吉林地區(qū)一次沙塵暴天氣PM10和PM2.5特征分析

陳雷 戰(zhàn)志敏

摘? 要：利用吉林市空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)小時(shí)數(shù)據(jù)資料和常規(guī)氣象資料，對(duì)吉林地區(qū)2017年5月5—7日一次沙城暴天氣中PM10和PM2.5變化進(jìn)行了分析和比對(duì)。結(jié)果表明： 5—7日沙塵暴天氣過程中，AQI的主要貢獻(xiàn)者是PM10。這表明在沙塵暴天氣里，沙塵顆粒是一種重要的大氣污染源，對(duì)大氣中可吸入顆粒 PM10的濃度產(chǎn)生很大的影響;5月6日沙塵暴天氣PM10質(zhì)量濃度呈單峰值趨勢(shì)，PM2.5質(zhì)量濃度呈雙峰值趨勢(shì);PM10質(zhì)量濃度和PM2.5質(zhì)量濃度變化與風(fēng)速、濕度等氣象要素具有良好的相關(guān)性;在這場(chǎng)沙塵暴中所帶來(lái)的沙塵顆粒是一種重要的大氣污染源，對(duì)大氣中可吸入顆粒 PM10的濃度產(chǎn)生很大的影響，PM2.5質(zhì)量濃度是次要影響。

關(guān)鍵詞：沙塵暴;AQI;氣象要素

中圖分類號(hào)：S16? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20181032059

引言

2000年至近吉林省出現(xiàn)多次出現(xiàn)沙塵和沙塵暴天氣，但自20世紀(jì)80年代沙塵或沙塵暴天氣次數(shù)整體呈下降趨勢(shì)。2017年5月5—7日出現(xiàn)了近幾年來(lái)少有的一次大范圍明顯沙塵暴天氣。沙塵暴天氣主要以大顆粒物，攜帶泥、沙之類的污染物為主，多是一次性顆粒物，帶來(lái)的污染主要是PM10。隨著今年城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快，建筑工地遍布城市周邊，加之城市車輛保有量的快速增長(zhǎng)，使空氣污染逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合型污染，可吸入顆粒物成為首要的污染物。可吸入顆粒物以PM10和PM2.5為主，PM10的組成相當(dāng)復(fù)雜，而在沙塵暴期間PM10濃度會(huì)超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的幾十到幾百倍，PM2.5因可直接被吸入肺中，甚至進(jìn)入血液，其含量的變化更易人們的警惕。本研究運(yùn)用本次沙塵過程逐時(shí)PM10和PM2.5觀測(cè)數(shù)據(jù)分析本次過程中PM10濃度和PM2.5濃度的變化特征[1-5]。目的是對(duì)沙塵暴天氣過程中PM10和PM2.5濃度變化有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

1? ? ?實(shí)況回顧

2017年5月5—7日出現(xiàn)一次影響華北、東北地區(qū)的大范圍明顯沙塵暴天氣。此次沙塵天氣受地面氣旋和冷空氣共同影響，蒙古國(guó)到我國(guó)內(nèi)蒙古西部前期少雨天氣提供較好沙源。這些條件疊加起來(lái)，助推了起沙條件的形成。由2017年5月6日09：00衛(wèi)星云圖（圖1）可見在東北地區(qū)受冷渦影響，螺旋云系清晰可見，在冷渦底部的偏西大風(fēng)將蒙古國(guó)和內(nèi)蒙古地區(qū)沙源地的沙塵自華北大量輸送到東北地區(qū)。

在吉林地區(qū)日均AQI數(shù)值變化（圖2）來(lái)看，5月4日沙塵暴影響前期AQI數(shù)值正常，5日開始AQI數(shù)值開始增長(zhǎng)但幅度較小，6日開始隨著沙塵暴天氣的侵入迅速上升并達(dá)到最高值，日平均值500達(dá)到嚴(yán)重污染，隨著沙塵暴天氣的減弱快速恢復(fù)到與5日AQI數(shù)值相當(dāng)?shù)乃剿健４舜挝廴具^程呈規(guī)律性變化明顯。

2? ? ?PM10和PM2.5分布特征分析

通過2017年5月4—7日PM10和PM2.5日均變化（圖3）和5月6日PM10和PM2.5逐時(shí)濃度變化直方圖（圖4）我們可以看出，5月4日吉林地區(qū)未受沙塵暴天氣影響時(shí)，可吸入顆粒整體質(zhì)量濃度處于低水平狀態(tài)，普遍低于 100μg/m3。5日沙塵暴逐漸移入吉林地區(qū)，至7日消散。此間可吸入顆粒 PM10的質(zhì)量濃度處于快速上升，6日達(dá)到頂點(diǎn)，此時(shí)PM10日均質(zhì)量濃度超過800μg/m3。7日PM10日均質(zhì)量濃度迅速回到5日的濃度水平。結(jié)合5—7日AQI變化，AQI的主要貢獻(xiàn)者是PM10。這表明在沙塵暴天氣里，沙塵顆粒是一種重要的大氣污染源，對(duì)大氣中可吸入顆粒 PM10的濃度產(chǎn)生很大的影響。

從 PM2.5的變化直方圖可以看出，整個(gè)沙塵暴天氣期間PM2.5的質(zhì)量濃度處于小幅上升，且比較穩(wěn)定的水平，都沒有超過100μg/m3，說明沙塵暴天氣對(duì)于大氣中 PM2.5的質(zhì)量濃度會(huì)產(chǎn)生一定影響，但影響程度明顯不如 PM10的濃度變化。

在此次沙塵暴天氣中，PM10的質(zhì)量濃度產(chǎn)生劇烈的波動(dòng)，而PM2.5的質(zhì)量濃度變化幅度較小，說明沙塵暴天氣對(duì) PM10質(zhì)量濃度影響巨大，是主要污染物。

3? ? ? PM10和PM2.5與相關(guān)氣象要素的關(guān)系分析

根據(jù)對(duì)PM10濃度、水平風(fēng)速、相對(duì)濕度、能見度逐小時(shí)資料分析（圖5），可以看出2017年5月6日沙塵暴天氣：PM10質(zhì)量濃度呈單峰值趨勢(shì)，11：00為單日峰值，PM10質(zhì)量濃度超過3000μg/m3，12：00迅速減弱;相對(duì)濕度與PM10質(zhì)量濃度基本呈負(fù)相關(guān)，相對(duì)濕度隨著PM10濃度增加開始減少，6日11：00后隨著PM10濃度的減少相對(duì)濕度迅速增加;風(fēng)速變化與PM10質(zhì)量濃度變化整體上呈現(xiàn)2個(gè)階段，5月6日5：00至13：00整體上呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，風(fēng)速緩慢減小但PM10質(zhì)量濃度快速增加;5月6日13：00開始風(fēng)速變化與PM10質(zhì)量濃度變化呈正相關(guān)，風(fēng)速增加時(shí)PM10質(zhì)量濃度隨之增加;能見度與PM10質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)基本呈負(fù)相關(guān)，PM10質(zhì)量濃度增加時(shí)能見度降低，反之亦然。

根據(jù)對(duì)PM2.5濃度、水平風(fēng)速、相對(duì)濕度、能見度逐小時(shí)資料分析，可以看出2017年5月6日沙塵暴天氣：PM2.5質(zhì)量濃度呈雙峰值趨勢(shì)，10：00為單日峰值，PM2.5質(zhì)量濃度超過250μg/m3，12：00迅速減弱，17：00后PM2.5質(zhì)量濃度再次增加，19：00達(dá)到第2個(gè)峰值PM2.5質(zhì)量濃度超過100μg/m3;相對(duì)濕度與PM2.5質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)基本呈負(fù)相關(guān)，濕度增加時(shí)PM2.5質(zhì)量濃度較小，反之亦然;5：00至13：00風(fēng)速與PM2.5質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)大體上呈負(fù)相關(guān)，6日5：00風(fēng)速達(dá)到最大值、之后風(fēng)速維持在一個(gè)較高的區(qū)間但是呈下降趨勢(shì)，但PM2.5質(zhì)量濃度快速增加;5月6日13：00開始風(fēng)速變化與PM2.5質(zhì)量濃度變化呈正相關(guān)，風(fēng)速增加與PM2.5質(zhì)量濃度增加。能見度與PM2.5質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)基本呈負(fù)相關(guān)，PM2.5質(zhì)量濃度增加時(shí)能見度降低，反之亦然。

在這場(chǎng)沙塵暴中所帶來(lái)的沙塵顆粒是一種重要的大氣污染源，對(duì)大氣中可吸入顆粒 PM10的濃度產(chǎn)生很大的影響，PM2.5質(zhì)量濃度是次要影響，特別在6日13：00風(fēng)速減小后由大顆粒物質(zhì)組成PM10的濃度會(huì)快速減弱，而PM2.5的濃度變化反應(yīng)出微小顆粒受一定氣象條件的影響。

4? ? ? 結(jié)果與討論

2017年5月5—7日沙塵暴天氣過程中，AQI的主要貢獻(xiàn)者是PM10。這表明在沙塵暴天氣里，沙塵顆粒是一種重要的大氣污染源，對(duì)大氣中可吸入顆粒 PM10的濃度產(chǎn)生很大的影響。

PM10質(zhì)量濃度和PM2.5質(zhì)量濃度變化與風(fēng)速、濕度等氣象要素具有良好的相關(guān)性。

在這場(chǎng)沙塵暴中所帶來(lái)的沙塵顆粒是一種重要的大氣污染源，對(duì)大氣中可吸入顆粒 PM10的濃度產(chǎn)生很大的影響，PM2.5質(zhì)量濃度是次要影響。

參考文獻(xiàn)

[1]岑世宏，邵龍義，宋曉焱，等.北京西北城區(qū)2010年春季一次沙塵暴過程PM10特征研[J].科技信息，2011（5）：50-54.

[2]張遠(yuǎn)航.北京市大氣顆粒物細(xì)粒子污染特征和來(lái)源分析[C]. 工程科技論壇（第14屆）“燃燒源可吸入顆粒物的環(huán)境問題”報(bào)告專家論文集，2001：13-16.

[3]王瑋，湯大鋼，劉紅杰，等.中國(guó) PM2.5 污染狀況和污染特征的研究[J].環(huán)境科學(xué)研究，2000，13（1）：1-5.

[4]汪安璞，楊淑蘭，沙因，等.北京大氣氣溶膠單個(gè)顆粒的化學(xué)表征[J].環(huán)境化學(xué)，1996，15（6）：487-495.

[5]邵龍義，楊書申，時(shí)宗波，等.城市大氣可吸入顆粒物物理化學(xué)特征及生物活性研究[M].北京：氣象出版社，2006.