泉州市PM2.5 濃度與霧霾關系的研究初探

唐會榮，趙惠芳，黃明霞

（1.石獅市氣象局，福建 石獅 362700；2.泉州市氣象局，福建 泉州 362000）

1 資料與概念

PM2.5 和PM10 濃度資料：泉州市環境監測站2014 年1月—2015 年6 月，18 個月逐小時的實測數據，以mg/m3為單位。

污染濃度：當PM10 濃度超過0.175 mg/m3、PM2.5 濃度超過0.075 mg/m3時，其對應的API 指數 （環境空氣質量指數2012 年前標準）、AQI 指數達到污染標準，即為污染濃度。時次：取整點小時數據作為研究對象，每個整點為1 個時次。研究時段內剔除數據缺測和數據錯誤時次，全部時次內有效樣本共計12 155 時次，污染時次樣本共計為1 028 時次。氣象日樣本538 d，北京日樣本539 d。

氣象日或北京日中PM10 濃度超過0.175 mg/m3或PM2.5濃度超過0.075 mg/m3的即為一個污染氣象日或污染北京日；泉州沿?！獣x江和崇武2 個站點地面觀測數據月報表A 文件中有記錄霧、輕霧或霾的天氣現象的即為1 個霧霾日（氣象日）。

2 PM2.5 與 PM10 關系分析

2.1 時次分析

研究時段內，PM2.5 和PM10 有效時次樣本共12 155 時次，污染濃度時次樣本共1 028 時次。分別計算PM2.5 濃度占PM10 濃度的比例（以下簡稱PM2.5 占比），并按照PM2.5占比≥80%（60%～80%）、（40%～60%）、（20%～40%） 和 ＜20%這5 種情況進行統計，得出PM2.5 占的比例表現變化幅度較大。其中有效時次樣本中PM2.5 占比以（40%～60%）為最多，達到42.4%，而在污染時次樣本中PM2.5 占比則以（20%～40%）為最多，達 39.9%。

2.2 日次分析

研究時段內，氣象日樣本538 d，北京日樣本539 d；污染氣象日樣本26 d，污染北京日樣本29 d。分別計算每日次的PM2.5 占比，并按照以上幾種標準進行統計，得出：氣象日和北京日PM2.5 占比表現基本一致，其中PM2.5 占比40%～60%最多，接近50%；污染氣象日和污染北京日PM2.5 占比有所不同，但兩者PM2.5 占比均以20%～40%最多，接近40%；污染氣象日PM2.5 占比60%～80%和30.8%，為第2 多，而 污 染 北 京 日 PM2.5 占 比 60 % ～80% 和 40 % ～60% 同 為27.6%。

在重點污染日中，對PM10 和PM2.5 污染的表現進行分析。在 26 d 污染氣象日中，有 23 d 為 PM10 超標日（88%），15 d 為 PM2.5 超標日 (57%)，PM10 和 PM2.5 同時超標的有 12 d（46%）；在29 d 污染北京日中，有24 d 為PM10 超標日（83%），16 d為 PM2.5 超標日(55%)，PM10 和 PM2.5 同時超標的有11 d（38%）。分別計算其PM2.5 占比，并按照PM2.5 占比進行統計，得出：在污染日中，PM2.5 占比均超過20%，其中 PM10 超標日中，PM2.5 占比（20%～40%）為最多，超40%；PM2.5 超標日中，PM2.5 占比（60%～80%）為最多，接近50%；而同時超標日中，PM2.5 占比主要集中在（40%～80%），PM2.5占比80%以上和40%以下各1 個樣本，均為PM10 達中度污染以上情況（PM10 濃度超過 0.3 mg/m3），但 PM2.5 占比卻大不相同。如 2014 年 1 月 31 日，PM10 濃度高達 0.444 mg/m3，PM2.5 濃度也高達0.4 mg/m3（占比高達90%），而2014 年4月 17 日，PM10 濃度為 0.301 mg/m3，PM2.5 濃度僅為 0.079 mg/m3（占比僅26%）。

由上述分析可知，總體而言，無論是時次還是日次，實測的 PM10 濃度中，PM2.5 占比為（40%～60%）的情況最多，達到40%～50%；但是當出現污染時，PM2.5 占比表現有所不同：當因PM10 超標（濃度大于0.175 mg/m3） 而導致的污染天氣（API 指數大于100）時，PM2.5 占比為（20%～80%），其中有超過40%占比為（20%～40%），為最多；而當因PM2.5 超標（濃度大于0.075 mg/m3） 而導致的污染天氣時，PM2.5 占比為主要集中在（40%～80%），比例高達80%。數據還表明，出現PM10污染時，PM2.5 也出現污染的情況僅占50%左右，而當PM2.5出現污染時，PM10 也出現污染的比例較高，約有80%。

3 PM 與霧霾天氣現象分析

3.1 霧霾現象分析

3.1.1 單站霧霾

研究時段內，分別挑取崇武站和晉江站出現霾、輕霧或霧的天氣樣本，崇武霧霾日總樣本為394 d，晉江霧霾日總樣本為231 d。

3.1.2 雙站霧霾日

研究時段內，崇武站和晉江站同天出現霾、輕霧或霧的天氣樣本，雙站霧霾日樣本為214 d。分析霧霾日的分布情況如下，可知，霧霾日中以輕霧居多，其中晉江高達80%以上；崇武的霧霾日明顯多于晉江（可能于海霧有關）。雙站霧霾日中，崇武霧的比例明顯高于晉江，這可能和崇武站位于海邊易受海霧籠罩有關。

3.2 污染日與霧霾關系分析

在214 個雙站霧霾日樣本中，同時出現霾的有23 d，同時有輕霧的131 d，同時有霧的9 d。在26 個污染日樣本中，除1 d 外，雙站均出現霧或霾（其中同時出現霾的8 d，同時出現霧的僅 1 d）；出現 PM10 污染的有23 d（雙站同時出現霾的6 d，同時出現霧的僅1 d）；出現PM2.5 污染的有15 d（雙站同時出現霾的7 d，同時出現霧的僅1 d）；PM10、PM2.5 同時出現污染的有12 d（雙站同時出現霾的5 d，同時出現霧的僅1 d）。

結果表明：①出現污染時，絕大多數時候伴隨霧霾現象，但崇武和晉江霧霾現象并不同步，多數表現為1 站為霾1 站為（輕）霧，但雙站同時有霾的明顯多于同時有霧。②出現霧霾時，雙站同時出現輕霧的居多，達61%（131 d）；但多數時候并沒有污染產生，僅有12%伴隨污染，其中同時出現霾時伴隨污染出現的概率較大，達35%，而同時出現輕霧時伴隨污染出現的概率最低，不足4%。

4 污染氣象日對應的天氣形勢分析

對研究時段內26 d 污染氣象日所對應的天氣形勢進行分析，得出：

4.1 污染日與地面形勢

出現污染時多數情況的地面形勢與高壓有關，其中有46%（12 d）位于高壓東南側，有31%（8 d）位于入海高壓后部，有8%（2 d）位于高壓附近，少數情況下，地面位于倒槽附近，有 15%（4 d）。

4.2 污染日與高空逆溫

出現污染時往往層結比較穩定，多數情況下（73%，19 d）伴隨著逆溫層，逆溫層的厚度和強度表現有所不同：有46%（12 d）逆溫層在1 500 m 以下，逆溫強度1℃～3℃，其中有7 d存在雙層逆溫（低層逆溫一般在1 000 m 以下，中層逆溫一般在1 500～3 000 m，個別中層逆溫在5 000～7 000 m，逆溫強度在2℃～4℃），此類雙層逆溫天氣形勢更為穩定，地面一般有霾出現，污染表現為PM10 和PM2.5 均出現超標狀態；有12%（3 d）逆溫層在 1 500～3 000 m；有 15%（4 d）逆溫層在3 000～6 000 m。

4.3 污染日與高空風

出現污染時高空以弱的偏南風為主（其中850 hpa 出現17 d，700 hpa 出現 19 d，500 hpa 出現 15 d），三層均出現南風的多達50%（13 d）；其次高空為偏西風（其中500 hpa 出現 9 d，700 hpa 出現 5 d，850 hpa 出現 2 d）；少數高空為偏北風（其中 850 hpa 出現6 d，700 hpa 出現 1 d ，500 hpa 出現2 d）。