（四川大学建筑与环境学院，成都 610000）
摘要：为研究成都市颗粒物在重污染月份12月浓度水平的时间变化规律，统计分析了2017年12月成都市全域范围内所有环境空气监测点位24h连续监测PM2.5和PM10浓度数据。研究发现:12月份成都市一二圈层颗粒物污染明显大于三圈层，PM2.5和PM10的逐时变化趋势具有一定的相似性，在每日上午9点和下午18点左右能观测到PM2.5的极值点。成都市PM2.5受交通源影响更大，而PM10的主要来源更多与城市基础设施建设有关。
关键词：大气污染；PM2.5；PM10；时间变化特征；成都
1.前言
伴随着迅速的经济发展和猛烈的城市化现象，空气污染已经成为了各个国家大都市都面临的严峻环境问题[1-2]。当前，我国空气污染特征已从传统的煤烟型污染向以高浓度的臭氧和PM2.5为特征的复合型污染转变，并且呈现以大城市为中心的区域复合污染特征[3]。研究表明，近年来，成都市大气颗粒物污染已逐渐表现为从粗颗粒向细颗粒转变的污染特征，颗粒物PM2.5已成为成都市大气污染的首要污染物[4-6]。近年来针对成都市颗粒物的研究大多集中在颗粒物的化学组分[7]，源解析[8]及与气象因素的相关性上[9-10]。现存的针对成都市空气污染物的研究大多集中在中心城区[11-12]，或某一特殊污染事件[13-14]。除此之外，多数研究涉及采样点数量少，缺乏对成都市全域范围颗粒物时变特征的具体分析。本文通过对成都市所有监测站点颗粒物浓度数据的分析，旨在从更广阔的范围内探寻成都市颗粒物典型月份时间变化特征，这对于采取更有针对性、更有效的污染应对措施具有重要意义。
2.材料与方法
2.1研究区域和观测站点描述
成都位于四川省中部，四川盆地西部，介于东经102°54′～104°53′和北纬30°05′～31°26′之间，总面积14605平方公里，地势从西北向东南逐渐降低，具有显著的地势差异。成都属于亚热带湿润季风气候区，夏季炎热，冬季温暖，全年相对湿度较高、年平均风速小，因此污染物不易扩散。研究范围为成都市全域，将成都市20个区（市）县划分为3个区域，包括中心城区一圈层（锦江区、青羊区、金牛区、武侯区和成华区），二圈层（龙泉驿区、青白江区、温江区、新都区、双流区和郫都区），三圈层（蒲江县、大邑县、金堂县、新津县、都江堰市、彭州市、邛崃市、崇州市和简阳市）。本文分析了2017年12月成都市颗粒物（PM2.5,PM10）的小时浓度监测数据，该时间段内的有效站点为36个，覆盖成都市全域，一二圈层分布较为密集，三圈层较为稀疏。
2.2数据处理和分析方法
本文基于Microsoft Office Excel2017对颗粒物浓度数据进行预处理，包括对数据缺失率大的站点的筛选和异常数据的剔除。对当日监测数据不足18个的站点的结果进行舍去，以及筛除因监测仪器工作异常出现的明显不合理数据。利用OriginPro2018对颗粒物时间变化特征进行绘图和分析。
3.结果与讨论
3.1重污染月份各圈层颗粒物浓度逐日变化情况
图1 典型污染月份各圈层颗粒物浓度逐日变化图
在颗粒物的典型污染月份12月份，一二三圈层PM2.5日均浓度范围分别为45.35~ 203.11μg∙m-3，50.48~199.88 μg∙m-3，40.79~171.99μg∙m-3；一二三圈层PM10日均浓度分别为74.37~340.83 μg∙m-3，80.58~348.02 μg∙m-3，69.69~ 302.04 μg∙m-3。一二三圈层PM2.5日均浓度超过国家二级环境空气质量标准（75 μg∙m-3）的天数分别为22 d 、25d、23 d，PM10日均浓度超过国家二级环境空气质量标准 （150μg∙m-3）的天数分别为16d、15 d、12 d。PM2.5与PM10具有同步变化趋势，但PM2.5变化幅度大于PM10。从各圈层颗粒物日均浓度变化情况来看，一二圈层颗粒物污染明显大于三圈层。在颗粒物污染相对不严重时间段（12.1-12.16），一圈层颗粒物极值出现时间明显比二三圈层提前，颗粒物浓度变化呈现出先增后减的周期性变化趋势，变化幅度较小；在颗粒物污染严重时间段（12.17-12.31），三圈层PM2.5污染极值点出现时间早于一二圈层，颗粒物日均浓度呈波浪式上升趋势，污染持续加重，该时间段为成都市颗粒物重污染的集中区域，PM2.5日均浓度在12月29日达到峰值，之后急剧下降，但此时PM10仍呈现增长趋势，这可能与当天的气候因素有关。
3.2重污染时段颗粒物质量浓度的逐时变化
选取了颗粒物污染严重的时段，12月25日-31日（共7天）和每个圈层颗粒物污染最严重的两个监测点位，对颗粒物的日变化趋势进行分析。红色的点线标记代表一圈层监测点位（武侯科技园、北星大道一段），橙色的线代表二圈层监测点位（双流防震减灾局、龙泉驿区政府），绿色的点线标记代表三圈层监测点位（邛崃水业公司、崇州紫苑）。由图5可知PM10的分布具有很强烈的波动性，污染严重的二圈层点位PM10日变化波动最大。整体来看，PM10浓度高值一般出现在晚上21点至次日3点，而低值则出现在下午15点至18点。对污染严重点位（一二圈层）而言，一天内污染浓度高值出现时间较于轻微污染点位（三圈层）更晚。PM2.5浓度的逐时变化趋势更加不稳定，其每日浓度峰值出现的时间具有不确定性，但在每日上午9点和下午18点左右能观测到PM2.5的极值点，这也说明了机动车尾气污染是成都市PM2.5污染的主要来源之一，而谷值出现时间在下午15点至18点。成都市PM2.5的来源主要为二次粒子，移动源和扬尘。机动车早高峰时段向大气环境中不断输入气态二氧化硫、氮氧化物、细颗粒物和道路扬尘，伴随气温升高二次粒子开始形成，最终使得颗粒物浓度峰值出现在9点左右。之后伴随湍流垂直交换能力强，颗粒物浓度有所下降；而夜间混合层降低，晚高峰交通流量增加，PM2.5浓度再次聚集。污染严重点位（一二圈层）PM2.5日变化幅度较三圈层点位更大，与PM10相似，一天内污染浓度高值出现时间三圈层早于一二圈层。
对比周末（12.30-12.31）和工作日（12.25-12.29）颗粒物浓度变化情况，PM2.5污染呈现出明显的周末小于工作日，且周末PM2.5浓度日变化波动很小；PM10则与之相反。这个结果与谢雨竹等[15]此前对成都市2013年夏季颗粒物分析得到的PM2.5和PM10周末浓度高于工作日的结果存在出入。这是由于近几年来成都市PM10排放源发生了变化。王淑兰等[16]对成都市PM10主要化学组分进行浓度因子分析，得出成都市PM10的排放源相对稳定, 主要有化石类燃料及油品燃烧产生的排放、生物质或餐饮烹饪行业的排放、冶金、建筑行业的排放及自然风沙扬尘等。因此成都市PM10的主要来源可能更多与城市基础设施建设有关，PM10浓度变化周末与工作日差别不大。而成都市PM2.5受交通源影响更大，周末为节假日出行较少，因此PM2.5污染呈现出明显的周末效应。
图2 各圈层重污染点位颗粒物浓度逐时变化图
4.结论
本文通过对成都市颗粒物（PM2.5和PM10）重污染月份的时间变化特征进行研究，得出如下结论：
1.从成都市12月份各圈层颗粒物的的逐日变化趋势可以发现，一二圈层颗粒物污染明显大于三圈层。在前半个月，颗粒物浓度变化呈现出先增后减的周期性变化趋势，变化幅度较小，一圈层颗粒物极值出现时间明显早于二三圈层。后半个月为成都市颗粒物重污染的集中时间段，颗粒物日均浓度呈波浪式上升趋势，污染持续加重。
2.颗粒物都具有一定的逐时变化趋势。PM2.5和PM10的逐时变化趋势具有一定的相似性。在每日上午9点和下午18点左右能观测到PM2.5的极值点，成都市PM2.5具有明显的周末效应，PM10浓度变化周末与工作日差别不大。表明成都市PM10的主要来源可能更多与城市基础设施建设有关，而PM2.5受交通源影响更大。
参考文献
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作者简介：罗欢（1995—），女，四川省达州市人，成都市武侯区四川大学环境科学专业，研究生。
论文作者:罗欢
论文发表刊物:《知识-力量》2019年4月中
论文发表时间:2019/2/11
标签：成都市论文; 浓度论文; 颗粒物论文; 特征论文; 环境论文; 日均论文; 点位论文; 《知识-力量》2019年4月中论文;