顆粒物濃度質(zhì)量對比分析
——以長治市上黨區(qū)2016-2019年為例

武志躍

長治市上黨區(qū)氣象局 山西 長治 047100

引言

按照空氣動力學直徑D大小，可將大氣顆粒物分為：①總懸浮顆粒物(Total Suspended Particulate，簡稱TSP)：D≤100μm。②可吸入顆粒物(Inhalable Particles，一般稱為PM10)：D≤10μm。③細顆粒物(Fine Particles，一般稱為PM2.5)：D≤2.5μm，是人類頭發(fā)直徑的1/30。世界衛(wèi)生組織(WHO)稱PM10為可進入胸部的顆粒物(Thoracic Particle)：Pooley與Gibbs(1996)定義的可入肺顆粒物(Respirable Particles)是指能夠進入人體肺泡的顆粒，即指PM2.5。

項鐵麗[1]等研究認為PM2.5嚴重影響了人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量。丁一匯[2]和吳兌[3]等通過研究我國霧霾長期變化特征發(fā)現(xiàn)，霧日自1990年以后明顯減少，而霾日總體呈上升趨勢。廖曉農(nóng)[4]等、張小玲[5]等研究表明冬季霧—霾過程出現(xiàn)在高空西北氣流、底層多短波活動的背景下，其形成和維持的主要機制是邊界層內(nèi)始終有逆溫層、地面弱風場、底層濕度逐漸增大。穩(wěn)定、高濕的氣象條件對細粒子PM2.5的形成、集聚和維持比較有利，造成嚴重的區(qū)域性低能見度和霧霾天氣。

為確保完成《大氣污染防治行動計劃》確定的2017年各項目標任務，切實改善京津冀及周邊地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量，進一步加大京津冀大氣污染傳輸通道治理力度，國家制定2017年工作方案。長治市屬于京津冀大氣污染傳輸通道“2+26”城市之一，上黨區(qū)作為長治地區(qū)人口和工業(yè)大區(qū)，大氣污染防治效果對整個長治市大氣污染防治成績至關(guān)重要。

1 資料和方法

長治市上黨區(qū)氣象局大氣成分站位于建成區(qū)黎都公園最高處，北緯36°04′00″，東經(jīng)113°02′00″，海拔高度1046.9米。采樣點周邊1000米內(nèi)無人居住，也沒有工農(nóng)業(yè)設施的影響，資料具有較好的代表性。

測量顆粒物質(zhì)量濃度所用儀器為安徽藍盾光電子股份有限公司生產(chǎn)，分別為大氣顆粒物PM2.5監(jiān)測儀LGH-01E和大氣顆粒物PM10監(jiān)測儀LGH-01B。采樣頻率每小時一次，采樣流量為16.68L/min，質(zhì)量濃度測量單位μg/m3。儀器按照中華人民共和國氣象行業(yè)標準QX-T173-2012進行日常巡檢和定期維護保養(yǎng)。

大氣成分站2016年至2019年的PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度觀測資料，剔除掉由于局地極端天氣（如短時的揚沙天氣、龍卷過境等）造成的異常值，數(shù)據(jù)經(jīng)過嚴格的質(zhì)量控制后，采用統(tǒng)計分析、線性傾向估計、相關(guān)分析等方法研究長治市上黨區(qū)大氣污染防治行動計劃前后空氣質(zhì)量的變化特征，分析大氣成分濃度質(zhì)量變化與環(huán)境治理成效的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 2016-2019年P(guān)M10月平均值及年平均值

表1 2016-2019年P(guān)M10月平均值及年平均值(單位μg/m3)

在2016-2019年這四年中， PM10年平均值為124.6μg/m3，2017年P(guān)M10年平均值最小， 為114.0μg/m3；2019年P(guān)M10年平均值最大， 為131.0μg/m3。

PM10年平均值距平百分率：2016年為-0.7﹪，2017年為-8.5﹪，2018年為4.1﹪，2019年為5.1﹪。2017年P(guān)M10年平均值距平百分率絕對值最大，PM10年平均值最小，大氣污染防治效果明顯，空氣質(zhì)量在這四年中最佳，后兩年污染反彈明顯。

2016年P(guān)M10月平均值極大值出現(xiàn)在3月，為207.1μg/m3，月平均值極小值出現(xiàn)在7月，為77.2μg/m3；2017年P(guān)M10月平均值極大值出現(xiàn)在1月，為143.0μg/m3，月平均值極小值出現(xiàn)在8月，為95.2μg/m3；2018年P(guān)M10月平均值極大值出現(xiàn)在3月，為169.2μg/m3，月平均值極小值出現(xiàn)在7月，為77.0μg/m3；2019年P(guān)M10月平均值極大值出現(xiàn)在1月，為207.0μg/m3，月平均值極小值出現(xiàn)在8月，為96.6μg/m3。PM10月平均值極大值兩年出現(xiàn)在3月，兩年出現(xiàn)在1月，說明冬春季是顆粒物污染最嚴重的季節(jié)；PM10月平均值極小值兩年出現(xiàn)在7月，兩年出現(xiàn)在8月，說明夏季污染相對較小。

2.2 2016-2019年P(guān)M2.5月平均值及年平均值

表2 2016-2019年P(guān)M2.5月平均值及年平均值(單位μg/m3)

在2016-2019年這四年中， PM2.5年平均值為64.8μg/m3，2019年P(guān)M2.5年平均值最小， 為57.0μg/m3；2016年P(guān)M2.5年平均值最大， 為75.8μg/m3。在這四年中， PM2.5年平均值逐年減小，其變化趨勢與PM10年平均值變化趨勢不存在相關(guān)關(guān)系。

PM2.5年平均值距平百分率：2016年為17.0﹪，2017年為4.5﹪，2018年為-9.4﹪，2019年為-12.0﹪。PM2.5年平均值距平百分率逐年由正轉(zhuǎn)負，且絕對值較PM10年平均值距平百分率大，說明單純就PM2.5對大氣污染的貢獻好轉(zhuǎn)效果明顯。

四年中PM2.5月平均值極大值均出現(xiàn)在1月， PM2.5 月平均值極小值兩次出現(xiàn)在8月，一次出現(xiàn)在5月， 一次出現(xiàn)在7月。可見PM2.5和PM10的月極值出現(xiàn)月份存在相關(guān)性。

3 結(jié)論與討論

（1）從2016年到2019年，四年中PM10月平均值極大值兩年出現(xiàn)在1月，兩年出現(xiàn)在3月，而PM2.5月平均值極大值均出現(xiàn)在1月。冬季北方地區(qū)靜穩(wěn)天氣發(fā)生概率較高，污染物擴散條件偏差，并且由于居民供暖等剛性的季節(jié)性污染物排放增加，導致冬春季是顆粒物污染最嚴重的季節(jié)。

（2）四年中PM2.5 和PM10月平均值極小值均有兩年出現(xiàn)在8月，PM2.5 月平均值極小值有一年出現(xiàn)在7月，PM10月平均值極小值有兩年出現(xiàn)在7月。夏季氣溫高，空氣對流旺盛，利于大氣污染物的垂直擴散。長治市氣候?qū)儆诘湫偷挠隉嵬荆募窘邓空既杲邓康?7.6%，冬季降水量僅占全年降水量的3.7%，降水集中于夏季，有利于降水對大氣顆粒物的清除[6]。故長治地區(qū)一年中夏季污染最輕，空氣質(zhì)量最佳。

（3）為完成《大氣污染防治行動計劃》確定的2017年各項目標任務，2017年環(huán)保執(zhí)法力度最強，PM10降低明顯。后兩年由于個別地方的執(zhí)法方法欠缺，引起民意抵觸，執(zhí)法力度減弱，導致PM10污染存在明顯反彈。在這四年中， PM2.5年平均值逐年減小，其變化趨勢與PM10年平均值變化趨勢不存在相關(guān)關(guān)系，說明在各項環(huán)保措施的持續(xù)發(fā)力和居民的環(huán)保意識加強的雙重作用下，進入大氣中經(jīng)光化學反應等生成的二次顆粒物逐年減少，顆粒物PM2.5污染逐年減輕，污染防治效果逐步顯現(xiàn)。