青岛市大气颗粒物污染特征及变化规律

作者:未知

  摘要:根据2015~2017年青岛市大气自动站颗粒物监测数据,结合地理信息系统,对大气颗粒物的时空分布特征进行分析。结果显示:近几年青岛市大气颗粒物浓度呈逐年下降趋势,但仍超出年均值二级标准,大气颗粒物污染以PM2.5为主,复合型污染特征较为明显,PM10、PM2.5浓度1月、12月较高、8月较低,PM10浓度4月出现反弹,PM2.5/PM10值呈现冬季最高、春季最低的特点;建成区子站PM10、PM2.5具有明显的双峰型日变化特征,建成区边缘子站日变化特征不显著;崂山区、城阳区、李沧区东部颗粒物浓度相对较低,黄岛区、李沧区北部浓度较高,空间分布特征明显。
  关键词:青岛市;大气颗粒物;污染特征;变化规律
  中图分类号:X83 文献标识码:A 文章编号:2095-672X(2019)07-0-01
  Abstract: According to the particulate matter monitoring data of Qingdao Atmospheric Automatic Station from 2015 to 2017, combined with geographic information system, the temporal and spatial distribution characteristics of atmospheric particulate matter are analyzed. The results show that the concentration of atmospheric particulate matter in Qingdao has been decreasing year by year, but it still exceeds the annual average secondary standard. The atmospheric particulate matter pollution is mainly PM2.5, and the composite pollution characteristics are more obvious. The concentration of PM10 and PM2.5 is January. The higher the temperature in December and the lower in August, the PM10 concentration rebounded in April, and the PM2.5/PM10 value was the highest in winter and the lowest in spring. The PM10 and PM2.5 in the built-up sub-station had obvious bimodal daily variation. Characteristics, the diurnal variation characteristics of the sub-stations in the built-up area are not significant; the concentration of particulate matter in the eastern part of Laoshan District, Chengyang District and Licang District is relatively low, and the concentration in the northern part of Huangdao District and Lishao District is relatively high, and the spatial distribution characteristics are obvious.
  Key words: Qingdao; Atmospheric particulate matter; Pollution characteristics; Variation law
  近年来,随着经济的发展,城市化水平的提高以及能源消耗的增加,北方地区雾霾天气频发,空气污染程度越来越为人们所关注,青岛市大气颗粒物也呈现新的污染特征及变化规律。本文结合近年来国内学者对颗粒物的研究[1-3],利用多年空气质量监测资料,系统阐明2015年以来青岛市大气颗粒物的污染特征,深化颗粒物污染认识,阐明时空演变规律,以期为青岛市的环境管理决策提供有力的科学依据。
  1 时间变化特征
  1.1 年际变化
  2015-2017年,市区空气中PM10、PM2.5浓度分别在76~94?g·m-3 和37~51?g·m-3之间,呈逐年下降趋势,但仍连续三年超出《环境空气质量标准》(GB3095-2012)限值要求。以美国环境保护署2006年提出的PM2.5年均浓度标准限值15?g·m-3来衡量,青岛市PM2.5的年均浓度是其2.5~3.4倍。2015-2017年环境空气中PM2.5/PM10分别为0.54、0.53、0.49,总体均在0.45以上,与广州市区[4]、北京城区[5]的PM2.5/PM10相当(分别为0.59、0.40~0.60)。说明青岛市大气颗粒物污染以PM2.5为主,大气复合型污染特征较为明显。这与青岛市近年来机动车保有量大幅增加、能源消耗量较大有关,有关数据表明,青岛市2017年机动车保有量已达261.45万辆,增长12.1%。但PM2.5/PM10逐年降低,反映出青岛市近年来在PM2.5污染防治方面采取了积极有效的应对措施。
  1.2 月际变化
  2015-2017年PM10、PM2.5月均浓度均呈现明显的波谷型变化特征,1月(12月)和8月分别为两种颗粒物平均浓度较高和较低的月份,7月均出现小反弹,与PM2.5不同的是,PM10浓度在4月有明显反弹,至8月降至最低,然后逐月升高;PM2.5/PM10比值呈现冬季最高,夏、秋季次之,春季最低的特点。这主要是因为冬季为采暖季,燃煤量的增加使得颗粒物中水溶性离子及其前体物的浓度升高,同时冬季静稳等不利气象条件出现频率较高,不利于空氣中污染物的稀释扩散;春季青岛气候干燥少雨、多风,沙尘(浮尘)天气出现较为频繁,使得PM10浓度明显增加;7、8月为青岛市的旅游高峰期,机动车尾气排放的污染物大量增加,加之夏季日照长、气温高、湿度大,光化学反应尤其活跃,易产生二次气溶胶[6],使得夏季PM2.5/PM10值略有升高。此外,冬季污染时段,空气中PM2.5和PM10质量浓度均明显升高,特别是PM2.5上升幅度更明显,表现为PM2.5/PM10值偏高,在1月达到峰值,可见,PM2.5/PM10值上升是污染时段的典型特征,与细颗粒物长时间悬浮积聚有关。   1.3 小时日变化
  对2015-2017年PM10、PM2.5小时浓度进行分析,结果发现,PM10、PM2.5日变化均具有较明显的双峰型特征,第一个峰值出现在上午7-9时左右,峰值较明显,第二个峰值出现在18-21时左右,波动幅度较小。
  通过对各站点污染物日变化统计分析发现,建成区子站PM10、PM2.5双峰型变化特征显著,但位于建成区边缘的点位日变化特征不显著。污染物日变化特征主要与人类活动密切相关,建成区人类活动频繁,上下班交通高峰时间汽车尾气排放量大,加之早晚大气边界层相对较低,大气扩散能力较弱,导致空气中污染物浓度迅速升高,而中午大气扩散能力最强,污染物容易扩散和稀释,因此PM10、PM2.5呈现明显的双峰型变化。建成区边缘人类活动较少,污染物排放量小,日变化特征不显著。
  2 空间变化特征
  本文结合地理信息系统,选用sufer软件对2015-2017年PM10、PM2.5浓度空间分布进行分析。结果显示:崂山区、城阳区以及李沧区
  东部颗粒物浓度值相对较低,黄岛区、李沧区北部浓度值相对较高,空间分布特征明显。
  青岛市空气中主要污染物浓度空间分布与城市布局密切相关,崂山区地处崂山风景区,东、南两侧靠海,扩散条件较好,城阳区南部点位位于崂山水库,处于建成区边缘,李沧区东部北连城阳区,东枕崂山山脉,人类活动均较少,污染源排放量小,空气中污染物浓度相对都较低;黄岛区、李沧区北部污染则相对较高,究其根本原因主要是这两区域所受人为污染源的影响较重:一是工业污染源较多,一次排放高,李沧石化、黄岛石化以及一些热电联产企业排放的污染物明显影响空气质量;二是近年来随着城市化进程的加快,拆迁及建筑施工项目逐渐增多,如李沧区的环湾绿道工程、大崂路等多条断头路打通工程、永平路茶叶市场拆迁工程等,黄岛区也加大开发力度,大量建筑工地于2015年底前开工建设,如科研基地、轻轨改造等,产生大量的汽车尾气与扬尘污染,对颗粒物浓度有较大影响;三是近年来青岛市推进了现代路网重点工程建设,环湾路网、中心城区快速路网的施工均影响到距其较近的空气点位,如李沧区北部点位颗粒物浓度受其影响有所升高。
  3 结论
  (1)2015年以来,青岛市区空气中颗粒物浓度逐年下降,但仍连续三年超出年均值二级标准。
  (2)青岛市大气颗粒物污染以PM2.5为主,大气复合型污染特征较明显,与青岛市近年来机动车保有量大幅增加、能源消耗量较大有关。
  (3)PM10、PM2.5浓度均为1月、12月较高、8月较低,PM10浓度在4月出现反弹,PM2.5/PM10值冬季最高、春季最低。这与冬季污染物排放量大、静稳不利气象条件频发,春季干燥少雨、多扬沙浮尘天气有关,PM2.5/PM10值上升是污染时段的典型特征,与细颗粒物长时间悬浮积聚有关。
  (4)建成区子站PM10、PM2.5具有明显的双峰型日变化特征,建成区边缘子站日变化特征不显著。日变化特征与人类活动密切相关,同时还与大气扩散条件有关。
  (5)崂山区、城阳区以及李沧区东部颗粒物浓度相对较低,黄岛区、李沧区北部浓度相对较高,空间分布特征明显,与青岛市的城市布局密切相关。
  参考文献
  [1]王玮,汤大纲,刘红杰等.中国PM2.5污染状况和污染特征的研究[J].环境科学研究,2000,13(1):1-5.
  [2]宋晓晖,毕晓辉,吴建会等.杭州市空气颗粒物污染特征及变化规律研究[J].环境污染与防治,2012,34(7):60-63.
  [3]翟广宇,王式功,董继元等.兰州市不同粒径大气颗粒物污染特征及气象因子的影响分析[J].生态环境学报,2015,24(1):70-75.
  [4]陈瑜.广州市区 PM2.5 的污染特征[J].环境保护科学,2010,36(3):7-8.
  [5]于娜,魏永杰,胡敏等.北京城区和郊区大氣细粒子有机物污染特征及来源解析[J].环境科学学报,2009,29(2):244-246.
  [6]唐孝炎等.大气环境化学[M].北京:高等教育出版社,1990.343.
  收稿日期:2019-03-20
  作者简介:魏巍(1984-),女,汉族,研究生学历,工程师,研究方向为环境科学。
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