通辽市PM10质量浓度变化监测分析

孙宏宇+高亚敏+宋玉红+郭洪莲

摘 要 分析通辽市2011年5月-2012年12月PM10质量浓度资料，统计结果表明：①PM10年均质量浓度为91.42μg/m3，未达到国家环境空气质量二级标准；②PM10的季均质量浓度特征是春季＞冬季＞秋季＞夏季，PM10月均质量浓度与季节分布基本一致；③PM10质量浓度在一周中呈现出单峰变化的特点，峰值浓度出现于周四；④PM10质量浓度日变化呈双峰型分布。不同季节日变化波动不同，春季峰值主要与扬沙、浮尘、沙尘暴发生有关。夏、秋、冬上午峰值时间不同而下午峰值时间相同，这主要与日出日落时间和其他气象条件，以及上、下交通高峰相关。

关键词 PM10质量浓度；监测分析；内蒙古通辽市

中图分类号：X513 文献标志码：B 文章编号：1673-890X(2014)06-092-03

1 研究背景

PM10也称可吸入颗粒物，是指空气动力学直径小于或等于10 μm的大气颗粒物。有关的流行病学和毒理学研究表明，PM10能够引起一系列严重的心血管及呼吸道疾病［1］。另外，环境空气中的颗粒物还会引起大气能见度降低，对全球气候变化也有着严重影响［2］。因此，学者们对多地PM10质量浓度的时空分布及其与气象要素的相关性做了大量研究，发现东北地区春季PM10质量浓度高于其他季节，这主要是由于春季多发生沙尘天气［3］。颗粒物质量浓度监测是评价城市空气质量的基础，也是进行城市污染控制与评估健康效应的重要依据。我国2012年修订的《环境空气质量标准》中提高了PM10的控制指标，并提出更为严格的细颗粒物PM2.5（空气动力学直径小于2.5μm的大气颗粒物）控制标准。而近年来随着我国城市经济的快速发展导致环境空气中颗粒物污染十分严重，尤其2013年入冬以来我国中东部地区发生自1961年以来严重的雾霾天气，引起人们对PM10和PM2.5的高度关注。以内蒙古通辽站2011年5月-2012年12月PM10质量浓度监测数据为基础，分析PM10质量浓度的变化规律，对做好通辽市空气质量预报及进一步评价、治理和控制大气污染有着重要意义。

2 资料与方法

2.1 实验地点与环境

采样点通辽站位于通辽市科尔沁区南部，测场四周地势平坦，下垫面为植被较为稀疏的沙地。测站四周较空旷，空气畅通，不影响测场环境。通辽位于内蒙古自治区东南部，松辽平原西端，科尔沁沙地腹地，属温带大陆性半干旱季风气候。总的气候特点是：春季干旱多大风，夏季炎热多雨，秋季凉爽短暂，冬季漫长而干冷。年平均大风日数43 d，年平均沙尘暴天数2.4 d。

2.2 监测仪器及原理

监测仪器为美国R&P公司生产的R&P1400a大气颗粒物质量浓度仪。监测仪基本原理是采用锥管振荡微天平方法连续测量大气中颗粒物质量浓度。当颗粒物连续聚集到滤膜上，滤膜质量增加时，其振荡频率同时相应减少，根据质量与频率的相关变化，结合自动记录的大气采样流量数据和温度数据，微电脑处理系统可计算出滤膜上所累计颗粒物的总质量、质量流量和质量浓度。数据记录频率为5 min/次。

2.3 数据处理方法

PM10质量浓度取用2011年5月1日-2012年12月31日资料（其中因仪器异常造成资料缺失7 d），剔除一些明显错误的数据。气象数据采用同期地面气象观测资料。用数理统计分析法将每5 min观测所得PM10浓度数据取平均值来描述PM10变化规律。

3 结果与讨论

3.1 PM10质量浓度年变化

从计算结果来看，2011年、2012均未达到国家环境空气质量二级标准，2011年日均浓度超标天数为35 d，超标率为14.29%，2012年日均浓度超标天数为34 d，超标率为9.47%。（将发生扬沙、浮尘、沙尘暴的天气统称为沙尘天气），超过二级标准倍数分别是17倍和12倍。日均最小浓度分别为-7.7 μg/m3（在2011年6月23日，主要受降水影响）和2.01 μg/m3。

3.2 PM10质量浓度季节和月变化

PM10的季均质量浓度特征是春季＞冬季＞秋季＞夏季。春季PM10质量浓度最高有3个原因：一是通辽春季降水少，空气中的PM10不易被清除。二是春季多大风，而此时地表多处于裸露状态，地面扬沙、浮尘以及北方沙尘暴对空气影响较大。三是采暖期（10月20日-次年4月20日）还未结束，居民家庭和公共建筑燃煤对PM10也有较大贡献。冬季是用煤的高峰期，加上冬季气温低，大气湍流交换和垂直扩散能力弱，致使污染物集中在近地上空，导致冬季PM10质量浓度偏高。而冬季低于春季，主要是因为冬季降雪后形成的下垫面积雪对污染物有一定的吸附能力。通辽夏季炎热多雨的特点是导致PM10质量浓度较低的重要原因。雨水对气溶胶的湿沉降作用很强，降低可吸入颗粒物含量，使夏季空气能保持十分良好的状态。而高温条件下，大气对流发展旺盛，有利于颗粒物的扩散迁移。PM10月均质量浓度变化有较强的季节特征，6-8月浓度较低，9月后逐渐上升，3-5月浓度较高，这与上述季节分布结论基本一致。

3.3 PM10质量浓度周变化

对通辽市PM10质量浓度按周进行统计分析，从2年平均看PM10质量浓度在一周中呈现出单峰变化的特点，周一至周三逐渐上升，峰值浓度出现于周四，这与春季发生沙尘天气有关。PM10质量浓度从周四后逐渐下降至较低水平，到周日又略有上升。这表明PM10质量浓度与人们的生产生活密切相关。自周一开始人们的生产生活逐渐加强，因此由人类生产生活（工业、交通、建设等）产生的颗粒物逐渐增加，自周四后人们的工作强度又有一定的松懈，周六大多数人选择休息，交通、工业、建设等活动明显减少，PM10质量浓度也随之降低；经过周六的休整，周日人们的户外活动（购物、交通等）增加，PM10质量浓度略有上升。而不同季节PM10周平均质量浓度变化不同，这与该地区的气象条件、工厂排放和人们交通出行等有关。春季由于沙尘天气影响，与年平均相同，周四出现峰值，周五至周日逐渐降低。夏季波动不大，秋季从周一到周三逐渐下降，周四出现低值后又逐渐上升，与年平均相反。冬季周一至周二PM10浓度维持较高水平，随后逐渐下降，周六达到最低，通辽冬季寒冷，周末人们主要在家休息，因此一周内PM10浓度成逐渐降低态势。经进一步研究发现，通辽市PM10年平均质量浓度工作日高于周末，春、夏、冬与年平均一致，而秋季相反。

3.4 PM10质量浓度日变化

PM10质量浓度年均日变化呈现双峰型分布，峰值分别出现在上午8：00-9：00和下午的17：00-18：00的2个时间段。1 d中PM10质量浓度变化主要受上下班交通高峰和气象条件影响。日出之后，人类生产生活活动持续增加，由于上午是人们上班、上学，交通运输、工业活动和建筑活动的高峰期，污染物排放较大，PM10质量浓度急剧上升。同时，由于夜间形成的逆温层还未消失，气流的扩散受阻，进而导致PM10浓度较高。中午由于温度高，对流活动强，污染物容易扩散，PM10浓度降低。日落之后，辐射减弱，温度降低，大气层趋于稳定，近地气温低于上空，又形成逆温，造成空气垂直对流能力弱，污染物扩散缓慢，从而加重了大气污染；同时，伴随着下午交通高峰期的出现，1d中第2次峰值浓度出现，直到夜间人们活动降低，颗粒物沉降，浓度降低；国内外大量相关研究均得到类似的PM10质量浓度日变化特性［4-8］。

根据总结资料看出，不同季节PM10日变化趋势不同，夏季波动变化幅度较小，春、秋和冬季波动变化较大。不同季节日变化峰值所在位置也不一样，春季峰值出现在15：00-17：00和22：00-

0：00，这主要与扬沙、浮尘、沙尘暴发生时间有关，沙尘天气PM10质量浓度日变化与春季相同。夏季峰值在4：00-6：00和17：00-19：00，秋季峰值在6：00-8：00和17：00-19：00，冬季峰值在8：00-10：00和17：00-19：00，夏、秋、冬上午峰值时间不同而下午峰值时间相同，这主要与日出日落时间和其他气象条件，以及上下班交通高峰相关。而冬、春季节浓度峰值浓度明显要比夏、秋季节大，这与PM10质量浓度冬春高于夏秋一致。

4 结语

通过对通辽市2011年5月-2012年12月PM10质量浓度统计表明：

①PM10两年平均质量浓度为91.42μg/m3，未达到国家环境空气质量二级标准。2年的日均最大浓度都是出现在春季沙尘天气条件下。

②PM10季均质量浓度特征是春季＞冬季＞秋季＞夏季。PM10月均质量浓度变化有较强的季节特征，6-8月浓度较低，3-5月浓度较高，与季节分布结论基本一致。

③通辽市PM10质量浓度在一周中呈现出单峰变化的特点，周一至周三逐渐上升，峰值浓度出现于周四。同时PM10年均质量浓度工作日高于周末，春、夏、冬与年平均一致，而秋季相反。

④PM10质量浓度日变化呈现双峰型分布，峰值分别出现在上午8：00-9：00和下午的17：00-18：002个时间段。PM10质量浓度日变化夏季波动变化幅度较小，春、秋和冬季波动变化较大。春季峰值出现在15：00-17：00和22：00-0：00，这主要与扬沙、浮尘、沙尘暴发生时间有关。夏、秋、冬上午峰值时间不同而下午峰值时间相同，这主要与日出日落时间和其他气象条件，以及上下班交通高峰相关。

参考文献

［1］ 谢鹏，刘晓云，刘兆荣，等.不同控制指标下的大气PM10浓度对人群的健康影响［J］.中国环境科学，2010，30（1）：25-29.

［2］ 王淑英，张小玲，徐晓峰.北京地区大气能见度变化规律及影响因子统计分析［J］.气象科技，2003，31（2）：109-114.

［3］ 周悦，牛生杰，王存忠，等.半干旱区PM10质量浓度时空分布特征研究［J］.中国沙漠，2011，31（3）：741-749.

［4］ 王琪，邓启红，等.长沙市郊区环境大气中颗粒物PM10的质量浓度及其变化特征［J］.中南大学学报，2010，41（6）：2419-2423.

［5］ 于建华，虞统，魏强，等.北京地区和质量浓度的变化特征［J］.环境科学研究，2004，17（1）：45-47.

［6］ 张新玲，张利民，李子华.南京市可吸入颗粒物数浓度变化及尺度分布［J］.江苏环境科技，2003，16（4）：33-34.

［7］ 王坚，吴光应，付道林.巫山县PM10浓度现状及影响因子分析［J］.环境科学导刊，2011，30（2）：53-55.

［8］ 陈丹青，师建中，肖亮洪，等.粤东三市PM2.5和PM10质量浓度分布特征［J］.中山大学学报：自然科学版，2012，51（4）：73-78.

（责任编辑：刘昀）