太原市空氣中PM2.5和PM10的污染特征分析

吉燕芳 賈陳忠

（山西省臨汾市山西師范大學 山西臨汾 041000）

引言

近年來，我國經濟迅速發展，環境問題日漸突出，嚴重影響到人們的生產生活，尤其是空氣中PM10和PM2.5污染。越來越多的學者開始關注PM10和PM2.5問題，2006年，郝明途[1]以濟南市為例研究了采暖期和非采暖期PM10和PM2.5相關關系；2010年，郭清彬[2]等報道了我國2008年冬季空氣中PM10和PM2.5的污染特征；2014年，黃麗坤等[3]研究了哈爾濱市顆粒污染物TSP、PM2.5和PM10的相關關系；2015年，武寶利等[4]研究廉江2014年11月-12月兩者的相關關系；2016年，賀華等[5]采樣烏魯木齊2015年1月-2月的數據；2017年，陳楠等[6]研究了2012年-2014年湖北省17個城市PM10和PM2.5的相關關系，均表明兩者呈顯著正相關。本文依據太原市2017年1月到12月PM2.5、PM10數據，進行日、月均值對比分析和Pearson分析，探討太原市空氣中PM2.5和PM10的污染特征，以期為太原市的空氣質量的改善提供建議。

1 數據來源與評價方法

1.1 數據來源

中國空氣質量在線監測分析平臺,月均值、季均值數值都是根據日均值計算得來。

1.2 評價標準

以《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）二級指標為標準[7]，PM2.5日均值標準為75um/m3，年均值為35um/m3。PM10日均值標準為150um/m3，年均值為75um/m3。

2 結果與分析

2.1 PM2.5和PM10日均變化分析

表1為2017年太原市PM2.5和PM10質量濃度超標統計表。在統計數據中，應測365個數據，實測357個數據。PM2.5的年均值為 65.4 um/m3，PM10的年均值為 131.55 um/m3，均是《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）規定的年平均濃度二級標準（35 um/m3和70 um/m3）的1.87倍，與鹿利燕等[8]研究結果（PM2.5 均值 62.4 um/m3，PM10 均值 121.7 um/m3）相比，表明太原市空氣質量呈下降趨勢；PM2.5和PM10的最大值分別為377 um/m3和473 um/m3，是二級標準（75 um/m3和 150 um/m3）的5.03倍和3.15倍，與鹿利燕等[8]研究的結果（PM2.5最大值266.9 um/m3，PM10最大值為414.1 um/m3）相比，表明最大值也呈增長趨勢。在采集的357個樣本中，PM2.5、PM10分別超標71天和105天，占所有樣本的19.89%和29.41%，近五分之一和三分之一，說明太原市污染嚴重，在控制空氣污染問題是要注重顆粒污染物的防治。與鹿利燕等[8]研究的結果（PM2.5超標25.4%，PM10超標24.6%）相比，PM2.5降低而PM10增加，表明需要重視粗顆粒物的防治。

圖1為PM2.5和PM10日均值變化趨勢圖，從圖1中可以看出兩者呈明顯的U性趨勢，1、2、11、12月值大，其他月份相對來說數值較小。PM2.5、PM10的最大值均出現在2017年1月2日，最小值均出現在2017年10月9日。從圖1中也可以看出PM2.5基本都在基準之下，超標值主要集中在1、12月，PM10超標天數比PM2.5多，主要集中在1、2、11、12月份。

表1 2017年太原市PM2.5和PM10質量濃度超標統計表

圖1 PM2.5和PM10日均值變化圖

2.2 PM2.5和PM10商值分析

圖2 是由PM10和PM2.5做得出的，表示細顆粒物占可吸入顆粒物的比值，數值越高，細顆粒污染越嚴重，反之亦然。從圖2中可以看出，商值逐月波動下降，最大商值為84.19%，出現在2017年1月7日，最小商值為19.09%，出現在2017年11月23日，通過計算得出平均商值為44.91%，可以得出太原市顆粒污染物PM2.5的污染貢獻率不足一半，說明太原市主要以粗顆粒污染物為主。世界衛生組織認為[9]，一般情況下發展中國國家PM2.5和PM10的商值超過50%，就認為是嚴重污染，用這個標準，表明太原污染接近嚴重污染，需要引起重視。

圖2 PM2.5和PM10商值變化趨勢圖

2.3 PM2.5和PM10相關性分析

2.3.1 PM2.5和PM10日均值相關性

圖3 PM10和PM2.5相關分析散點圖

圖3 為PM10和PM2.5日均值相關分析散點圖，相關系數R=0.903，R2=0.8145,回歸方程為 Y=1.1913X+53.638，P 值 0.000，小于0.05，有統計學意義，說明兩者擬合效果良好，有明顯的正相關性。

2.3.2 PM2.5和PM10月均值相關性

表2 PM2.5和PM10月均值相關性分析匯總表

表2為PM10和PM2.5月均值相關性分析，從表2中可知，顯著性水平α=0.01，將臨界值γ與R2比較，可以得出在置信度為99%的情況下，每一個月的一元線性回歸效果顯著，其中1、2、3、10、11、12月這6個月相關系數在0.9以上，說明這6個月PM2.5和PM10相關性非常顯著。

結語

通過對2017年太原市PM2.5和PM10進行簡要分析，得出以下結論：

（1）太原市顆粒污染物濃度大，空氣質量污染嚴重，并且隨時間空氣質量越來越差。PM2.5和PM10超標天數比例分別超過20%和30%，日均值和年均值均超過二級標準。

（2）商值比較可以得出太原市粗顆粒（PM10）污染相對更嚴重。

（3）通過PM10和PM2.5日、月均值相關分析，得出兩者有明顯的正相關性。