張樣盛,譚 東,楊 娟

(永川區(qū)環(huán)境保護(hù)局,重慶永川402160)

永川區(qū)位于四川盆地東南部、重慶市主城區(qū)西部以及長(zhǎng)江上游北岸,東靠璧山縣、江津區(qū),南連四川省合江市、瀘州市,西與榮昌、大足毗鄰,北與銅梁接壤。永川區(qū)介于成都、重慶兩大城市之間,屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)型氣候,受地形和季風(fēng)的影響,具有氣候溫和,四季分明,云霧多,日照少,地面風(fēng)速小,微、靜風(fēng)頻率高,不利于大氣污染物擴(kuò)散等特點(diǎn)。近年來(lái),隨著工業(yè)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,工業(yè)、生活、建筑和交通各類排放源排放出的大量煙塵和粉塵顆粒,導(dǎo)致了空氣中PM10含量急劇增加。PM10可能會(huì)對(duì)一系列環(huán)境因素造成危害[1]。不僅污染建筑物表面,影響市容,降低能見(jiàn)度,影響交通,還會(huì)腐蝕和損壞建筑物和公共設(shè)施,影響綠化植物的生長(zhǎng),更為嚴(yán)重的是PM10還會(huì)影響人們的身體健康,降低人們的生活質(zhì)量。因此,制定合理的措施控制大氣PM10污染就顯得尤為重要了。近年來(lái)研究表明,氣象因子對(duì) PM10質(zhì)量濃度有很大影響[2-9]。因此,通過(guò)研究PM10質(zhì)量濃度與氣象因子的關(guān)系,對(duì)永川區(qū)制定切實(shí)可行的PM10控制措施,以改善大氣、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及提高人們的生活質(zhì)量具有重要的指導(dǎo)意義。

1 研究方法

利用來(lái)自永川環(huán)境監(jiān)測(cè)站2008年7月～2009年7月的PM10資料和同時(shí)段永川區(qū)氣象局的氣象資料,分析在不同時(shí)間和空間上的PM10質(zhì)量濃度的變化規(guī)律,并采用逐步回歸方法分季節(jié)建立大氣污染物PM10與氣象因子的回歸模型。

2 PM10質(zhì)量濃度時(shí)空分布特征[10]

2.1 PM10質(zhì)量濃度季節(jié)分布特征

從圖1可以看出,永川區(qū)的PM10季節(jié)平均質(zhì)量濃度以夏季最低,為0.084 0 mg/m3,冬季最高,為0.164 4 mg/m3,季節(jié)平均質(zhì)量濃度大小依次為:冬季>春季>秋季>夏季。這主要是因?yàn)槎窘邓啃?又是用煤的高峰期,加上冬季溫度低,氣壓高,不利于污染物的垂直擴(kuò)散,致使污染物集中在近地上空,導(dǎo)致了冬季的 PM10質(zhì)量濃度偏高;夏秋兩季PM10質(zhì)量濃度低主要是因?yàn)檫@兩個(gè)季節(jié)降水量較大,可以對(duì)空氣起到很好的沖洗凈化作用,加之風(fēng)速大,空氣擴(kuò)散流動(dòng)迅速。

圖1 ρ(PM10)季節(jié)變化規(guī)律

2.2 PM10質(zhì)量濃度月分布特征

圖2顯示,永川區(qū)各月PM10月均濃度以1月最高,11月最低,這與上述季節(jié)分布結(jié)論一致。PM10月均濃度大小依次為:1月>12月>2月>5月>4月>3月>9月>10月>6月>8月>7月>11月。

圖2 ρ(PM10)月變化規(guī)律

2.3 PM10質(zhì)量濃度日變化濃度特征

從圖3可以看出,PM10質(zhì)量濃度日變化的趨勢(shì)基本上一致,1 d中出現(xiàn)2個(gè)峰值和2個(gè)低谷,峰值分別出現(xiàn)在上午9:00～11:00和晚上20:00～22: 00,低谷分別出現(xiàn)在早晨4:00～6:00和下午16:00～18:00。由于上午是人們上班、上學(xué)、交通運(yùn)輸、工業(yè)活動(dòng)、建筑活動(dòng)的高峰期,PM10的排放量達(dá)到了一個(gè)高峰,且上午氣溫相對(duì)較低,加上輻射較弱,到達(dá)地面的能量較少,積聚在近地上空的顆粒物得不到足夠的能量而不能很好地?cái)U(kuò)散。而在夜晚,地面熱量向外輻射,地表冷卻,溫度下降,近地氣溫較上空的氣溫低,形成逆溫,造成空氣垂直對(duì)流能力弱,污染物擴(kuò)散緩慢,從而加重了大氣污染。

圖3 ρ(PM10)日變化趨勢(shì)

2.4 PM10質(zhì)量濃度的空間變化特征

永川區(qū)共有3個(gè)環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn),分別為檔案局、監(jiān)測(cè)站和紅河大道站點(diǎn)。從圖4中可以看出,紅河大道站點(diǎn)PM10質(zhì)量濃度最高,檔案局最低。

圖4 ρ(PM10)的空間變化

3 永川區(qū)PM10濃度與氣象因子相關(guān)性分析

采用氣象局的專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)性分析,分春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié),分別從20個(gè)氣象因子中篩選出與PM10濃度相關(guān)性較好的因子,然后將相關(guān)性較好的因子再經(jīng)多元線性回歸分析,剔除方程中不顯著的變量,得到不同季節(jié)的最優(yōu)回歸方程。

3.1 模型因子選擇

空氣中污染物PM10的擴(kuò)散、稀釋和清除過(guò)程主要由天氣形勢(shì)所決定,在一定的大氣環(huán)境下,影響PM10質(zhì)量濃度變化的直接因子有風(fēng)、大氣穩(wěn)定度和降雨等。在本文中20個(gè)常規(guī)氣象因子被選作為自變量進(jìn)行分析,考慮到前日的PM10質(zhì)量濃度對(duì)當(dāng)日的顆粒濃度有重要影響,將前日的PM10質(zhì)量濃度也作為自變量一并進(jìn)行分析[11]。

X1:日平均氣溫;X2:日最高氣壓;X3:日最低氣壓;X4:日平均氣壓;X5:日最高氣溫;X6:日最低氣溫;X7:日平均水汽壓;X8:日平均相對(duì)濕度;X9:日最小相對(duì)濕度;X10:20:00-8:00降水量;X11:8: 00-20:00降水量;X12:20:00-20:00降水量;X13:小型蒸發(fā)量;X14:日平均風(fēng)速;X15:日最大風(fēng)速; X16:最大風(fēng)速時(shí)的風(fēng)向;X17:極大風(fēng)速;X18:極大風(fēng)速時(shí)的風(fēng)向;X19:日日照時(shí)數(shù);X20:總云量;X21:前日的PM10質(zhì)量濃度。

3.2 逐步回歸模型的建立

由于各個(gè)季度對(duì)PM10質(zhì)量濃度有顯著影響的氣象因子有所不同,在本文中,分別研究了春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)PM10濃度與氣象因子的關(guān)系。

在不同季節(jié)的回歸模型中,除春季PM10回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)偏小外,難以準(zhǔn)確地反映污染物濃度的變化規(guī)律。其余季節(jié)回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)都在0.80以上,表明預(yù)測(cè)值與監(jiān)測(cè)值的變化規(guī)律吻合很好,見(jiàn)表1和圖5-圖8。

表1 永川區(qū)不同季節(jié)的逐步回歸模型

圖5 春季PM10實(shí)測(cè)值與逐步回歸模型計(jì)算值的比較

圖6 夏季PM10實(shí)測(cè)值與逐步回歸模型計(jì)算值的比較

圖7 秋季PM10實(shí)測(cè)值與逐步回歸模型計(jì)算值的比較

模型中出現(xiàn)最多的因子是前日的PM10質(zhì)量濃度、日平均風(fēng)速、日平均相對(duì)濕度、日平均降雨量,可見(jiàn)永川地區(qū)PM10質(zhì)量濃度與前日的 PM10質(zhì)量濃度、日平均風(fēng)速、日平均相對(duì)濕度、日平均降雨量有明顯的相關(guān)關(guān)系。

4 PM10污染防治措施和建議

結(jié)合本研究得到的結(jié)論和 PM10產(chǎn)生的根源[12-13],提出以下污染防治措施:(1)加大環(huán)境宣傳教育力度,著力提高人民群眾環(huán)保意識(shí)。通過(guò)各種媒體向社會(huì)公布大氣環(huán)境質(zhì)量,增強(qiáng)全社會(huì)監(jiān)督力度,從源頭上控制污染。(2)強(qiáng)力推廣清潔能源,改善城市能源結(jié)構(gòu),有效控制燃煤煙塵污染。(3)加快路面硬化、白改黑速度,合理安排灑水時(shí)間、頻次(如1 d中可安排灑水車在6:00左右灑水將公路及兩旁植被上的泥土、粉塵等沖洗干凈),有效控制道路揚(yáng)塵污染。(4)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)建筑施工的管理,有效控制建筑粉塵污染。(5)優(yōu)化城市規(guī)劃布局,加大城市綠化面積。(6)加強(qiáng)環(huán)保氣象合作,逐步開(kāi)展PM10預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)或污染危險(xiǎn)期氣象預(yù)警工作。

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圖8 冬季PM10實(shí)測(cè)值與逐步回歸模型計(jì)算值的比較

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