大连大气污染物特征与气象要素的联系

作者:未知

  摘 要:根据2018年大连市大气污染物类别与同期气象观测资料,对大连市污染物出现与气象要素之间的关系进行了探讨,结果表明:大连市2018年空气质量整体较好,空气质量优良天数占86.8%,O3浓度的季节变化为春季最高、冬季最低,其他污染物浓度变化为冬季最高,夏季最低。
  关键词:大连市;大气污染物;气象因子;相关性分析
  中图分类号:S161 文献标识码:A
  DOI:10.19754/j.nyyjs.20190515060
  前言
  随着辽宁省近年来进行的大气污染防治一系列举措,采暖期的污染水平较历史同期已经有了明显的缓解,但SQ2、NO2、O3、CO和可吸入颗粒物(PM2.5、PM10)仍然是影响城市大气环境质量的重要污染物,而大气污染特征和气象要素有着密切的联系,对生态环境的危害以及人类生产生活和人体健康造成严重,现已成为环境学家研究的热点[1,2],现已通过测定6项污染物浓度大小来衡量城市环境空气质量的优良度[3,4]。
  辽宁省位于温带大陆季风气候区,境内雨热同季、四季分明。从季节上看,春季为3—5月,冷暖空气交替频繁,常出现南北大风;夏季为6—8月,高温高湿、雨量充沛、日照丰富;秋季为9—11月,西北风增强温度下降;冬季为12月—次年2月,温度偏低、降水和日照数偏少。总体来说,夏秋季大气扩散较好,春冬季扩散条件相对较差。
  大连市为辽宁省下辖地级市,别称滨城,位于辽宁省辽东半岛南端,因地理条件兼有海洋性气候特点,冬无严寒,夏无酷暑,降雨集中,季风明显,所以大连市气象条件与辽宁省其他城市有所差别,大气污染物特征也有所偏差。
  1 研究方法
  1.1 空气质量实况数据与预报数据
  使用2018年大连市空气污染物实测数据与辽宁省气象部门给出的气象要素实时监测数据。
  1.2 大气污染物和气象数据来源
  大气污染物数据主要来自大连市空气质量[5]国控点位实时监测数据,其中包括:SQ2、NO2、O3、CO、PM2.5和PM10,在线监测使用设备均为美国热电公司生产的环境设备,国控站点运维为国家环境监测总站指定第三方、采用标准运维守则和规范,以减少监测设备造成的系统误差。
  气象数据主要来源于东北气象中心在大连市安设的气象参数实时监控设备,并与辽宁省生态环境事务服务中心签订协议,实时将采集数据通过气象专网传送到对方服务器中,站点运维同样为专人指定,定期进行维护和校准,可以保证数据质量。
  2 结果与讨论
  2.1 空气质量各级别占比
  2018年大连市大气各项污染物占比分别为PM2.5占比12.1%、PM10占比13.4%、O3占比41.1%、NO2占比4.4%,另外SQ2与CO并未作为首要污染物出现,优良天没有首要污染物占比29%。
  从以上数据可知,大连市污染物特征为:以O3为主的污染占比重较大,而O3污染则主要发生在4—10月,是大连市比较常见的一种污染类型;而可吸入颗粒物(PM2.5和PM10)污染则多发于11—12月及第2年的1—3月,发生原因多为供暖燃煤及焚烧秸秆导致的。
  2.3 气象要素分析
  由于大连市的地理条件导致早晚温差不大,月均温度在-7~26.6℃之间。已有研究结果表明,O3的产生主要来自于光化学反应[6],O3浓度变化速率与太阳紫外线辐射强度、挥发性有机物(VOCS)及NOX等物质密切相关[7]。大连市夏季沿海太阳光照强烈,加之海水反射紫外线促进臭氧生成,所以导致O3污染频发。
  因为大连受海陆风作用,全年湿度维持在50%以上、风速月均值在6m/s以上,湿度趋势为“两谷夹一峰”,夏季地面湿度最高而春季和冬季湿度最低;风速则正好相反,夏季地面风速较低,冬春季风速较高。
  从大连市全年的O3污染趋势看,O3发生的条件与温度有正相关性、与湿度、风速具有反相关性,温度越高O3污染越容易产生,湿度越大、风速越高O3越不容易形成污染。
  3 总结
  大连市2018年整体空气质量较好,优良天数比例为86.8%,首要污染物以O3为主占比41.1%,可吸入颗粒物污染占比为25.5%,仅采暖季和夏季出现中度及以上污染,污染类型较为简单;大连市O3污染与温度、风力等气象要素有关,可吸入颗粒物污染与湿度、风力等气象要素有关;因大连市本地排放量和气候特征等因素影响,当地NO2、SQ2与CO污染较轻,成为首要污染物发生率较低;大连市O3为首要污染物占比较大的为5—9月,春季则很少发生。而7月份雖然温度较高、太阳辐射强烈,但因雨水充足、地面湿度较大,所以O3污染反而有所下降;大连市虽然O3作为首要污染物频繁出现,但因为本地挥发性有机物(VOCS)及NOX等物质排放量较低,所以污染物浓度不高,不会造成较重的污染过程。
  参考文献
  [1] 潘月鹏, 王跃思, 胡波, 等.北京奥运时段河北香河大气污染观测研究[J].环境科学, 2010, 31(1):1-9.
  [2] Schwartz S E.The whitehouse effect-Shortwave radiative forcing of climate by anthropogenic aerosoIs:an overview[J].Journal of Aerosol Science,2010,27(3):359-382.
  [3] 刘方, 王瑞斌, 李钢.中国环境空气质量监测现状与发展[J].中国环境监测, 2004, 20(6):9-10.
  [4] 徐惠, 翟钧, 刘振全, 等.兰州市大气环境污染现状及治理对策研究[J].环境保护科学, 2003, 29(5):4-5, 9.
  [5] 贺泓, 谢品华, 李国辉, 等.“大气国十条”实施以来京津冀PM2.5控制效果评估报告[J].中国科学院院刊, 2015(5):668-678.
  [6] Kleinman L I.Ozone process insights from field experimentspartⅡ:Observation-based analysis for ozone production[J].Atmospheric Environment,2000,34(12/13/14):2023-2033.
  [7] 安俊琳, 王跃思, 李昕, 等.北京地面紫外辐射与空气污染的关系研究[J].环境科学, 2008, 29(4):1053-1058.
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