北京地區1～3月PM2.5、PM10、NO2、SO2地面濃度分布特征分析

曹艷芳

(中國輻射防護研究院環境工程技術研究所，山西 太原　030006)

北京地區1～3月PM2.5、PM10、NO2、SO2地面濃度分布特征分析

曹艷芳

(中國輻射防護研究院環境工程技術研究所，山西 太原030006)

【摘要】本次研究選取了2015年1～3月份北京地區的PM2.5、PM10、NO2、SO2濃度的小時柵格數據，利用ENVI 4.8軟件取得各污染物柵格數據的平均值，分析各污染物的濃度分布差異，結果表明：北京地區1～3月大氣污染物濃度的空間分布具有顯著的梯度特征，污染物濃度從東-西、從南-北呈遞減趨勢，其中PM2.5、PM10的環境空氣污染程度較重，NO2、SO2的地面濃污染程度較輕，主城區的污染物濃度相對較高，郊區的相對較低。

【關鍵詞】PM2.5；PM10；NO2；SO2；分布特征

中圖分類號：X51

文獻標識碼：碼：A

文章編號：號：1673-288X(2015)05-0169-03

Abstract：This study selected PM2.5，PM10，SO2and NO2concentration of hours raster data from January to March of 2015 in Beijing area，using ENVI 4.8 software to obtain mean value of each pollutant raster data analysis of each pollutant concentration distribution differences，the results show that January to march in Beijing on the spatial distribution of the atmospheric pollutants concentration has significant gradient characteristics，pollutants concentration from east to west，decreasing trend from south to north，including PM2.5and PM10environmental air pollution is heavier，the ground of NO2and SO2concentration pollution to a lesser degree，the main pollutant concentration is relatively high，in the suburbs is relatively low.

Keywords：PM2.5；PM10；NO2；SO2；distribution

作者簡介：李經路，會計學博士，碩導，講師，研究方向為財務會計理論、無形資產會計

1引言

近年來，隨著工業的發展，城市的擴張和人口的不斷增長，機動車保有量的快速增長，城市環境空氣質量越來越差，使得研究大氣環境中的污染物防治措施成為一項重要的課題。PM2.5、PM10、NO2、SO2均為大氣環境中常見的濃度較高的污染物，對人體健康和大氣能見度都有著較大的影響。

其中PM10已成為我國各大中型城市的首要污染物，PM2.5作為PM10的一部分，其在環境空氣中濃度大，污染持續時間較長，可嚴重危害人類呼吸系統和心肺功能[1]，降低大氣能見度，其來源主要為采暖期燃煤鍋爐排放的煙塵、汽車尾氣、建筑施工揚塵、交通揚塵、氣候變化以及沙塵暴[2]。NO2為參與光化學反應的主要前體物質之一，其對二次顆粒物的生成起著重要的作用，其來源主要為燃料燃燒煙氣、汽車尾氣[3]。SO2會氧化而成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠，是環境酸化的重要前驅物，二氧化硫與大氣中的煙塵有協同作用當大氣中二氧化硫濃度為0.21ppm，煙塵濃度大于0.3mg/L，可使呼吸道疾病發病率增高，慢性病患者的病情迅速惡化，其來源主要為采暖期燃煤鍋爐排放的煙氣[3]。

由于以上大氣污染物的來源均與采暖期燃料的燃燒有關，且相關研究表明采暖期的逆溫層比非采暖期厚，不利于擴散，重污染天氣出現概率較高，是一年中污染擴散最不利的季節，這段時間的污染物濃度分布情況可代表北京地區的采暖期大氣環境污染現狀[7]。以往的研究主要以孤立的監測點為主，無法對北京地區整體的PM2.5、PM10、NO2、SO2污染水平及與海拔相關特征進行整體分析。賀克斌等[4]僅以清華大學環境系二樓平臺作為連續觀測點，代表城區顆粒物污染情況。蒲維維等[5]則分別以北京寶聯站和北京上甸子區域大氣本底站代表城區和郊區顆粒物濃度水平。 趙文慧等[6]雖然選取了多個采樣點對北京PM0.3、PM3.0和PM5.0的分布進行了插值分析，但主要集中于中心城區處，實際上并未覆蓋整個北京地區，且研究對象較集中于細顆粒物。趙晨曦等[7]選取了北京地區所有監測點的數據進行插值分析，對冬春PM2.5和PM10污染水平時空分布及其與氣象條件的關系進行分析，但僅限于顆粒物污染水平分析并未分析NO2、SO2的污染水平。

本次以北京為例，探討2015年1～3月PM2.5、PM10、NO2、SO2在城市地面高度的濃度分布規律，為今后研究北京地區大氣環境污染物的遷徙傳輸規律提供一定依據。

2PM2.5、PM10、NO2、SO2數據來源與處理

為全面了解北京地區PM2.5、PM10、NO2、SO2四類大氣污染物的地面濃度分布情況，收集2015年1～3月覆蓋北京地區所有區縣PM2.5、PM10、NO2、SO2濃度的小時柵格數據，共7524景柵格數據。數據全部來源于中國科學院計算機網絡信息中心國際科學數據鏡像網站。該數據是結合北京地區30個污染物質量濃度監測點的小時濃度數據，利用普通克里格插值( Original Kriging) 法對污染物濃度進行插值得到的。

將北京地區PM2.5、PM10、NO2、SO2小時濃度柵格數據利用ENVI 4.8軟件進行處理，首先用bandmath進行波段運算求得各污染因子的24小時平均值，再對2015年1～3月的24小時平均值進行平均，得到每個污染物1～3個月的平均值，即北京地區2015年1～3月各污染物的濃度均值分布圖。

3PM2.5、PM10、NO2、SO2的濃度分布特征

(1)PM2.5濃度的區域分布特征

從圖1可以看出，2015年1～3月份PM2.5的濃度從南部-東南-西南-中部-東北-西北區域呈遞減趨勢。《環境空氣質量標準》(GB3095-2012) 中PM2.5的24小時平均二級標準濃度限值為75μg/Nm3，1～3月份24小時平均濃度達標區域范圍占總區域的10.59%，24小時平均濃度低于90μg/Nm3的區域占總區域的46.5%，24小時平均濃度低于100μg/Nm3的區域占總區域的66.2%，24小時平均濃度低于128μg/Nm3的區域占總區域的95%，北京區域PM2.5的總體污染程度較嚴重，95%的區域PM1024小時平均濃度占標率低于170.7%。

圖1　PM2.5濃度的區域分布

(2)PM10濃度的區域分布特征

從圖2可以看出，2015年1～3月份PM10的濃度從南部-東南-西南-中部-東北-西北區域呈遞減趨勢，特征與PM2.5的濃度分布規律相似，但濃度更高，高濃度區域范圍更廣。《環境空氣質量標準》(GB3095-2012) 中PM10的24小時平均二級標準濃度限值為150μg/Nm3，1～3月份24小時平均濃度達標區域占總區域的80.19%，24小時平均濃度低于160μg/Nm3的區域占總區域的95.89%，北京區域PM10的總體污染程度較重，24小時平均濃度達標區域較PM2.5大，且95.89%的區域PM1024小時平均濃度占標率低于106.7%。

圖2　PM10濃度的區域分布

(3)NO2濃度的區域分布特征

從圖3可以看出，2015年1～3月份NO2的濃度從東南-南部-西南-中部-西北-東北區域呈遞減趨勢，高濃度區域范圍廣。《環境空氣質量標準》(GB3095-2012) 中NO2的24小時平均二級標準濃度限值為80μg/Nm3，1～3月份24小時平均濃度達標區域占總區域的100%，24小時平均濃度低于70μg/Nm3的區域占總區域的99.98%，24小時平均濃度低于60 μg/Nm3的區域占總區域的79.5%，北京區域NO2的總體環境質量較好，無超標區域，且99.98%的區域NO224小時平均濃度占標率低于87.5%。

圖3　NO2濃度的區域分布

(4)SO2濃度的區域分布特征

從圖4可以看出，2015年1～3月份 SO2的濃度從東南-南部-西南-中部-西北-東北區域呈遞減趨勢，高濃度區域范圍較集中。《環境空氣質量標準》(GB 3095 - 2012) 中SO2的24小時平均二級標準濃度限值為150μg/Nm3，1～3月份24小時平均濃度達標區域占總區域的100%，24小時平均濃度低于35μg/Nm3的區域占總區域的94.30%，24小時平均濃度低于30μg/Nm3的區域占總區域的69.83%，北京區域SO2的總體環境質量較好，無超標區域，且94.30%的區域SO224小時平均濃度占標率低于23.3%。

圖4　SO2濃度的區域分布

4結論

從以上分析結果可以看出

(1)PM2.5、PM10、NO2、SO2的地面濃度變化趨勢均為從北至南，從西至東逐漸加重。PM10濃度最高，且全區域范圍內濃度變化不大，說明其在大氣中停留時間長，輸送距離遠，對環境的影響最大；PM2.5超標程度最嚴重，全區域達標區域范圍僅占總區域的10.59%，區域范圍內居民長期暴露在高濃度環境空氣污染物環境中，對人體健康造成威脅；NO2、SO2的地面濃度全部未超標，且大部分區域處于濃度較低區域，對環境的影響輕微。

(2)北京地區的污染物地面濃度空間分布具有顯著的梯度特征，污染物濃度從東-西、從南-北呈遞減趨勢，多以房山琉璃河處最高，密云水庫處最低，主城區濃度較高，郊區濃度較低，由此可見地表水體、山區的大氣自凈能力較高。

(3)北京地區大氣環境污染物的地面濃度梯度分布特征與北京的地理環境有關，北京地區西、北和東北區域為山區，形成的“山彎”使得北京地區山谷風明顯，冬季受來自西伯利亞的北風、西北風的影響，大氣污染物被風帶到了南部平原地區，到達平原地區后風力減弱，使得平原地區不利于大氣污染物的擴散，是造成平原地區大氣污染物濃度較高的原因之一。

參考文獻：

[1]邵龍義，時宗波，黃勤，等.都市大氣環境中可吸入顆粒物的研究，環境保護，2000，(1)：24-26.

[2]田欣等，北京城市大氣可吸入顆粒物污染來源調查分析，建筑科學，2011，27(增刊)：184-186.

[3]劉潔等，北京地區SO2、NOx、O3和PM2.5變化特征的城郊對比分析，環境科學，2008，29(4)：1059-1065.

[4]賀克斌，賈英韜，馬永亮，等.北京大氣顆粒物污染的區域性本質，環境科學學報，2009，29( 3) ：482-487.

[5]蒲維維，趙秀娟，張小玲.北京地區夏末秋初氣象要素對PM2.5污染的影響，應用氣象學報，2011，22 ( 6)：716-723.

[6]趙文慧，宮輝力，趙文吉，等.基于地統計學的北京市可吸入顆粒物時空變異性及氣象因素分析，環境科學學報，2010，30( 11)：2154-2163.

[7]趙晨曦等，北京地區冬春PM2.5和PM10污染水平時空分布及其與氣象條件的關系，環境科學，2014，35(2)：418-427.

Analysis on Ground Concentration Distribution Characteristics of PM2.5，PM10，

NO2and SO2from January to March in Beijing

CAO Yanfang

(Environment Engineering Department of China Institute For Radiation Protection，Taiyuan Shanxi 030006)

《環境與可持續發展》學術影響因子逼近2.000

位列環境保護部主管期刊第一名

在全國收錄環境科學類66種期刊中排位第六名

據知網2014年12月16日發布的《中國學術期刊影響因子年報(自然科學與工程技術(2014版)》，我刊學術影響因子顯著大幅度提高。由2011年0.831和2012年1.030，提高到2013年逼近2.000大關，為1.971，名列環境保護部主管期刊第一名。在全國收錄環境科學類66種期刊中排位第6名，其中2012年位列全國第18名，2011年第29名，2010年第33名。

項目資助：云南省社科規劃基金(201305，zx201527，201507)；云南省教育廳基金(2014Y025)；云南大學基金(XT412003，13YNUHSS006)；國家社會科學基金(14BJL05)

引用文獻格式：李經路等.云南碳排放的變動趨勢與影響因素研究[J].環境與可持續發展，2015，40(5)：172-176.