貴陽郊區空氣中PM10和PM2.5質量濃度變化特征分析

王永紅，劉 豪，彭景權，馬玉華

(1.貴州省環境科學研究設計院，貴州 貴陽 550081；2.貴州省果樹科學研究所，貴州 貴陽 550006)

貴陽郊區空氣中PM10和PM2.5質量濃度變化特征分析

王永紅1，劉 豪1，彭景權1，馬玉華2

(1.貴州省環境科學研究設計院，貴州 貴陽 550081；2.貴州省果樹科學研究所，貴州 貴陽 550006)

摘要：利用貴陽市環境空氣質量郊區觀測站采集的PM10和PM2.5的質量濃度數據，分析了2013年貴陽市郊區顆粒物質量濃度的變化特征。結果表明：2013年貴陽市郊區PM10和PM2.5日均濃度的變化趨勢相同，PM10和PM2.5日均濃度的超標率較低，《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)二級標準的達標率分別為97.5%和90.1%，超過二級標準的天數分別為9d和36d，PM2.5/PM10的比例為0.61，貴陽市PM10和PM2.5質量濃度冬、春季最高，夏季最低。

關鍵詞：貴陽市；PM10；PM2.5；污染特征；環境質量

收稿日期：2015-07-09

作者簡介：王永紅(1979—)，男，陜西寶雞人，工程師，碩士，主要從事大氣環境污染控制研究。

通訊作者：馬玉華(1979—)，女，河南開封人，副研究員，博士，主要從事果樹生理及生物技術研究。

中圖分類號：X51

文獻標識碼：A

文章編號：編號：1674-9944(2015)08-0249-03

Abstract:Using the data of mass concentration of PM10 and PM2.5 in the suburbs of Guiyang gathered by Guiyang city ambient air quality observation station, this article studies the variations character of mass concentration of inhalable particles in 2013. It is shown that in 2013, the variation trend of variations of daily average concentration is basically the same for PM10and PM2.5and the over standard rates are quite low; according to AAQS, the second level standard's target rate is respectively 97.5% and 90.1%, and the number of days worsening than the second-level standard is respectively 9 and 36 days. The ratio of PM2.5/PM10is 0.61. For PM10and PM2.5of Guiyang, the mass concentration is the highest in winter and spring while the lowest in summer.

1引言

大氣顆粒物是指大氣中存在的各種固態和液態顆粒狀物質的總稱，也稱大氣氣溶膠，是影響我國城市空氣質量的首要污染物[1]。根據顆粒物粒徑大小，可分為TSP、PM10和PM2.5等。PM10，又稱可吸入顆粒物，指空氣動力學當量直徑≤10 μm的顆粒物；PM2.5，又稱細顆粒物，指環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于2.5 μm的顆粒物。流行病學研究表明，PM10濃度與疾病的發病率、死亡率有明顯的相關性[2]。PM2.5可直接進入人體并在肺泡沉積，參與血液循環，對人體產生的危害更大[3]。近年，隨著國內大氣污染狀況的日益嚴重[4]，灰霾天氣的頻繁發生[5~7]，為了更好地控制顆粒物的危害，我國對大氣顆粒物的監測[8]和研究也逐漸加強，南京、廣州、武漢、貴陽等地學者對不用地區的PM10和PM2.5的環境質量濃度的污染變化特征進行了研究和分析[9~11]，本文整理了貴陽市城郊監測點環境空氣質量數據，分析研究了貴陽市郊區PM10和PM2.5的濃度污染變化特征，為貴陽市大氣環境管理和研究提供依據。

2數據來源

本文利用的PM10和PM2.5監測數據來自全國城市空氣質量實時發布平臺(http://113.108.142.147:20035/emcpublish/)，該平臺根據《環境空氣質量標準》(GB3095—2012)的有關規定和要求，發布全國主要城市空氣質量狀況。本文選取貴陽市桐木嶺監測點2013年1月1日~12月31日的平臺發布數據，獲得PM2.5和PM10的小時濃度數據各8760個。桐木嶺監測點位于貴陽市區東南部，城區主導風向的上風向，屬于城市郊區，是清潔對照點。

3結果與分析

3.1　PM10、PM2.5日均濃度統計特征

對監測點的PM10和PM2.5小時值采取24 h滑動平均，轉化成日均值，對其進行分析統計。表1為2013年PM10和PM2.5日均濃度統計，將PM10和PM2.5日均濃度與《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)作比較，從表中可以看出，2013年PM10平均日均濃度為54 μg/m3，達到GB3095-2012二級級標準(日均值150μg/m3)，最大值為206 μg/m3(3月7日)，最小值為3 μg/m3(6月23日)，超過2級標準的有9d，達到一級標準(日均值50 μg/m3)的有201d，PM10達標率為97.5%；PM2.5平均日均濃度為35 μg/m3，達到GB3095-2012二級標準(日均值75 μg/m3)，最大值為146 μg/m3(12月23日)，最小值為0 μg/m3，超過GB3095-2012二級標準的有36 d，達到一級標準的有230 d，PM2.5達標率為90.1%。

表1　2013年貴陽市郊區PM10、PM2.5日均值統計特征

3.2　PM10、PM2.5日均濃度變化統計特征

圖1為貴陽市PM10和PM2.5日均濃度365d變化圖，圖2為貴陽市PM10和PM2.5日均濃度的月平均變化圖，從圖中可以看出，2013年貴陽市PM10和PM2.5日均濃度變化趨勢相同，具有較好的相關性，在1月、3月和12月PM10和PM2.5日均濃度明顯偏大。1月PM10、PM2.5質量濃度出現峰值后隨后減小，3月又開始增加(PM10出現月平均最大值)，4月又開始減小，到7月降到最低，10月峰出現峰值，11月有明顯降低，12月又開始增加(PM2.5出現月平均最大值)?？偟膩碚f，貴陽市郊區PM10、PM2.5日均濃度的變化具有明顯的季節性，春節和冬季(尤其是1月、3月和12月)PM10和PM2.5日均濃度最大，其次為秋季，夏季環境空氣質量濃度最低。

2013年貴陽市城市郊區PM10和PM2.5日均濃度達到《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)一級標準的天數見表2，由表2可以看出，PM10和PM2.5日均濃度達到一級標準的天數最長是在7月，為全月達標，其次是5、6、8和9月，達標天數最短的是在3月、1月和12月，其中3月PM10達標天數只有4 d，12月PM2.5達標天數只有4d，證明1月和12月污染較為嚴重?？傮w的來看，2013年貴陽市城市郊區PM10和PM2.5日均濃度冬、春季最高，夏季最低，秋季處于中間。

圖1　2013年貴陽市郊區PM10、PM2.5日均濃度

圖2　2013年貴陽市郊區PM10、PM2.5日均濃度月變化

表2　貴陽市2013 年PM10、PM2.5日均濃度

3.3　PM10、PM2.5相關性分析

通過采集的數據進行統計，發現2013年貴陽市郊區PM2.5/PM10日均濃度比值范圍為0.11～0.94，平均值為0.61。

通過對PM2.5與PM10濃度之間的相關性分析，可以初步判斷兩者是否來自相同的污染源，還可以根據PM10的質量濃度來估算PM2.5的質量濃度[12]。對全年365個樣品進行相關性分析，二者存在顯著相關，PM2.5=0.7102PM10-3.5997，相關系數為R=0.9088，如圖3所示，此外，對4個季節進行相關性分析，如圖4所示，冬季的相關性較其余3個季節更相關，PM2.5=0.8206PM10-7.3261，相關系數為R=0.9479。

圖3　PM10、PM2.5的全年相關性分析

圖4　PM10、PM2.5的季節相關性分析

4結論

通過本研究以上分析，得出如下結論。

(1)2013年貴陽市城市郊區PM10和PM2.5日均濃度的變化趨勢相同，沒有明顯差異，PM10和PM2.5日均濃度的超標率較低，《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)二級標準的達標率分別為97.5%和90.1%，表明貴陽市城市郊區環境空氣質量較好。PM2.5日均濃度占PM10日均濃度的比值為0.61，說明貴陽市郊區可吸入顆粒物中細粒子占多數。

(2)2013年貴陽市城市郊區PM10和PM2.5日均濃度總體上來說冬季和春節最高，夏季最低，秋季介于兩者之間。

(3)2013年貴陽市城市郊區PM10和PM2.5日均濃度呈線性正相關，利用四季的回歸方程和PM10監測值，可以估算出缺乏監測數據的PM2.5濃度值。

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Analysis of the Variations Character of Mass Concentration

of PM10and PM2.5in the Suburbs of Guiyang

Wang Yonghong1, Liu Hao1, Peng Jingquan1, Ma Yuhua2

(1.GuizhouAcademyofEnvironmentalScienceandDesigning,Guiyang550081,China;

2.GuizhouFruitInstutute,Guiyang550006,China)

Key words: Guiyang; PM10; PM2.5; pollution characteristics; environmental quality