显著影响PM2.5的浓度值，是影响PM2.5浓度的重要的环境影响因子之一，同樊高峰等[7]的研究结论——降水量大小及持续时间对PM2.5浓度有显著影响存在相似性。

3.2 风速、温度、露点、温度与露点温度间的差值与PM2.5浓度之间的关系

在不同湿度的情况下，风速对PM2.5浓度的影响虽呈显著相关关系，但在相对湿度较低，风速小于4 m/s时，风速的增加有助于PM2.5浓度的上升[8]。风速与PM2.5浓度呈现出负相关，1月、11月、12月的平均风速较大时，风速与PM2.5浓度的相关系数偏大，由此可以得出，冬季风速对于PM2.5的贡献值相较于其他影响因子来说较为显著，而6月、7月、8月风速较小，与PM2.5浓度的相关系数也偏小，可以得出，在夏秋季节风速并不是影响PM2.5浓度的主要因素。1月、7月、8月、9月、10月、11月、12月的温度与PM2.5浓度的相关系数较大，此时温度对于PM2.5浓度的影响较大，其他月份正相关关系较弱，说明温度对PM2.5浓度值有影响，但并不能起到决定性的作用。1月、11月的露点较低，相关系数高，6月、7月、

8月的露点温度高，相关系数低，说明在露点较低的情况下，露点对PM2.5的生成影响更大。7月、8月、9月、10月、11月温度与露点温度间的差值与PM2.5浓度的相关系数较大，由此可以得出，在这些月份中，温度与露点温度间的差值对于PM2.5浓度的影响与其他影响因子相比较大。

4 结论

影响PM2.5浓度的因素很多，分析得出在春冬季节风速、温度、露点温度对于PM2.5浓度的影响较大，而在夏秋季节降水量、温度、温度与露点温度间差值对于PM2.5浓度的影响相较于其他因子来说较为突出。因此，为控制PM2.5污染，可以采取以下控制措施。一是优化城市通风廊道。城市的开发建设会改变下垫面，高楼林立的街道往往会成为风阻地带，从而减弱大气污染物扩散能力，导致宜宾市冬季PM2.5污染严重。在进行城市规划时应充分考虑气象条件的影响，及时开展大气污染气象条件评估及大气环境容量调查与评价，提升城市污染物扩散能力[9]。二是强化扬尘综合治理。推广全密闭施工和湿法作业，确保工地施工扬尘管控效果。采取洒水冲洗压尘的作业方式，加强道路扬尘管控。这对于夏秋季节宜宾市PM2.5污染控制尤为重要。

参考文献

1 姜 磊，周海峰，柏 玲，等.中国城市空气质量指数（AQI）的动态变化特征[J].经济地理，2018（9）：87-95.

2 张玉麟，谢 琰，胡婷婷，等.宜宾市AQI变化特征及空气污染防治政策研究[J].皮革制作与环保科技，2021（16）：144-147.

3 张理博，孙 鹏，罗淑年.大气细颗粒物PM2.5的危害及其治理政策的研究[J].环境科学与管理，2020，45（4）：102-105.

4 ZHANG F，WANG Y，PENG J，et al.An unexpected catalyst dominates formation and radiative forcing of regional haze[J].Proceedings of the National Academy of Sciences，2020（8）：3960-3966.

5 白微静.环境空气PM2.5危害分析与防护[J].低碳世界，2017（4）：34-35.

6 张 瑾，薛彩凤，温 彪，等.浅谈PM2.5的危害及我国的控制历程与经验[J].环境与可持续发展，2021（1）：109-114.

7 樊高峰，马 浩，任 律，等.分钟降水量对能见度及PM2.5浓度影响研究[J].气象，2017（12）：1527-1533.

8 焦家海，李国柱，牛 倩，等.风速对室内外空气PM2.5浓度关系的影响[J].环境与健康杂志，2019（7）：639-643.

9 刘劲宏，姚宜斌，桑吉章.PM2.5对地表温度的影响及其应用[J].大地测量与地球动力学，2019

（5）：502-505.