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时间:2018-07-18 参考文献 我要投稿

  摘要:本文利用重庆市忠县城区空气自动监测站2015年的监测数据,分析了温度、湿度、风速、气压、降雨量等气象条件与可吸入颗粒物的浓度变化关系。结果表明,可吸入颗粒物浓度与温度、降雨量呈负相关,与气压呈正相关。气压、温度和降雨量成为影响忠县城区可吸入颗粒物浓度变化的主要气象条件。

  关键词:可吸入颗粒物;气象条件;污染物

  引言

  随着城市化进程的加快,县级城市的建成区面积也在逐年扩大。随之而来的城市大气环境污染,已经成为困扰县级城市发展的主要环境问题。在常规大气质量评价指标中,首要污染物基本上都是可吸入颗粒物。可吸入颗粒物污染是引起城市雾霾天气的主要原因[1],冬春季是城市雾霾的高发期[2]。目前,针对城市各类大气污染现象的研究很多,污染成因、与气候因子的关系、污染物组成及时空变化等成为研究的热点[3-5]。本文以重庆市忠县为例,对城区环境空气自动监测站2015年连续一年的监测数据和气象参数进行了分析研究,对主要污染物浓度和气象因子特征进行了分类分析,为大气环境污染控制与管理提供科学依据。

  1区域、数据与方法

  1.1研究区域

  忠县位于重庆市东中部,地处三峡库区腹心地带。境内呈“三山两槽”地形,县城依山傍水,是三峡库区唯一留存的“半淹县城”。忠县属亚热带东南季风区山地气候,经常受到季风环流的侵袭,夏季受暖湿的热带海洋性气团影响,降雨主要集中在5~10月;冬季属于大陆性干冷气团控制,降雨稀少[6]。常年主导风向为东北风。环境空气质量自动监测站位于忠县县城新华路移民局办公楼顶(以下简称新华路自动站),全天24小时连续监测城区大气环境质量。

  1.2监测仪器及数据

  新华路自动站配置的仪器分别是:综合气象参数观测仪和美国Metone公司生产的BAM-1020测量可吸入颗粒物PM10,可吸入颗粒物监测数据为2015年连续监测数据,气象数据来源于新华路自动站。

  1.3监测数据的统计与处理

  每日监测数据最小统计单位为小时值,每日中午12时至次日中午12时为一个监测日。利用SPSS13.0统计软件对各参数进行统计分析,SigmaPlot作图。

  2数据结果分析

  2.1污染物的时间变化趋势

  2015年忠县城区环境空气首要污染物为可吸入颗粒物PM10,年均值达到国家环境空气质量二级标准。从空气污染指数(API)看,全年空气质量达到优良的有325天,占89%;达到污染的有40天,占11%。第5~11月空气质量较好,均达到优良。1月空气质量最差,占全年污染日的60.5%。可吸入颗粒物呈现明显的季节变化特征,1~8月可吸入颗粒物月均值呈逐月下降趋势,9~12月呈明显上升趋势,以8月为最低,1月为最高(见图2)。可吸入颗粒物日均值超标率10.4%,主要集中在12月和1~4月的冬春季。

  2.2可吸入颗粒物与气象条件的关系

  2.2.1风速忠县具有三峡库区典型亚热带季风气候。冬季干旱少雨,静风时间多,夏季多雷雨强对流天气,风速较大。风速年均值为0.6m/s,日均值变化在0~2.5m/s之间。忠县城区的可吸入颗粒物浓度全年月变化与风速呈中等负相关,其相关系数为-0.425(见表1)。分时段分析,在可吸入颗粒物浓度较高的1、2、3、4、12月,其浓度月变化与风速呈显著负相关关系,其相关系数为-0.81;而在在夏秋季的5~11月,可吸入颗粒物浓度月变化与风速呈负相关关系就较弱,其相关系数为-0.61。冬春季降雨偏少,可吸入颗粒物的稀释扩散主要依靠空气流动,因此风速越大,空气流动越强,可吸入颗粒物浓度就相对降低。反之,风速小,空气流动性差,不利于污染物扩散,易造成可吸入颗粒物污染的积聚,浓度升高。夏秋季,降雨多,风速与污染物浓度的相关性减弱。2.2.2湿度可吸入颗粒物浓度月变化与湿度呈弱的负相关,其相关系数为-0.118,相关性不高。忠县湿度年均值为71.5,最大值为87.3,最小值为42.7。湿度变化对污染物浓度影响不大。在夏秋季降雨量增加,湿度上升,降雨冲刷使可吸入颗粒物浓度下降;但冬季气象条件稳定,降雨少,空气流动性差,污染物不易扩散,当湿度增加时,颗粒物作为水汽的凝结核,易产生污染天气(见图2)。2.2.3温度2015年忠县年均温度为18.6℃,日均值变化范围在6.6~35.0℃之间。可吸入颗粒物浓度月变化与温度呈负相关关系,其相关系数为-0.769,相关性较好。夏秋季,地面温度高,大气的垂直运动加大,有利于污染物的扩散稀释,可吸入颗粒物浓度降低;冬春季,地面温度低时,情况相反,可吸入颗粒物浓度上升(见图3)。2.2.4气压可吸入颗粒物浓度月变化与气压呈正相关关系,其相关系数为0.661,相关性较好。气压和可吸入颗粒物浓度的变化趋势大致相同。忠县气压年均值98.3kPa,日均值变化范围为96.7~100.4kPa。夏季主要受热带低压影响,风速大,有利于污染物扩散;冬季主要受高压系统控制,容易造成可吸入颗粒物污染的本地积聚,不易扩散,其浓度升高(见图4)。2.2.5降雨量可吸入颗粒物浓度月变化与降雨量呈负相关关系,其相关系数为-0.574,相关性较好。2015年忠县年均累计降雨量1300mm,日均值范围2.1~91.4mm。4、7、8三个月降雨量月均值大于18mm,降雨有利于稀释大气中可吸入颗粒物,加之夏季空气对流强,加速空气流动,带动污染物迅速扩散。因此,降雨对污染物有较好的稀释与扩散作用,使其浓度降低;冬季降雨较少,空气对流差,易导致污染物浓度较高(见图5)。

  结论

  (1)可吸入颗粒物浓度与温度、降雨量呈负相关,与气压呈正相关。与风速等气象条件的相关性随季节不同而不同。与湿度的相关性不强。形成这种关系的原因与当地的不同季节的气象条件有密切关系。夏秋季太阳辐射强,气温较高,受热带低压影响,大气对流活动旺盛,逆温少,大气扩散条件好,降雨日多且降雨量大,对污染物质清除作用明显。冬春季气温较低,受高压系统控制,逆温频率高且强度大,静风频率高,大气对流不活跃,不利于污染物扩散,导致环境空气中污染水平整体偏高,超标较严重。(2)忠县地处三峡库区腹心地带,具有库区典型的气候特征。属于亚热带季风气候,只有当夏季暖湿的热带海洋性气团到达时,才可能产生大量降雨。冬季属于大陆性干冷气团控制,降雨稀少,降雨主要集中在夏半年(5~10月)。气压、温度和降雨量成为影响忠县城区可吸入颗粒物浓度变化的主要气象条件。

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