于振波，李廣來(lái)，劉玉萍，劉 薇，賈琳琳

(黑龍江省環(huán)境科學(xué)研究院，哈爾濱 150056)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的深入，城市環(huán)境污染問(wèn)題日益突出.近年來(lái)，我國(guó)爆發(fā)了大規(guī)模的重污染天氣，不僅影響到人們正常的工作和生活，而且還給人們的身體健康帶來(lái)嚴(yán)重威脅，PM2.5污染問(wèn)題受到全社會(huì)的廣泛關(guān)注[1].氣象因素對(duì)大氣污染物的擴(kuò)散、稀釋和蓄積有重要作用，因此開(kāi)展 PM2.5質(zhì)量濃度與氣象因素相關(guān)性研究意義重大.現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究主要集中于北京、上海等較為發(fā)達(dá)的地區(qū)以及各省會(huì)地區(qū)[2-5]，本文根據(jù)大慶市PM2.5質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)資料和同期氣象因素觀測(cè)資料，對(duì)大慶市初冬期PM2.5質(zhì)量濃度與氣象因素的相關(guān)性進(jìn)行分析，為大氣污染防治工作的開(kāi)展提供科學(xué)依據(jù).

1 資料與方法

1.1 資料

從大慶市環(huán)境監(jiān)測(cè)站收集大慶市2014年10月1日～12月31日 5個(gè)國(guó)控空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站每日及年均大氣PM2.5質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)資料，以 5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)逐日日均 PM2.5質(zhì)量濃度值作為大慶市初冬期大氣污染數(shù)據(jù).從黑龍江省氣象局收集 2014年10月1日～12月31日大慶市每日的相對(duì)濕度、氣溫、氣壓、風(fēng)速等氣象因素觀測(cè)資料.

1.2 方法

運(yùn)用 Origin7.5 將2014年初冬期大慶市PM2.5質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)和氣象要素以日為單位進(jìn)行平均，采用趨勢(shì)分析法對(duì) 2014年初冬期大慶市PM2.5質(zhì)量濃度和氣象要素變化特征進(jìn)行分析.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 2014年大慶市PM2.5質(zhì)量濃度分布情況

以2014年大慶市5個(gè)國(guó)控空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站年均值為數(shù)據(jù)，作等值線圖，具體如圖1所示.

圖1 2014年大慶市PM2.5質(zhì)量濃度分布

從圖1中可以看出，2014年大慶市PM2.5年均質(zhì)量濃度不達(dá)標(biāo)(二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值為35 μg/m3)，在全市范圍內(nèi)，污染最為嚴(yán)重的區(qū)域?yàn)榇笸瑓^(qū)，由此可見(jiàn)，大慶市應(yīng)該提升大氣污染防治力度，并根據(jù)不同區(qū)的污染程度，制定有針對(duì)性的解決方案.

2.2 PM2.5質(zhì)量濃度與相對(duì)濕度的相關(guān)性

2014年初冬期大慶市PM2.5質(zhì)量濃度與相對(duì)濕度的變化趨勢(shì)如圖2所示，兩者呈現(xiàn)正相關(guān)性，即相對(duì)濕度增加，PM2.5質(zhì)量濃度也會(huì)隨之增大，而且PM2.5質(zhì)量濃度超標(biāo)的狀況均發(fā)生在相對(duì)濕度40%以上.相關(guān)研究表明，在一定的濕度范圍內(nèi)，相對(duì)濕度越大越有利于顆粒物的形成，相對(duì)濕度在形成顆粒物污染過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，這種情況在高濕度天氣下表現(xiàn)更為突出[6-8].當(dāng)相對(duì)濕度較大時(shí)，大氣逆輻射增強(qiáng)，逆溫狀況多發(fā)，再加上霧罩的形成，會(huì)造成顆粒物不易擴(kuò)散，進(jìn)而造成PM2.5質(zhì)量濃度的上升.

圖2 PM2.5質(zhì)量濃度與相對(duì)濕度變化趨勢(shì)圖

2.3 PM2.5質(zhì)量濃度與氣壓的相關(guān)性

其他地區(qū)相關(guān)研究結(jié)論表明，氣壓高低與大氣環(huán)流形勢(shì)關(guān)系密切，當(dāng)?shù)孛媸艿蛪嚎刂茣r(shí)，四周的高壓氣團(tuán)會(huì)向中心流動(dòng)，進(jìn)而在中心處形成上升氣流，有利于PM2.5的縱向擴(kuò)散，但是需要注意的是，在低氣壓場(chǎng)控制下，容易出現(xiàn)低云，這將一定程度上阻擋縱向擴(kuò)散，而且低云還會(huì)增加大氣逆輻射，減小氣溫隨高度的變化，間接影響到PM2.5的擴(kuò)散；在地面受高壓控制時(shí)，一般風(fēng)速較小，天氣晴朗，中心處會(huì)形成下降氣流，這樣會(huì)影響到污染物的縱向擴(kuò)散，所以當(dāng)?shù)孛媸芨邏嚎刂茣r(shí)，PM2.5的質(zhì)量濃度會(huì)顯著增加[9-10].2014年初冬期大慶市PM2.5質(zhì)量濃度與氣壓的變化趨勢(shì)如圖3所示，從圖3中可以看出，當(dāng)PM2.5質(zhì)量濃度超標(biāo)時(shí)，PM2.5質(zhì)量濃度與氣壓呈現(xiàn)正相關(guān)性；在非污染天氣下，PM2.5質(zhì)量濃度與氣壓之間沒(méi)有明顯的相關(guān)性.

圖3 PM2.5質(zhì)量濃度與氣壓變化趨勢(shì)圖

2.4 PM2.5質(zhì)量濃度與氣溫的相關(guān)性

2014年初冬期大慶市PM2.5質(zhì)量濃度與氣溫的變化趨勢(shì)如圖4所示，從圖4中可以看出，在10～11月，PM2.5質(zhì)量濃度與氣溫呈正相關(guān)性，主要是因?yàn)榇藭r(shí)正處于供暖前期，再加上氣溫還不是很低，暖空氣控制著整個(gè)市轄區(qū)，溫度的升高會(huì)造成污染物擴(kuò)散條件變差，這就會(huì)造成PM2.5質(zhì)量濃度隨氣溫的升高而上升[11-12].進(jìn)入12月份后，PM2.5質(zhì)量濃度與氣溫呈負(fù)相關(guān)性，主要是因?yàn)殡S著溫度的降低，為了保證居民供熱，需要燃燒更多的煤，溫度越低煤的消耗量就越大，而燃煤源又為大慶市的空氣污染的首要來(lái)源，所以PM2.5質(zhì)量濃度隨氣溫的升高而下降.

圖4 PM2.5質(zhì)量濃度與氣溫變化趨勢(shì)圖

2.5 PM2.5質(zhì)量濃度與風(fēng)速的相關(guān)性

一般情況下，風(fēng)速越大，越有利于大氣污染物的擴(kuò)散，相應(yīng)的質(zhì)量濃度值也越低；反之，質(zhì)量濃度值越高[13-15].2014年初冬期大慶市PM2.5質(zhì)量濃度與風(fēng)速的變化趨勢(shì)如圖5所示.從圖5中可以看出，PM2.5質(zhì)量濃度超標(biāo)的狀況多出現(xiàn)在風(fēng)速較低的天氣，PM2.5質(zhì)量濃度與風(fēng)速整體上呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，即風(fēng)速越大，PM2.5質(zhì)量濃度越小.

圖5 PM2.5質(zhì)量濃度與風(fēng)速變化趨勢(shì)圖

3 結(jié) 語(yǔ)

氣象因素是影響PM2.5質(zhì)量濃度的重要因素之一，因?yàn)槎喾N氣象因素的綜合作用使得PM2.5質(zhì)量濃度與氣象因素之間的關(guān)系較為復(fù)雜，2014年大慶市初冬期PM2.5質(zhì)量濃度與氣象因素相關(guān)性具體表現(xiàn)為：1)PM2.5質(zhì)量濃度與相對(duì)濕度呈正相關(guān)性；2)在PM2.5質(zhì)量濃度處于超標(biāo)狀態(tài)下，其與氣壓呈正相關(guān)性，在PM2.5質(zhì)量濃度未超標(biāo)時(shí)，其與氣壓無(wú)明顯相關(guān)性；3)在10～11月，PM2.5質(zhì)量濃度與氣溫呈正相關(guān)性，在12月，PM2.5質(zhì)量濃度與氣溫呈負(fù)相關(guān)性；4)PM2.5質(zhì)量濃度與風(fēng)速整體上呈負(fù)相關(guān)性.

雖然氣象條件在大氣污染物的生成、積累和擴(kuò)散過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，但是化石燃料燃燒、機(jī)動(dòng)車尾氣、揚(yáng)塵等人為源的過(guò)度排放才是重污染天氣發(fā)生的根源.因此應(yīng)該充分研究PM2.5質(zhì)量濃度與氣象因素的相關(guān)性，提升空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)度，開(kāi)展有針對(duì)性的污染減排措施.