浙江省PM2.5質(zhì)量濃度分布特征研究

鄭翔翔 洪正昉 陳 浩 曹旭峰 戴 胄 朱 川 項(xiàng) 艷 汪偉峰 張 天

(1.浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，浙江 杭州 310015;2.金華市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，浙江 金華 321013;3.衢州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，浙江 衢州 324002;4.溫州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，浙江 溫州 325003;5.麗水市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，浙江 麗水 323000;6.寧波市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，浙江 寧波 315012;7.杭州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，浙江 杭州 310007)

PM2.5指懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤2.5μm的顆粒物，具有顆粒粒徑微小、重量輕、在大氣中滯留時(shí)間長(zhǎng)、污染范圍廣等特點(diǎn)［1］。國(guó)內(nèi)外大量流行病學(xué)和環(huán)境衛(wèi)生學(xué)研究表明，PM2.5會(huì)對(duì)人體呼吸系統(tǒng)、心腦血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)產(chǎn)生一定危害，還可成為病毒和細(xì)菌的載體，嚴(yán)重影響到人民群眾的身體健康［2－4］。此外，由于PM2.5粒徑小，懸浮時(shí)間長(zhǎng)，因此易于遠(yuǎn)距離輸送，區(qū)域間相互影響明顯，易對(duì)空氣質(zhì)量和能見度等造成重要的影響［5］。

隨著浙江省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化水平的不斷提高，大氣環(huán)境問題日益突出。根據(jù)浙江省氣象站灰霾觀測(cè)記錄統(tǒng)計(jì)，1970年末到2000年左右，各城市灰霾天數(shù)開始不斷增多，但增長(zhǎng)速度相對(duì)平緩;2000年之后，浙江省各地區(qū)灰霾天數(shù)都在迅速增加，短短幾年一些地區(qū)的灰霾天數(shù)超過了之前幾十年的灰霾總天數(shù)［6］。控制PM2.5污染，改善空氣質(zhì)量，提高大氣能見度已成為浙江省迫在眉睫的問題。

目前，關(guān)于浙江省局部地區(qū)的PM2.5污染狀況以及變化規(guī)律已有相關(guān)的研究報(bào)道［7－11］，但對(duì)浙江省全省范圍內(nèi)PM2.5質(zhì)量濃度及分布特征的研究還很少。本文選取金華、衢州、溫州、麗水、寧波、杭州六個(gè)城市開展PM2.5手工重量法監(jiān)測(cè)，通過比較不同城市不同季節(jié)PM2.5質(zhì)量濃度，研究浙江省PM2.5濃度的分布特征，可為浙江省空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)、城市大氣污染治理防治等工作提供一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 采樣點(diǎn)布設(shè)

選取金華、衢州、溫州、麗水、寧波、杭州六個(gè)城市進(jìn)行布點(diǎn)監(jiān)測(cè)。這六個(gè)城市中既有分布在平原地區(qū)，也有位于沿海地區(qū)和山區(qū)，具有較好的代表性。

分別在金華、衢州、溫州、麗水、寧波、杭州六個(gè)城市的環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站樓頂設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)。各采樣點(diǎn)周邊無明顯污染源，采樣口離建筑物墻壁、屋頂?shù)戎挝锉砻娴木嚯x大于1 米。

1.2 采樣儀器和方法

六個(gè)采樣點(diǎn)統(tǒng)一使用青島嶗應(yīng)2030 型中流量采樣器進(jìn)行PM2.5手工采樣，采樣流量設(shè)置為100L/min，切割粒徑為2.5μm。采樣濾膜采用玻璃纖維濾膜，濾膜直徑為90 mm。

2013年1月、3月、5月、7月、9月、11月和12月每逢周一、周二、周三、周四在各采樣點(diǎn)進(jìn)行PM2.5手工采樣，前一天10:00～當(dāng)天09:00 作為當(dāng)天日均值監(jiān)測(cè)時(shí)間(不能少于20 小時(shí))。每月采集樣品約15 個(gè)。

每月采樣前，PM2.5空白濾膜由浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心統(tǒng)一進(jìn)行稱量和編號(hào)，分發(fā)到各個(gè)采樣點(diǎn);采樣完畢后，由各監(jiān)測(cè)站采樣人員用便攜式冷藏冰箱將采集好的濾膜送至省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行平衡和稱量。濾膜的平衡和稱量在溫度設(shè)為20℃，空氣相對(duì)濕度控制在(50 ±5)%的恒溫恒濕天平室中進(jìn)行。稱量天平型號(hào)為梅特勒XP205，感量0.01mg。

由樣品采集前后的質(zhì)量差和大氣的采樣體積可得出大氣顆粒物PM2.5的質(zhì)量濃度。

1.3 質(zhì)量控制

PM2.5手工監(jiān)測(cè)嚴(yán)格按照《環(huán)境空氣顆粒物(PM2.5)手工監(jiān)測(cè)方法(重量法)技術(shù)規(guī)范》(HJ 655－2013)中的要求進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 PM2.5監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

根據(jù)PM2.5手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年金華、衢州、溫州、麗水、寧波和杭州采集的PM2.5日均值范圍分別為(0.010～0.220)、(0.010～0.235)、(0.015～0.183)、(0.009～0.190)、(0.013～0.220)、(0.016～0.228)mg/m3。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，2013年各城市采集的PM2.5日均值變化范圍較大，如衢州市采集的PM2.5日均值中最大值與最小值的差值為0.225mg/m3。

將各城市2013年采集的所有PM2.5日均值的平均值作為其年平均值，各采樣城市PM2.5年平均濃度的比較見圖1。

圖1 2013年各采樣城市PM2.5年平均濃度比較

從圖1 可知，2013年六個(gè)采樣城市PM2.5年平均濃度大小為:金華＞杭州＞寧波＞衢州＞溫州＞麗水。六個(gè)城市中PM2.5年平均濃度最高的為金華，平均濃度為(0.093 ±0.051)mg/m3;其次為杭州，PM2.5年平均濃度為(0.092 ±0.052)mg/m3;寧波、衢州、溫州PM2.5年平均濃度處于中等水平，分別為(0.084 ± 0.054)、(0.076 ±0.046)、(0.072 ±0.035)mg/m3;PM2.5年平均濃度最低的為麗水，為(0.061 ±0.037)mg/m3。

2.2 超標(biāo)情況分析

《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095－2012)中規(guī)定，PM2.5一級(jí)和二級(jí)日平均濃度限值分別為0.035mg/m3和0.075mg/m3。將2013年各采樣點(diǎn)采集的所有PM2.5手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按照不同濃度段(“＜0.035mg/m3”、“(0.035－0.075)mg/m3”和“＞0.075mg/m3”)進(jìn)行百分比統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見圖2。

圖2 各采樣城市PM2.5不同濃度段樣品數(shù)量占總樣品量的百分比

從圖2 可以看出，金華、衢州、溫州、麗水、寧波和杭州PM2.5日平均濃度優(yōu)于一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(0.035mg/m3)的天數(shù)占總采樣天數(shù)的比例分別為15.0%、20.2%、14.9%、25.5%、19.1%和17.9%。若以《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095－2012)中PM2.5日平均濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(0.075mg/m3)為執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，金華、衢州、溫州、麗水、寧波和杭州超標(biāo)天數(shù)占總采樣天數(shù)的比例分別為60.7%、43.3%、42.6%、28.3%、47.8%和59.4%。

為了進(jìn)一步分析PM2.5超標(biāo)率分布情況，將各采樣城市按不同采樣月份統(tǒng)計(jì)各月超標(biāo)率，結(jié)果見表1。

表1 超標(biāo)率分布情況

根據(jù)表1 統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知:各采樣城市7月份PM2.5超標(biāo)率最低，均為0;其次為9月和5月，其中9月份有兩個(gè)城市未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象;各采樣城市1月、12月和11月超標(biāo)率相對(duì)較高，其中1月份有3 個(gè)城市超標(biāo)率達(dá)100%。上述分析結(jié)果表明，2013年各采樣城市超標(biāo)率最高的季節(jié)為冬季，最低的為夏季，春季和秋季則位于兩者之間。

2.3 PM2.5濃度分布特征

將2013年金華、衢州、溫州、麗水、寧波和杭州PM2.5監(jiān)測(cè)月均值進(jìn)行比較，見圖3。

從圖3 可以看出，相對(duì)而言，六個(gè)采樣城市中金華、寧波和杭州各采樣月月均值均較高;麗水各采樣月月均值處于最低水平;衢州和溫州處于中等水平。分析結(jié)果表明，浙江省不同地區(qū)由于產(chǎn)業(yè)和能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、人口分布情況、地形等不同，PM2.5濃度也各不相同:金華位于浙江中部的盆地，特殊的地形不利于污染物擴(kuò)散，PM2.5濃度處于較高水平;杭州和寧波位于浙江北部，地處長(zhǎng)三角腹地，城市規(guī)模和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，PM2.5濃度也相對(duì)較高;衢州位于金衢盆地西端，森林覆蓋率較高，PM2.5濃度處于中等水平;溫州位于沿海地區(qū)，大氣擴(kuò)散條件較好，PM2.5濃度處于較低水平;麗水位于浙江西南部，地勢(shì)以中山、丘陵為主，森林覆蓋率高，生態(tài)環(huán)境較好，PM2.5濃度水平相對(duì)最低。

圖3 2013年不同采樣城市PM2.5監(jiān)測(cè)月均值比較

圖3 中，各城市2013年1月、3月、5月、7月、9月、11月和12月PM2．5手工與自動(dòng)監(jiān)測(cè)月均值均呈不規(guī)則的“V”型分布，分析可知，各城市雖然PM2．5濃度水平相差較大，但都表現(xiàn)出相似的季節(jié)變化規(guī)律:夏天PM2．5濃度最低，冬季PM2．5濃度最高，春季和秋季PM2．5濃度水平較相近。這與各個(gè)季節(jié)大氣擴(kuò)散等條件有關(guān)。

3 結(jié)論

(1)2013年金華、衢州、溫州、麗水、寧波和杭州采集的PM2.5日均值范圍分別為(0.010～0.220)、(0.010～0.235)、(0.015～0.183)、(0.009～0.190)、(0.013～0.220)、(0.016～0.228)mg/m3。六個(gè)采樣城市PM2.5年平均濃度大小為:金華＞杭州＞寧波＞衢州＞溫州＞麗水。

(2)若以《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095－2012)中PM2.5日平均濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(0.075mg/m3)為執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，金華、衢州、溫州、麗水、寧波和杭州超標(biāo)天數(shù)占總采樣天數(shù)的比例分別為 60.7%、43.3%、42.6%、28.3%、47.8%和59.4%。進(jìn)一步分析超標(biāo)率分布情況可知，各采樣城市超標(biāo)率最高的季節(jié)為冬季，最低的為夏季，春季和秋季則位于兩者之間。

(3)由于產(chǎn)業(yè)和能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、人口分布情況、地形等不同，浙江省不同地區(qū)PM2.5濃度各不相同，但都表現(xiàn)出相似的季節(jié)變化規(guī)律:夏天PM2.5濃度最低，冬季PM2.5濃度最高，春季和秋季PM2.5濃度水平較相近。

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