重庆市PM2.5浓度时空变化特征分析研究
李大年 余家燕 刘海立
摘要：2013年实施环境空气质量新标准评价之后，PM2.5成为目前我国空气质量的主要污染物。本论文通过对重庆市主城区PM2.5浓度的变化特征及趋势开展研究，包括开展重庆市主城区大气浓度变化规律分析，研究各主要影响时间段与PM2.5浓度的相关性；对今后利用该数据对大气中PM2.5的化学组分来计算大气总消光系数，了解重庆市主城各化学组分对大气消光的贡献率，通过该研究可以准确分析PM2.5化学组成，了解颗粒物质量浓度的主要贡献因子，同时对主要影响能见度的因子进行定量评估，可以帮助环境管理部门找到主要的污染源，制定科学的控制目标，进一步改善重庆市环境空气质量。
关键词：环境空气；PM2.5浓度；颗粒物采样
中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0159-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.089
Study on the temporal and spatial variations of PM2.5 concentration in Chongqing
Li Danian， Yu Jiayan， Liu Haili
（Chongqing Ecological Environment Monitoring Center， Chongqing 401147，China）
Abstract： After the implementation of the new assessment of ambient air quality in 2013， PM2.5 has become the major air pollutant in China. In this paper， the main city of Chongqing PM2.5 concentration characteristics of the changes and trends to carry out research， including the development of Chongqing Municipality， the main city of atmospheric concentration changes in the law to study the main impact of the time period and PM2.5 concentration correlation； for future use The data of the atmospheric PM2.5 chemical composition to calculate the total atmospheric extinction coefficient， the main city of Chongqing to understand the contribution of the chemical composition of the extinction of atmospheric extinction， through this study can accurately analyze the chemical composition of PM2.5 to understand the amount of particulate matter The main contributors to concentration， together with the quantitative assessment of factors that mainly affect visibility， can help environmental authorities find major sources of pollution， set a scientific control objective and further improve the ambient air quality in Chongqing.
Key words： Ambient air； PM2.5 concentration； Particulate matter sampling
1 前期准备
选取重庆市城区具有代表性的观测点位进行采样，站点选取在重庆市南岸区重庆工商大学的教学楼顶，采样垂直高度为15m，采样区属于典型的文教居民混合区。PM2.5样品的采集器使用BGI 公司生产的FRM Omni 小流量颗粒物采样器，采样流量为5L/min，仪器装有测量气温和气压的传感器，利用实时的气温和气压将采样体积换算成标态体积，仪器还能设置采样日期和采样时间采样周期为一年，按夏季、秋季、冬季、春季选择典型月连续采样，夏季采样时间为2014年7月1日至7月30日，秋季采样时间为2014年10月23日至11月22日，冬季采样时间为2015年1月6日至2月4日，春季采样时间为2015年4月2日至5月1日。
2 气象条件
表1列出了采样期间的气象参数，采样时间为2014年夏季、秋季、冬季和2015年春季，总共为四个季度，每个季度连续采集一个月，每个季度采集的样品数分别为30、30、30、30天，有效样品数都达到100%。在整个采样过程中详细记录了天气情况，由表1可以看出，温度是夏季>秋季>春节>冬季，夏季气温普遍高于30℃，春季和秋季温度较为接近，都在20℃附近，冬季温度较低；四季相对湿度差异不大，在60%～80%之间。
图1是采样期间四个季度的PM2.5浓度随时间变化序列图。在整个观测期间PM2.5四个季度的日均浓度值分别为夏季（29.9±9.1）μg/m3、秋季（105.4±41.0）μg/m3、冬季（112.3±52.0 ）μg/m3、春季（58.1±25.2）μg/m3，夏、秋、冬和春季变化范围分别为15～52、30～191、38～200和20～113μg/m3。PM2.5污染冬季最为严重[1]，与冬季采暖污染物的排放增加及不利于大气扩散的气象条件有关；秋季受大气逆温的影响，因此细粒子浓度也较高；春季空气流动性增强，污染物较易扩散，夏季大气混合层较高，且重庆市夏季降水较为集中，有利于污染物的扩散和去除，因此重庆市主城区夏季和春季PM2.5浓度相对较低。對比采样日天气情况可见，雨水对颗粒物浓度有较好的清除作用，监测期间雨天PM2.5浓度在当月均处于较低浓度水平，雨后随着颗粒物近地面逐渐累积有增加趋势，冬季因扩散条件极其不利的情况，出现了短时高浓度PM2.5浓度污染[2]。
4 PM2.5浓度日变化特征
利用监测点位在线对PM2.5监测数据进行日变化特征分析，图2是2014年夏季至2015年春季重庆市主城区PM2.5质量浓度日变化。由图可见PM2.5浓度日变化呈现较为明显的双峰类型，峰值分别出现在凌晨04：00和上午10：00，凌晨4点的高峰出现与半夜大气边界层较低，污染物排放后的沉积有关系，也不排除有主城大货车晚上可以进入主城行驶有关。凌晨04：00至07：00PM2.5浓度逐渐下降，此后出现较为明显的人为活动和交通排放高峰，污染物浓度的排放逐渐增大，并在11：00达到最高值，下午是全天扩散条件最佳的时分，大气边界层增加污染物有较好的稀释空间，在17：00降到最低值。此后由于人为活动、下班高峰期的影响，以及扩散条件变差等原因，PM2.5浓度又开始迅速上升。
对同期在线站点PM2.5数据按季节进行日变化分析，见图3，在线站点浓度的季节变化与离线监测数据规律一致，冬季最高，其次是秋季、春季和夏季。四季日变化规律有差异，夏季凌晨12点到4点是浓度高值区域，之后浓度下降至下午两点最低，因夏季总体扩散条件好，白天大气边界层厚度为最高，凌晨因扩散条件减弱加之货车进城后，污染物有一定的累积；秋季起高浓度时段增加，凌晨至早上早高峰均由较高浓度出现，仅下午扩散条件变好后，颗粒物浓度降低；冬季、春季的日变化趋势与秋季相同，上午早高峰的排放影响比较突出，其次是夜间至凌晨的污染物累积过程导致浓度增加[3]。
5 小结
（1）2014年夏季至2015年春季在重庆市主城区共采集120组有效样品，并且详细记录了采样期间的气象条件[4]。（2）研究期间PM2.5日均浓度值分别为夏季29.9±9.1ug/m3、秋季105.4±41.0ug/m3、冬季112.3±52.0ug/m3、春季58.1±25.2ug/m3。PM2.5秋季和冬季污染濃度较高，污染较为严重，春季和夏季浓度较低。（3）重庆市主城区PM2.5浓度日变化呈现双峰型，高值出现在夜间11：00，其次是上午早高峰时期，最低值出现在下午17：00。
参考文献
[1]张朝能，王梦华，胡振丹，袁园，刘慧.昆明市PM2.5浓度时空变化特征及其与气象条件的关系[J].云南大学学报：自然科学版，2016， 38 （1）：90-98.
[2]杨冬冬，赵树云，张华，沈新勇.未来全球PM2.5浓度时空变化特征的模拟[J].中国环境科学，2017，37（4）：1201-1212.
[3]聂晨晖，潘骁骏，金洪芳.杭州地区2015年PM2.5浓度时空变化特征分析[J].测绘通报，2016，（11）：75-79.
[4]邓绪伟，黄宇，李中强，李海波，苏命.湖北省大气颗粒物浓度时空变化特征[J].环境工程学报，2017，11（9）：5152-5158.
收稿日期：2017-11-24
作者简介：李大年（1982-），男，副高，本科，研究方向为环境自动监测。
摘要：2013年实施环境空气质量新标准评价之后，PM2.5成为目前我国空气质量的主要污染物。本论文通过对重庆市主城区PM2.5浓度的变化特征及趋势开展研究，包括开展重庆市主城区大气浓度变化规律分析，研究各主要影响时间段与PM2.5浓度的相关性；对今后利用该数据对大气中PM2.5的化学组分来计算大气总消光系数，了解重庆市主城各化学组分对大气消光的贡献率，通过该研究可以准确分析PM2.5化学组成，了解颗粒物质量浓度的主要贡献因子，同时对主要影响能见度的因子进行定量评估，可以帮助环境管理部门找到主要的污染源，制定科学的控制目标，进一步改善重庆市环境空气质量。
关键词：环境空气；PM2.5浓度；颗粒物采样
中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0159-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.089
Study on the temporal and spatial variations of PM2.5 concentration in Chongqing
Li Danian， Yu Jiayan， Liu Haili
（Chongqing Ecological Environment Monitoring Center， Chongqing 401147，China）
Abstract： After the implementation of the new assessment of ambient air quality in 2013， PM2.5 has become the major air pollutant in China. In this paper， the main city of Chongqing PM2.5 concentration characteristics of the changes and trends to carry out research， including the development of Chongqing Municipality， the main city of atmospheric concentration changes in the law to study the main impact of the time period and PM2.5 concentration correlation； for future use The data of the atmospheric PM2.5 chemical composition to calculate the total atmospheric extinction coefficient， the main city of Chongqing to understand the contribution of the chemical composition of the extinction of atmospheric extinction， through this study can accurately analyze the chemical composition of PM2.5 to understand the amount of particulate matter The main contributors to concentration， together with the quantitative assessment of factors that mainly affect visibility， can help environmental authorities find major sources of pollution， set a scientific control objective and further improve the ambient air quality in Chongqing.
Key words： Ambient air； PM2.5 concentration； Particulate matter sampling
1 前期准备
选取重庆市城区具有代表性的观测点位进行采样，站点选取在重庆市南岸区重庆工商大学的教学楼顶，采样垂直高度为15m，采样区属于典型的文教居民混合区。PM2.5样品的采集器使用BGI 公司生产的FRM Omni 小流量颗粒物采样器，采样流量为5L/min，仪器装有测量气温和气压的传感器，利用实时的气温和气压将采样体积换算成标态体积，仪器还能设置采样日期和采样时间采样周期为一年，按夏季、秋季、冬季、春季选择典型月连续采样，夏季采样时间为2014年7月1日至7月30日，秋季采样时间为2014年10月23日至11月22日，冬季采样时间为2015年1月6日至2月4日，春季采样时间为2015年4月2日至5月1日。
2 气象条件
表1列出了采样期间的气象参数，采样时间为2014年夏季、秋季、冬季和2015年春季，总共为四个季度，每个季度连续采集一个月，每个季度采集的样品数分别为30、30、30、30天，有效样品数都达到100%。在整个采样过程中详细记录了天气情况，由表1可以看出，温度是夏季>秋季>春节>冬季，夏季气温普遍高于30℃，春季和秋季温度较为接近，都在20℃附近，冬季温度较低；四季相对湿度差异不大，在60%～80%之间。
图1是采样期间四个季度的PM2.5浓度随时间变化序列图。在整个观测期间PM2.5四个季度的日均浓度值分别为夏季（29.9±9.1）μg/m3、秋季（105.4±41.0）μg/m3、冬季（112.3±52.0 ）μg/m3、春季（58.1±25.2）μg/m3，夏、秋、冬和春季变化范围分别为15～52、30～191、38～200和20～113μg/m3。PM2.5污染冬季最为严重[1]，与冬季采暖污染物的排放增加及不利于大气扩散的气象条件有关；秋季受大气逆温的影响，因此细粒子浓度也较高；春季空气流动性增强，污染物较易扩散，夏季大气混合层较高，且重庆市夏季降水较为集中，有利于污染物的扩散和去除，因此重庆市主城区夏季和春季PM2.5浓度相对较低。對比采样日天气情况可见，雨水对颗粒物浓度有较好的清除作用，监测期间雨天PM2.5浓度在当月均处于较低浓度水平，雨后随着颗粒物近地面逐渐累积有增加趋势，冬季因扩散条件极其不利的情况，出现了短时高浓度PM2.5浓度污染[2]。
4 PM2.5浓度日变化特征
利用监测点位在线对PM2.5监测数据进行日变化特征分析，图2是2014年夏季至2015年春季重庆市主城区PM2.5质量浓度日变化。由图可见PM2.5浓度日变化呈现较为明显的双峰类型，峰值分别出现在凌晨04：00和上午10：00，凌晨4点的高峰出现与半夜大气边界层较低，污染物排放后的沉积有关系，也不排除有主城大货车晚上可以进入主城行驶有关。凌晨04：00至07：00PM2.5浓度逐渐下降，此后出现较为明显的人为活动和交通排放高峰，污染物浓度的排放逐渐增大，并在11：00达到最高值，下午是全天扩散条件最佳的时分，大气边界层增加污染物有较好的稀释空间，在17：00降到最低值。此后由于人为活动、下班高峰期的影响，以及扩散条件变差等原因，PM2.5浓度又开始迅速上升。
对同期在线站点PM2.5数据按季节进行日变化分析，见图3，在线站点浓度的季节变化与离线监测数据规律一致，冬季最高，其次是秋季、春季和夏季。四季日变化规律有差异，夏季凌晨12点到4点是浓度高值区域，之后浓度下降至下午两点最低，因夏季总体扩散条件好，白天大气边界层厚度为最高，凌晨因扩散条件减弱加之货车进城后，污染物有一定的累积；秋季起高浓度时段增加，凌晨至早上早高峰均由较高浓度出现，仅下午扩散条件变好后，颗粒物浓度降低；冬季、春季的日变化趋势与秋季相同，上午早高峰的排放影响比较突出，其次是夜间至凌晨的污染物累积过程导致浓度增加[3]。
5 小结
（1）2014年夏季至2015年春季在重庆市主城区共采集120组有效样品，并且详细记录了采样期间的气象条件[4]。（2）研究期间PM2.5日均浓度值分别为夏季29.9±9.1ug/m3、秋季105.4±41.0ug/m3、冬季112.3±52.0ug/m3、春季58.1±25.2ug/m3。PM2.5秋季和冬季污染濃度较高，污染较为严重，春季和夏季浓度较低。（3）重庆市主城区PM2.5浓度日变化呈现双峰型，高值出现在夜间11：00，其次是上午早高峰时期，最低值出现在下午17：00。
参考文献
[1]张朝能，王梦华，胡振丹，袁园，刘慧.昆明市PM2.5浓度时空变化特征及其与气象条件的关系[J].云南大学学报：自然科学版，2016， 38 （1）：90-98.
[2]杨冬冬，赵树云，张华，沈新勇.未来全球PM2.5浓度时空变化特征的模拟[J].中国环境科学，2017，37（4）：1201-1212.
[3]聂晨晖，潘骁骏，金洪芳.杭州地区2015年PM2.5浓度时空变化特征分析[J].测绘通报，2016，（11）：75-79.
[4]邓绪伟，黄宇，李中强，李海波，苏命.湖北省大气颗粒物浓度时空变化特征[J].环境工程学报，2017，11（9）：5152-5158.
收稿日期：2017-11-24
作者简介：李大年（1982-），男，副高，本科，研究方向为环境自动监测。
