| 标题 | 郑州市大气颗粒物季节日变化特征及气象要素相关性研究 |
| 范文 | 李倩楠 张宁丹 马运通 摘要：以郑州市2017年空气质量数据及气象数据为研究对象，通过对各颗粒污染物浓度进行统计分析，对其与气象要素的相关性进行分析，探究郑州市不同季节各污染物日变化特征。结果表明：1）郑州市PM2.5、PM10浓度呈现出明显的冬季高、夏季低的季节性变化规律；2）PM2.5和PM10浓度呈现出双峰型分布且峰值出现时间与交通早晚高峰时间基本重合；3）各污染物在不同季节与不同的气象要素均呈现不同程度的相关性。 关键词：郑州；污染物；日变化；PM2.5；PM10 1 绪论 环保部最新颁布的《环境空气质量标准》（GB 30952012）[1]中规定的基本颗粒污染物PM10、PM2.5。国内外大量研究表明，这两种污染物可给人类生活，生产及生态环境带来各种不同程度的不利影响[2]。研究各污染物在不同季节的日变化特征对大气环境治理及污染物生产排放管理具有重大意义。 对于大气污染特征，当前的研究主要集中在对一定区域内各类型污染物如PM2.5浓度的不同尺度时空变化特征分析[35]，结合气象要素、天气状况等对研究区的污染特征进行分析。针对一天24小时污染物浓度的变化特征，相关学者对北京市等不同地区进行了研究。郑州市是中部地区重要交通枢纽，工业发达，人口众多，作为京津冀大气污染传输通道城市之一，其大气污染状况受到各界广泛关注。相关学者对郑州市各污染物变化特征及影响因素进行过研究。气象因素是影响大气污染的一个重要条件。本文针对郑州市2017年的空气质量数据及气象数据，重点探究该地区大气颗粒污染物不同季节的日变化特征，揭示一天当中气象因素的变化对不同污染物的影响。 2 数据与方法 2.1 数据来源 本文所使用的空气污染监测数据时段为2017年1月1日～2017年12月31日。所采用的的《环境空气质量标准》（GB30952012）是由环境保护部和国家质量监督检验检疫总局发布的。气象数据使用国家基准站郑州站的数据，包括气温、风速、风向、气压、相对湿度、能见度、降水量等逐小时观测的气象要素数据。 2.2 数据处理及方法 利用2017年郑州市的环境监测数据，对大气颗粒物的质量浓度变化情况进行了分析。统计每个季度24小时浓度变化的数据，分析对比污染物不同季节的日变化规律。利用SPSS软件探究不同季节污染物的浓度与各气象要素之间的相关关系，使用PM2.5和PM10和气象要素的日均值做相關分析。 3 大气颗粒污染物浓度变化特征 3.1 污染物浓度季节变化 对大气颗粒物污染物质量浓度逐季节变化情况进行了分析。粗颗粒PM10四季质量浓度均大于细颗粒PM2.5，但两者的变化趋势基本一致，均呈现出夏低冬高的变化规律。两种粒子的质量浓度均在1月份达到最高，7月份达到最低。造成此现象的原因可能是夏季强对流气团的增多和降雨增多，使得颗粒物更有效的清除，降水会减少颗粒物的排放，如土壤粉尘在空气中的飘散，故夏季颗粒物的浓度较低。PM10和PM2.5严重污染多发生在冬季，这可能是由于冬季郑州及其周边地区秸秆焚烧产生大量颗粒物以及逆温等不利于颗粒物扩散的气象条件导致的。 3.2 污染物浓度日变化特征 PM2.5浓度和PM10浓度的变化趋势基本一致。随时间表现为“U”型分布，呈现出明显的冬季高、夏季低、春季秋居中的特点。造成此现象的主要原因为冬季气温低、静风频率高、容易形成逆温天气。 PM2.5的小时质量浓度，总体上呈现出冬季>春季>秋季>夏季。从午夜到凌晨，该时段PM2.5的变化很平缓，而PM10呈现出先缓慢上升，在凌晨2点达到峰值后，缓慢下降。在8：0010：00这一时间段，PM2.5和PM10浓度呈现出逐渐上升的趋势，出现峰值，这与上午上班高峰期的汽车尾气排放有关。春、夏、秋季的上午的峰值都大约出现在9：00，冬季上午的峰值则推迟一小时出现在10：00；在一般情况下，下午是一天之中扩散条件最好的时候，这个时间段的多数污染数浓度都会有所降低。在12：0016：00时间段PM2.5和PM10的浓度值都缓慢降低，大约在16：00达到最低值。16：00以后由于晚高峰的存在，使得PM2.5和PM10的浓度值再次上升，而夜间气温较低，导致大气层结稳定，容易出现逆温，不利于颗粒物的扩散，使得PM10、PM2.5在夜间，仍然保持较高的质量浓度。 3.3 污染物与气象要素的关系 大气颗粒物浓度与气象要素之间的关系会因季节的变化而不同。PM2.5和PM10与气温之间的相关性不显著。PM2.5和PM10的浓度与相对湿度在秋季呈现出极显著的正相关，在冬季呈现出极显著的负相关。PM2.5的浓度在冬季与风速呈显著的负相关，说明风对细粒子的浓度起到一定的扩散作用。 4 结论 （1）2017年观测期间，郑州市大气中的PM2.5和PM10污染最为严重。因此郑州市主要污染物为颗粒性污染物。郑州市PM2.5、PM10浓度呈现出明显的冬季高、夏季低的季节性变化规律。PM2.5浓度和PM10浓度的日变化趋势基本一致。PM2.5和PM10的各小时质量浓度，总体上呈现出冬季>春季>秋季>夏季。PM2.5和PM10浓度呈现出双峰型分布且峰值出现时间与交通早晚高峰时间基本重合。 （2）PM2.5和PM10的浓度与相对湿度在秋季呈现出极显著的正相关，在冬季呈现出极显著的负相关。 参考文献： [1]GB 30952012，环境空气质量标准[S]. [2]乔玉霜.中原城市群大气颗粒物的理化特征及毒理学研究[D].中国矿业大学（北京），2011. [3]唐宜西，张小玲，徐敬，赵秀娟，马志强，孟伟.北京城区和郊区本底站大气污染物浓度的多时间尺度变化特征[J].环境科学学报，2016，36（08）：27832793. [4]赵秀娟.北京城区和郊区PM2.5浓度季节与日变化特征[A].中国气象学会.中国气象学会2008年年会城市气象与城市可持续发展分会场论文集[C].中国气象学会：，2008：11. [5]于洲.杭州市大气污染物浓度时空变化特征分析[D].南京信息工程大学，2016. |
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