太原市采暖季PM2.5的污染特征分析

(中國輻射防護研究院，山西 太原 030006)

本文利用太原市環境監測中心站公布太原市2013年12月3日至2014年3月15日采暖期間PM2.5和其它污染物(PM10、SO2、NO2、CO和O3)逐時監測數據，分析了采暖季PM2.5的月、日以及時的濃度水平和污染特征，以及與其它污染的相關性。

1 數據的獲取

從太原市環境監測中心站的網站上收集了市環境監測中心站公布的PM2.5和其它污染物(PM10、SO2、NO2、CO和O3)的實時監測數據。數據選取時段為2013年12月3日至2014年3月15日，獲得PM2.5和其它污染物.的小時濃度數據各2016個。

2 采暖季PM2.5的濃度分析

2.1 PM2.5小時、日及月濃度

太原市采暖季PM2.5小時濃度和日均濃度的最大值和最小值以及月均濃度見表1。

表1 太原市采暖季PM2.5濃度統計結果

由表1可以看出太原市采暖季PM2.5小時濃度最小值出現在2014年3月為9μg/m3，小時濃度最大值出現在1月份為364μg/m3。采暖期日均濃度的最小值出現12月為19μg/m3，日均濃度最大值出現2月份為296μg/m3，月均濃度的最小值出現在3月份為66μg/m3，最大值出現在2月份為97μg/m3)，采暖季的月日均濃度值為87μg/m3。

2.2 采暖季PM2.524h日變化

從PM2.5日變化規律圖可以看出，PM2.5日變化規律呈雙谷單峰趨勢，濃度低谷分別出現在早上5∶00～6∶00和下午16∶00～17∶00。曲線從午夜至上午5∶00點一直呈下降趨勢，6∶00至上午11∶00呈上升狀態，11∶00至15∶00又呈下降以后一直呈上升勢。15∶00到午夜小時濃度不斷上升。早上6∶00出現上升可能與人們開始上班的活動有關，晚上PM2.5小時濃度的上升與晚上采暖加強有關。

圖1 PM2.5 24h小時濃度變化規律圖

3 PM2.5與PM10的相關分析

3.1 PM2.5與PM10的比值

將同一天PM2.5和PM10的日均濃度進行比值分析，結果表明PM2.5與PM10的比值在0.30～0.77之間，采暖季PM2.5/PM10的均值為0.58。

3.2 PM2.5與PM10的相關性分析

將PM2.5和PM10逐日小時平均濃度數據(時間段為0～23∶00)做相關分析。根據最小二乘法對采暖季的PM2.5做回歸方程，PM2.5與PM10采暖季的相關系數為0.925，得到線性方程PM2.5=0.500x+8.121，說明PM2.5與PM10相關性顯著。二者的污染來源有很大的一致性，但并不完全相同，冬季采暖對二者均有貢獻，但PM2.5又存在二次氣溶膠的轉化。

圖2 PM2.5與PM10的相關性分析圖(μg·m-3))

4 PM2.5與其它污染物分析

4.1 相關性分析

將PM2.5與SO2、NO2、CO和O3逐日小時平均濃度數據(時間段為0～23∶00)做相關分析。根據最小二乘法對采暖季的PM2.5做回歸方程，PM2.5與SO2、NO2、CO和O3采暖期的相關系數分別為0.565、0.001、0.480和0.326，在這四種污染物中PM2.5與SO2的相關性最高，PM2.5與NO2的相關性最差明，表明SO2濃度較高時，更易轉化成PM2.5，而NO2的濃度較高時未必能夠轉化成PM2.5，NO2轉化成PM2.5與其它轉化條件有著密切的聯系。PM2.5與CO有相關性，但相關系數不高，表明二者的轉化反應機制不停。PM2.5與O3的相關系數為0.326，從圖6可以看出隨著O3濃度的降低PM2.5的濃度增大，表明O3參與了PM2.5的二次轉化過程。

圖3 PM2.5與SO2的相關性

圖4 PM2.5與NO2的相關性

圖5 PM2.5與CO的相關性

圖6 PM2.5與O3的相關性

4.2 同日小時濃度變化趨勢

將采暖期同日的24小時內的PM2.5、SO2、NO2、CO和O3的小時平均濃度做全天的變化趨勢分析，由圖7可知PM2.5與SO2的變化趨勢一致，而PM2.5與O3呈相反趨勢，NO2和CO全天內的變化趨勢較為緩和，濃度起伏變化不是很大。

圖7 PM2.5與其它污染同日24日內的變化趨勢圖

5 結 論

(1)采暖季PM2.5的小時濃度為9～364μg/m3。采暖期日均濃度范圍為19～296μg/m3，采暖季的月日均濃度值為87μg/m3。

(2)PM2.5日變化規律呈雙谷單峰趨勢。

(3)PM2.5與PM10的比值在0.30～0.77之間，采暖季PM2.5/PM10的均值為0.58。

(4)PM2.5與PM10的相關系數最高為0.925，表明二者有較好的相關性，但PM2.5又存在二次氣溶膠的轉化。

(5)同日內小時濃度PM2.5與O3呈相反趨勢。