墊江縣大氣環境中PM10和PM2.5污染狀況研究

賈 斌，盧吉文，王 星，李 雪

(墊江縣環境監測站，重慶 墊江 408300)

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墊江縣大氣環境中PM10和PM2.5污染狀況研究

賈 斌，盧吉文，王 星，李 雪

(墊江縣環境監測站，重慶 墊江 408300)

為準確掌握墊江縣城區大氣環境中細顆粒的污染狀況，選擇2016年9月1日—2017年2月28日大氣自動觀測站的數據研究分析，結果表明：墊江縣城區大氣環境中PM10和PM2.5的平均質量濃度分別為79mg/m3和68mg/m3，PM10的月平均質量濃度均大于PM2.5，PM2.5占PM10的比例在84.6%～90.0%。多元分析結果可以看出，大氣環境中的PM10和PM2.5具有相類似來源，氣象條件對墊江縣城區大氣顆粒物污染影響較大。HYSPLIT軌跡模型分析表明，秋冬季節大氣重污染時段，墊江縣城區大氣環境中顆粒物來源受到西南和西北氣團影響較大。

大氣環境； PM2.5；PM10；污染狀況；研究；墊江縣

0 引言

近年來，由于城市化和工業化進程加快，城市大氣環境污染問題日益突出，霧霾天氣頻繁發生，成為當前社會經濟發展面臨的嚴峻問題。大氣環境中的主要顆粒污染物通過呼吸系統進入人體，對人群的呼吸系統和心血管系統會產生不利影響，細顆粒的毒性更大[1]?，F有研究表明，大氣顆粒物濃度受氣象條件中氣溫、風速、風向和相對濕度等因子影響，大氣環境顆粒物濃度也能直接或間接影響到氣象條件的變化[2-3]。大氣環境中顆粒物的粒徑對氣候效應和環境效應具有較大影響，也是研究氣溶膠來源、形成和轉化的重要基礎[4]?！禛B3095-2012環境空氣質量標準》于2016年1月1日頒布實施，對大氣細顆粒物濃度限值作了嚴格要求[5]。目前在全國范圍內要求進行PM10、PM2.5、CO、O3、NO2和SO2等指標觀測，新的指標更能準確綜合分析大氣環境質量狀況[6]。因此，開展大氣環境中細顆粒物污染狀況和來源研究具有重要意義。

墊江縣位于重慶市東北部地區，是重慶市市委市政府確定的五大功能區中的生態涵養發展區。近年來，縣委縣政府堅持“工業強縣、城建靚縣、農業穩縣、三產活縣、開放興縣、民生安縣”戰略，全力穩增長、促改革、調結構、惠民生、防風險，實現了經濟社會平穩較快發展。墊江縣地處三峽庫區影響區，是三峽庫區的生態屏障區，生態資源環境具有脆弱性和敏感性。在經濟快速發展的同時，墊江縣的生態環境保護工作也成為當前的工作重點，而縣城區大氣環境質量更是“工業強縣、城建靚縣”的體現。因此，準確掌握縣城區大氣環境質量狀況，開展大氣環境質量研究，對墊江縣的生態涵養發展功能定位中的生態環境保護具有重要意義，也能為墊江縣城區大氣污染防治提供基礎技術支撐。

1 研究區域和數據分析方法

大氣自動觀測站點位于重慶市生態涵養發展區域。自動監測數據來源于重慶市環境保護局官方網站重慶市空氣質量發布系統[7]。選取2016年9月1日—2017年2月28日墊江縣大氣自動觀測站點24h PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3、風速、溫度、濕度和風向等12個參數的連續觀測數據，所有數據采用Microsoft Office Excel和SPSS19.0軟件進行統計分析。

2 結果與討論

2.1 城區大氣質量狀況

墊江縣城區大氣中顆粒物觀測月變化結果見圖1。由圖可以看出，2016年9—11月和2017年2月份城區空氣中PM10和PM2.5的質量濃度月平均值均滿足《GB3095-2012環境空氣質量標準》中二級標準要求[1]，但在2016年12月份和2017年1月份，PM10和PM2.5的質量濃度月平均值超過二級標準。表明在秋冬季節，墊江城區大氣環境質量中顆粒物呈現一定程度污染。10—12月份，PM10和PM2.5的質量濃度呈逐漸上升趨勢，因此，應進一步加大城區大氣污染防治，尤其要加強道路揚塵、建筑工地揚塵等方面的環境監管，從源頭控制城區大氣環境中顆粒物污染。2016年9月1日—2017年2月28日，PM10和PM2.5質量濃度小時值范圍分別為1～373 mg/m3和2～337 mg/m3，平均質量濃度分別為79 mg/m3和68 mg/m3。觀測月份數據分析也表明，每個月的大氣顆粒物數據中，PM10的質量濃度均大于PM2.5，PM2.5占PM10的比例在84.6%～90.0%，在2017年1月份呈現最大比例90%。

2.2 相關性分析

大氣自動觀測因子參數通過SPSS19.0分析，結果見表1。由表可以看出，CO與風向呈顯著性相關，與其余因子均呈極顯著性相關性(P<0.01)。O3與風速和溫度無相關性，與其它分析因子均呈極顯著性相關。NO2與濕度無相關性，與其余因子呈顯著性相關。NO2與氣象參數和PM10、PM2.5呈極顯著性相關(P<0.01)。PM10和PM2.5與風速、風向和溫度呈極顯著相關，其中與風速和溫度呈負相關，表明氣象條件對大氣顆粒物污染影響較大， 在風速越大，溫度相對較高的條件下，有利于大氣顆粒物擴散。PM10與濕度呈顯著性負相關，表明大氣中的部分相關粒徑較大的顆粒物，由于濕度較大導致了部分沉降而濃度隨之降低。PM10和PM2.5與CO、NO2和SO2呈極顯著性正相關，由此可以看出它們之間可能具有相同或相類似的污染來源，而O3與NO、SO2、NO2均有顯著性負相關，可能由于大氣環境中光化學作用影響，導致相互轉化影響，O3與PM10和PM2.5呈極顯著性負相關，表明來源不相同。

表1 因子間相關性分析

注：**(P<0.01)，*(P<0.05)。

2.3 主成分分析

首先，以大氣觀測中主要污染物和氣象因子進行適用性檢驗。經檢驗，KMO值約為0.631，表明變量間相關性較強，Bartlett球形檢驗發現，近似卡方值為70571.194，自由度為66，P=0.000，說明適宜因子分析。使用主成分分析和正交旋轉方法，共抽取3個主成分，累計解釋了總因子的37.959%，56.330%，67.988%和77.295%。第一主成分上NO2、NO、PM10、PM2.5都具有較大正載荷，反映了可能來源于城區人類活動、建筑工地和道路揚塵、汽車污染源等排放，其四者極顯著性相關性(P<0.01)研究結果一致；第二主成分由風速、溫度和濕度構成，反映了墊江城區大氣中主要污染物受氣象因素影響較大。

2.4 聚類分析

利用SPSS19.0統計軟件，以平方歐氏距離2為組間距離標準，對大氣觀測結果中12個因子做聚類分析。由各類元素組間聚類分析結果可知，各氣象因子與大氣中各污染物間具有聚合性，綜合分為三類：其中，風速、溫度和濕度為一類，其研究結果與重慶市墊江城區空氣研究結果相一致[8]；PM10、PM2.5、NO、NOx、NO2、CO、SO2和風向為一類；O3單獨為一類。各元素間聚類距離依次為：第一類：風速、溫度<濕度；第二類：PM10、PM2.5< NO、NOx、NO2

2.5 氣團后向軌跡分析

為研究墊江縣城區大氣環境中顆粒物污染的來源路徑，采用由美國大氣實驗室開發的HYSPLIT軌跡模型[9]，運用NOAA/NCEP在分析格點數據模擬了觀測期間在秋季和冬季中大氣污染指數(AQI)最大的時間段進行氣團傳輸軌跡，分別在500 m、1000 m和1500 m高度進行后向軌跡模擬，秋季2016年11月15日和冬季2017年1月4日進行168 h的氣團后向軌跡見圖3。由圖可以看出，在500 m高度氣團中，秋季主要受東北和西風環流氣流影響較大，冬季主要受到西南方向氣團影響。而在秋冬時間段，在1000 m和1500 m高度的氣團來源大致相同，主要來源于西北方向氣流影響。從秋冬季節大氣重污染時段可以看出，墊江縣城區大氣環境顆粒物主要受到西南和西北氣團影響。

3 結論

(1)研究時間段內，墊江縣城區大氣環境中PM10和PM2.5的平均質量濃度分別為79 mg/m3和68 mg/m3，PM10的月平均質量濃度均大于PM2.5，PM2.5占PM10的比例在84.6%～90.0%，在秋冬季節，墊江縣城區大氣環境中顆粒物呈現一定程度污染。

(2)多元分析結果可以看出，大氣環境中的PM10和PM2.5具有相類似來源，氣象條件對墊江縣城區大氣顆粒物污染影響較大。

(3)氣團后向軌跡分析表明，秋冬季節大氣重污染時段，墊江縣城區大氣環境中顆粒物受西南和西北氣團影響較大。

[1]方建龍,王紅偉,李韻譜,等. 北京市和南京市采暖期不同粒徑大氣顆粒物水溶性陰陽離子的比較研究[J].環境與健康雜志,2016,33(4):313-316.

[2]馬欣,陳東升,高慶先,等.應用WRF-chem模式模擬京津冀地區氣溶膠污染對夏季氣象條件的影響[J].資源科學,2012,34(8):1408-1415.

[3]孫歡歡,倪廠健,崔蕾,等. 成都市大氣顆粒物污染特征及與氣象因子的關聯性分析[J].環境污染與防治,2016,38(5):55-60.

[4]付志民,孫在,賈崢,等.杭州市超細微顆粒物濃度和粒徑分布特征研究[J].環境科學研究,2012,25(3):259-264.

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[6]王占山,張大偉,李云婷,等.北京市夏季不同O3和PM2.5污染狀況研究[J].環境科學,2016,37(3):807-815.

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[8]賈斌,盧吉文,李雪,等.重慶墊江大氣污染物濃度變化趨勢及影響因子分析[J].環境影響評價,2016, 38(2):78-81.

[9]WHO. Air quality guidelines global update [M/OL].Copenhagen WHO, 2006 [2012-03-10]. http://www.euro.who.int/_data/assets/pdf_file/0005/78638/E90038.pdf.

Analysis of PM10and PM2.5Pollution in Atmospheric Environmental in Dianjiang County, Chongqing

JIA Bin, LU Ji-wen, WANG Xing, LI Xue

(Dianjiang Environmental Monitoring Station, Dianjiang Chongqing 408300, China)

To accurately evaluate the fine particles pollution in air in Dianjiang county, the atmosphere automatic observation data analysis was adopted from September 1, 2016 to February 28, 2017.The results showed that the average mass concentration of PM10and PM2.5in the urban area were 79mg/m3and 68mg/m3, respectively. The monthly average mass concentration of PM10was greater than PM2.5. The PM2.5accounted for the proportion of PM10from 84.6 to 90.0%. Multivariate analysis results found that PM10and PM2.5had similar sources. Meteorological conditions of Dianjiang had a greater influence on the urban atmospheric particulate matter pollution. HYSPLIT trajectory model analysis showed that the atmospheric environment in urban area in autumn and winter were affected by the southwest and northwest air mass in Dianjiang County during the time of atmospheric heavy pollution.

atmospheric environment; PM2.5; PM10; pollution situation; research; DianjiangCounty

2017-03-22

墊江縣科委項目(DJKWXM2015JSYFYSFYY014)。

賈斌(1968-),女，四川樂山人，高級工程師，主要從事環境管理和監測研究工作。

X51

A

1673-9655(2017)05-0036-04