株洲市区2018年空气质量变化特征分析

GuangzhouChemicalIndustry

Vol郾48No郾5Mar郾2020

株洲市区2018年空气质量变化特征分析

胡摇希,钟学才,刘琳娜,符慧媛,彭摇欢

(株洲市环境监测中心站,湖南摇株洲摇412000)

摘摇要:以株洲市2018年SO2、NO2、CO、O3、PM2郾5和PM10六项污染物质量浓度数据为基础,分析了株洲市污染物的浓度

水平和特征,并对雾霾天气进行研究。结果表明,PM2郾5和PM10年均浓度分别为45滋g/m3和71滋g/m3,未达到国家二级标准限值。O3、PM2郾5和PM10均发现日均值超标现象。株洲市大气污染季节性特征明显,5-10月以O3污染为主,而其余月份以颗粒物污染为主。雾霾天气中PM2郾5/PM10为0郾78,较年平均值高。

摇

关键词:空气质量;PM2郾5;PM10;O3中图分类号:X823

摇文献标志码:B摇摇摇摇文章编号:1001-9677(2020)05-0140-03

AnalysisonChangeCharacteristicsofAirQualityinZhuzhouCityin2018

HUXi,ZHONGXue-cai,LIULin-na,FUHui-yuan,PENGHuan

(EnvironmentalMonitoringStationZhuzhouCity,HunanZhuzhou412000,China)

Abstract:ThemassconcentrationdataofSO2,NO2,CO,O3,PM2郾5andPM10inZhuzhouCityin2018werecollectedtoanalyzetheconcentrationlevelandcharacteristicsofpollutants郾Thecharacteristicsofhazeweatherwerealsostudied郾TheresultsshowedthattheaverageannualconcentrationsofPM2郾5andPM10were45滋g/m3and71滋g/m3,respectively,whichdidn蒺treachthenationalsecond-classstandardlimit郾ThedailyaverageconcentrationsofO3,PM2郾5andPM10werefoundedtoexceedthestandard郾Theseasonalcharacteristicsofairpollutionwereobvious郾O3wasthemainpollutantbetweenMayandOctober,whileparticulatepollutionwasthemainpollutionintherestofthemonth郾ThePM2郾5/PM10inthehazeweatherwas0郾78,whichwashigherthantheannualaverage郾

Keywords:airquality;PM2郾5;PM10;O3

改革开放以来,经济快速发展和城市扩张的同时,环境污染尤其是大气污染问题也日益突出。煤炭燃烧产生SO2,不仅产生刺鼻味道,也是导致酸雨的重要原因;NO2还有挥发性有机物的排放导致光化学烟雾现象的产生;颗粒物引起的雾霾事件等等,均是大气污染的重要成因[1-3]。

我国对环境空气质量非常重视,早在1982年就发布了空气质量标准,对总悬浮颗粒物、飘尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和O3的浓度限值做出了规定,1996年增加了PM10浓度限值,2012年又增加了PM2郾5浓度限值。对大气污染问题做了相当多的研究[4-12],汪发元[8]利用数据模型得出汽车数量、公路里程和工业化水平对城市空气中SO2、NO2和PM10有显著影响。徐红霞[9]对2014-2016年山东省空气质量变化呈明显季节性特征,采用模型分析表明污染分别来自于省内污染气团和北方气团南下。王无为等[10-11]发现武汉市大气污染空间分布特征明显,O3郊区污染严重,城区颗粒物和SO2污染严重。夏思佳[12]对江苏省13市O3分析发现,2013-2015年江苏是长三角O3浓度最上升最快的区域,它的形成主要受VOCs控制。

株洲市为典型的工业城市,经济依赖于第二产业,工业能源消耗以煤炭为主,大气污染问题一直存在。近年来当地对于环境空气质量非常重视,推行“煤改气冶措施,大力开展建筑施工场地扬尘整治、挥发性有机废气治理和机动车污染控制等行动,加大了对大气污染物的管控。本研究对2018年大

气中SO2、NO2、CO、O3、PM2郾5和PM10六项污染物质量浓度进行分析,重点探讨了O3、PM2郾5和PM10的污染特征,摸清他们的污染规律,为当地大气污染治理和制定污染防治措施提供数据支撑和科学依据。

1摇数据来源

以株洲市6个国控空气质量自动监测评价点为研究对象,2018年SO2、NO2、CO、O3、PM2郾5和PM10六项污染物质量浓度数据来自湖南省环境空气质量监测数据管理系统。

2摇结果与讨论

2郾1摇整体污染水平及对比

33滋g/m3和1郾4mg/m3;O3-0%分位年均浓度148滋g/m3,8h日均浓度超标率为7郾4%;PM2郾5和PM10年均浓度分别为45滋g/m3和71滋g/m3,分别超过空气质量标准(GB3095-2012)二级年均限值0郾29倍和0郾01倍,日均值超标率为12郾5%和6郾1%。

较2017年相比,PM2郾5和PM10质量浓度和超标率均有所降低,颗粒物污染状况有转好趋势,但PM2郾5日均值超标率仍达到12郾5%,且最高值较2017年增加了19滋g/m3,极端重污染

SO2、NO2年均浓度和CO95%分位年均浓度分别为18滋g/m3、

第48卷第5期胡希,等:株洲市区2018年空气质量时空分布特征分析摇141

天气中PM2郾5的预防控制措施需要加强。O3年均浓度较2017年

略有上升,日均超标率增加了1郾4%。进一步对O3所引起的污染天气进行分析,发现了由于O3污染对空气质量达不到优良的贡献为37%,较2017年增加了13郾1%。结果说明,PM10污染有所缓解,接近达标限值,PM2郾5污染有所缓解,但仍不容轻视。在预防PM2郾5污染的同时,还需防范新的O3超标污染问题。

表1摇主要污染物2018年和2017年质量浓度和超标率对比Table1摇Comparisonofconcentrationandover-standardrate

ofmajorpollutantsin2018and2017

项目O3-8

年均浓度/(滋g/m3)20181484571

2017年1425281

超标率/%201812郾56郾17郾4

2017年19郾郾66郾0

20182122337

升。与大多数城市的月变化规律基本一致,这主要与气候条件有关,冬季易形成逆温层,加之形成静稳天气,不利于污染物的扩散,光照不强,不利于O3生成;而夏季光照强烈,光化学反应强,易形成O3污染,而夏季大气流通强,有利于污染物扩散和稀释。

表2摇主要污染物逐月超标天数情况

Table2摇Daysofmajorpollutantsexceedingthestandard(d)

时间1月2月3月4月5月6月7月8月10月11月12月9月

PM2郾514811000002136

PM10752100000106

O3-8000036066600

最大值/(滋g/m3)

229270334

2017年

PM2郾5PM10

2郾2摇月变化特征

图1摇污染物月变化的特征Fig郾1摇Monthlyvariationofpollutants

排放源的变化、所采取的环境保护措施和气候条件的变化被认为是城市空气质量变化的主要因素,其中气候条件在短时间内受人为干扰较少。分析了污染物的逐月浓度变化曲线,O3-8质量浓度1-4月快速上升,4-10月波动性上升,10-12月浓度迅速下降,其他5种污染物与O3-8变化趋势刚好相反。1-4/5月浓度下降,5-8/9月在低浓度区间波动,9-12月浓度上

分析了PM2郾5、PM10和O3-8逐月超标情况,发现颗粒物和O3-8超标较少重叠,PM2郾5在1月和12月超标问题严重,近50%的时间为超标天气。结果表明,当地在5-10月需重点注意臭氧污染问题,而在1-3月和10-12月需加强对于颗粒物的污染防治,尤其是1月和12月。

标准偏差和相对标准偏差可以表明污染物质量浓度的变化特征是否明显。从表3可知,1-4月和10-12月PM2郾5和PM10的标准偏差较大,而其余月份则相对较平缓,与颗粒物的月均质量浓度变化趋势相同。这和周湘婷对长沙PM2郾5和PM10日均浓度的变化研究相似[13]。当颗粒物污染较重时,同时颗粒物质量浓度的变化幅度也大,分布更加不均匀。对比PM2郾5和PM10的变化幅度可知,3-5月PM10的RSD较PM2郾5大,这可能与春季易受到沙尘天气影响,PM10浓度波动更大,分布更加不均匀。

月份1月2月3月4月5月6月7月8月10月11月12月9月

10~18016~17811~9013~8410~4913~3611~5721~12014~1147~212~599~50

变化范围/(滋g/m3)PM2郾5PM10

表3摇2018年逐月颗粒物日均质量浓度变化情况

Table3摇Changespermonthindailyaveragemassconcentrationofparticulatematterin2018

15~26822~24017~17319~115~11722~7022~5618~9325~15619~1457~33719~93

平均值/(滋g/m3)PM2郾5PM1070393026232633475180

11210778755041384159797299

标准偏差/(滋g/m3)

PM2郾5PM1036郾936郾315郾410郾410郾66郾59郾217

58郾652郾337郾734郾615郾115郾519郾832419郾620

相对标准偏差RSD/%

PM2郾5PM1052郾738郾639郾434郾840郾828郾435郾538郾142郾255郾472郾855

52郾348郾948郾346郾239郾936郾825郾337郾733郾0郾556郾969

12郾619郾828郾358郾2

68郾3

摇142广摇州摇化摇工2020年3月

2郾3摇雾霾天气污染特征

聚集和雾气混合在一起,而近似的无风天气不利于污染物的扩散和去除。董娅玮[14]对西安霾天气气象特征的研究,霾天气的平均相对湿度在66郾7%,风速为0郾8m/s,PM2郾5/PM10为0郾60。与株洲市污染气象特征有所区别,一直以来北方较南方干燥,雨水少,相对湿度偏低,另一方面北方易形成沙尘暴污染,使得PM2郾5-10在PM10中的比重有所增加。

2018年株洲市全年共出现5次颗粒物雾霾天气,主要发生在1月和12月,霾天气主要污染特征见表4。

霾天气PM2郾5和PM10平均浓度为二级标准的2郾6倍和1郾7倍,PM2郾5/PM10为0郾78,高于全年平均值0郾63,霾天气PM2郾5的污染更为严重。平均相对湿度达到82郾1%,而风速为1郾4m/s,这与大多数研究相符,无风、高湿天气下颗粒物易于

污染物PM2郾5PM10

平均浓度/(滋g/m3)197255

表4摇霾天气污染特征

Table4摇Characteristicsofheavypollutionweather

PM2郾5/PM10

0郾78

相对湿度/%

82郾1

风向北风为主

风速/(m/s)

1郾4

降雨频率/%

20

降雨量2郾5

3摇结摇论

过国家年均二级标准限值10和1滋g/m3,颗粒物控制仍是该地污染管控的重点。

(2)PM2郾5、PM10和O3-8为是影响空气质量达标率的主要污染物,其中O3-8超标有加重趋势,对空气质量不达标率的贡献占37%,较2017年增加13%。当PM2郾5污染引起人们重视并得到治理的同时,O3污染逐渐突出,尤其是在5-10月需注重O3污染防治。

(3)污染季节性特征明显,PM2郾5在1和12月超标问题严重,近50%的天数出现日均值超标,且3-5月日均质量浓度PM10明显较PM2郾5波动大。

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