浅析济宁市 PM10污染状况及其与气象因子的关系论文.docx

浅析济宁市PM10污染状况及其与气象因子的关系论文浅析济宁市PM10污染状况及其与气象因子的关系论文引言颗粒物污染是导致中国多数城市空气污染的首要因素[1-2]，尤其是小颗粒物(PM10和PM2.5)因其粒径较小和比表面积较大，更容易富集有毒物质，比大颗粒物(TSP)具有更大的危害[3-4]。近年来国内外对中国大气PM10浓度所进行的一系列的试验和监测结果表明[5-6]。城市PM10污染有加剧的趋势。通过研究分析济宁市近3年采暖期和非采暖期内PM10的浓度以及PM10与气象条件的关系，力图反映出济宁市PM10的污染状况和影响PM10浓度的主要因素，为整体衡量济宁市PM10的污染状况提供理论支持，为空气质量预报、防治大气污染提供理论依据。1研究区域和数据来源济宁市位于山东省南部，地处苏鲁豫皖四省结合部，属鲁南泰沂低山丘陵与鲁西南黄淮海平原交接地带，是山东省经济发展最快的地区之一。随着经济的发展，城市化、工业化发展迅猛，机动车拥有量、建筑工地扬尘量和工业耗煤量、工业废气排放量都在不断增加，使该地区具有典型的煤烟型污染特征[7-9]，大气污染状况越来越严重。同时，中心城区面积101.3km2、人口为93.6万人，人口密度为9240人/km2[10]。这样人口密集的地区，空气质量特别值得关注。2010—2012年PM10的观测资料由济宁市环境监测中心提供、同期气象资料由济宁国家气象观测站提供。同时规定10月—次年3月为采暖期，4—9月为非采暖期[11]。2采暖期和非采暖期的PM10分布特征2.1PM10的月变化特征根据2010年1月—2012年12月PM10的日平均监测数据，计算出PM10日平均浓度的月平均值；图l为PM10月平均浓度分布状况。PM10浓度最大值出现在12月份，为0.120mg/m3，其次是1月份，为0.118mg/m3；最小值出现在6月份，为0.081mg/m3，年平均浓度为0.103mg/m3。其中，10月—次年3月（采暖期）的月平均浓度为0.111mg/m3，4—9月（非采暖期）的月平均浓度为0.091mg/m3。采暖期的平均浓度整体大于非采暖期。其原因是冬季的太阳辐射弱，气温、气压低，降雨量小，大气稳定度好，不易对流，颗粒物的扩散困难，并且冬季采暖燃料的.使用量大，其中最典型的就是12月和1月，这段时间气温较低，用于居民采暖的燃煤量比较大，PM10的浓度水平达到最高，而到了春季气温相对略高，燃料的使用量也相对减少，PM10的浓度有所降低。在非采暖期PM10的月平均浓度整体变小，这是因为太阳辐射逐渐增强，温度和气压升高，降雨逐渐增多，大气不稳定，容易发生对流，颗粒物较易扩散。3PM10浓度与气象要素的关系气象因子是影响PM10质量浓度水平的重要因素之一。由于受多种气象因子的综合影响以及各气象因子之间的相互作用，PM10浓度与气象条件的关系比较复杂。3.1风与PM10浓度的关系风是边界层内影响污染物扩散的重要动力因子，其中风向决定PM10的输送方向，风速则决定PM10浓度的扩散速度。特别是低层(200m以下)风速、风向的变化直接影响PM10浓度的聚散及各处的浓度分布。济宁不仅有大气候背景的盛行风，即春季最多风向为S风，夏季为SW风，秋季为E风，冬季为N风，也有热岛环流，城市内部还受“高楼风”、“街道风”等局地环流的影响。经统计2010-2012年平均风速资料和相应的PM10浓度资料，得到图3，由图可以看出，PM10浓度与风速呈现出较好的反相关，即风速越大，污染物浓度越小，相关系数达到0.97；但风速达到4m/s时,PM10与风速呈正相关，相关系数为0.89，两者均通过了信度为0.05的显著性检验。原因为大风可以引起二次扬尘增加了空气中颗粒物的含量。济宁采暖期的平均静风频率为11%，比非采暖期的6%高出5%，这也是济宁市在采暖期PM10污染较为严重的一个原因。4小结(1)PM10在采暖期的月平均浓度（0.111mg/m3）整体大于非采暖期的月平均浓（0.091mg/m3），且日变化有明显的双峰型规律，在采暖期PM10浓度07时以后开始加重，09—10时出现第一个峰值，12时以后污染减轻，13—17时出现低谷，20—21时出现第二个峰值。在非采暖期PM10浓度的两个峰值出现时间和采暖期相比，早晨提前3h，晚上推迟1～2h。(2)PM10浓度与4m/s以下的风速呈现出较好的反相关，即风速越大，PM10浓度越小，但当风速达到4m/s时,PM10与风速呈正相关；PM10的浓度与相对湿度呈显著的正相关，其浓度的最大值出现在80%～90%区间；PM10浓度随热岛强度的增加而增加。