侯飆，畢文澤，齊貴濱

（1.黑龍江省大氣探測技術(shù)保障中心，黑龍江哈爾濱 150030；2.林甸縣氣象局，黑龍江林甸 166300；3.黑龍江省人工影響天氣辦公室，黑龍江哈爾濱 150030）

哈爾濱市PM10污染與氣象條件分析

侯飆1，畢文澤2，齊貴濱3

（1.黑龍江省大氣探測技術(shù)保障中心，黑龍江哈爾濱 150030；2.林甸縣氣象局，黑龍江林甸 166300；3.黑龍江省人工影響天氣辦公室，黑龍江哈爾濱 150030）

統(tǒng)計(jì)分析了2006～2010年哈爾濱市的3種污染物逐日污染物指數(shù)API數(shù)據(jù)，著重統(tǒng)計(jì)分析了哈爾濱市主要污染物PM10的逐月和季節(jié)演變特征，并對PM10濃度與平均氣溫、能見度、降水量、相對濕度、氣壓和平均風(fēng)速6個(gè)氣象要素的關(guān)系做了初步定量分析。研究結(jié)果表明：2006～ 2010年P(guān)M10濃度變化不大，空氣質(zhì)量好于二級的天數(shù)趨于上升，但不明顯,PM10的季平均濃度特征是冬季>春季>秋季>夏季。PM10濃度與相對濕度，本站氣壓成正相關(guān)，與平均溫度、降水量、平均風(fēng)速、能見度成負(fù)相關(guān)。冷高壓前部、高壓前部、高壓和冷鋒后部都屬于有利擴(kuò)散型，一般受到這些天氣的影響，空氣質(zhì)量較好，而高壓后部、低壓、均壓場以及高壓底部則不利于大氣擴(kuò)散，受這些天氣影響空氣質(zhì)量較差。

PM10；污染；氣象條件

1 引言

大氣污染是目前全球最為關(guān)注的環(huán)境問題，隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程不斷加快，城市地區(qū)的大氣污染問題越來越受到重視。關(guān)于可吸入顆粒物對人類的危害，國外進(jìn)行了大量研究[1-2]，空氣質(zhì)量≥4級屬中度空氣污染，對人們的工作、生活和健康危害很大。隨著人們對空氣質(zhì)量的日益關(guān)注，控制城市大氣污染，改善城市環(huán)境質(zhì)量的呼聲日益強(qiáng)烈。許多地方相繼開展了PM10的研究，諸如：周亞軍等[2]對廣州空氣污染指數(shù)特征及其與地面氣壓型的關(guān)系進(jìn)行了研究；王淑英等對北京地區(qū)PM10污染日變化特征及氣象特征進(jìn)行了研究，系統(tǒng)地分析了北京地區(qū)PM10污染特征及其與氣象條件的關(guān)系，總結(jié)了空氣污染≥4級的污染日的氣象條件及污染日的年、季隨不同天氣的變化特征。近5 a PM10作為哈爾濱市首要污染物的天數(shù)約占污染總天數(shù)的99%以上。認(rèn)識PM10時(shí)空分布規(guī)律，研究其與氣象條件的關(guān)系，對于研究如何減輕和控制空氣污染改善空氣質(zhì)量有著重要意義。

2 資料來源和資料處理方法

2.1 資料來源

采用中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部數(shù)據(jù)中心提供的2006～2010年逐日空氣污染指數(shù)API的資料。相應(yīng)的氣象資料采用了哈爾濱市氣象觀測站提供的每日相應(yīng)時(shí)段的地面風(fēng)速和風(fēng)向觀測資料。

2.2 空氣污染指數(shù)的確定

空氣污染指數(shù)的計(jì)算方法:

基本計(jì)算式：設(shè)I為某污染物的污染指數(shù)，C為該污染物的濃度。則：

式中：C大與C小是API分級限值表（見表1）中最貼近C值的兩個(gè)值，C大為大于C的限值，C小為小于C的限值。I大與I小是API分級限值表（見表1）中最貼近I值的兩個(gè)值，I大為大于I的值，I小為小于I的值。

主要污染物的選取:各種污染物的污染分指數(shù)都計(jì)算出以后，取最大者作為該區(qū)域或城市的空氣污染指數(shù)API，該項(xiàng)污染物即為該區(qū)域或城市空氣中的首要污染物。

利用公式（2）和表1得到哈爾濱市PM10日均濃度數(shù)據(jù)。

利用公式（1）可得PM10濃度：

表1 空氣污染指數(shù)對應(yīng)的污染物濃度限值空氣質(zhì)量類別

3 PM10污染指數(shù)變化特征

2006～2010年P(guān)M10的5年平均值為0.1015 mg/m3,空氣質(zhì)量等級屬于2級。其中月濃度范圍為0.0738～0.154 mg/m3，日均濃度范圍為0.02～0.6 mg/m3。年均濃度相差不大，等于或近似于0.100 mg/m3,空氣質(zhì)量屬于良好?？諝赓|(zhì)量好于2級天數(shù)趨于上升，但不明顯。PM10的季均濃度特征是冬季>春季>秋季>夏季（見圖1），表明哈爾濱市供暖期燃煤對PM10有貢獻(xiàn)。春季略高于秋季是因?yàn)楣枮I春季多大風(fēng)，而此時(shí)地面植被處于裸露狀態(tài)，地面揚(yáng)沙，浮沉以及來至內(nèi)蒙的沙塵暴對空氣影響較大。夏季是哈爾濱的雨季，雨水對氣溶膠的濕沉降作用很強(qiáng)，大大降低可吸入顆粒物含量，使得夏季空氣能保持十分良好的狀態(tài)。

圖1 哈爾濱PM10濃度季節(jié)變化規(guī)律

PM10最高濃度出現(xiàn)在11～2月，最低是6～9月，3月到4月有一個(gè)升高的過程，主要是由于4月份多沙塵天氣?？傮wPM10濃度特征表現(xiàn)為供暖期>沙塵期>降雨期。

5 a中PM10日均最大濃度值出現(xiàn)在2008年5月28日，為0.60，最小值出現(xiàn)了2次分別出現(xiàn)在08年和09年?？諝赓|(zhì)量以2級為主，空氣質(zhì)量2級以上天數(shù)占84.78%,污染天數(shù)占15.22%，而空氣質(zhì)量為優(yōu)的天數(shù)占10.30%。，5 a中重污染天數(shù)總共出現(xiàn)了3 d，占總天數(shù)的0.82%?？傮w來說，污染主要集中在冬季，其中12月和1月最多，其次是2月和11月。重污染天氣主要集中在春季，主要是春季易發(fā)沙塵暴，大風(fēng)攜帶著大量沙塵，造成可吸入顆粒物驟然增加。6～8月是PM10最低的月份，很少出現(xiàn)污染天氣。

4 PM10污染與氣象條件的關(guān)系

研究表明PM10濃度的高低變化除了受污染源影響外，還與氣象條件密切相關(guān)。利用2010年哈爾濱市PM10濃度資料與自動氣象站地面觀測氣象要素資料，對PM10濃度與能見度、風(fēng)速、相對濕度、本站氣壓、地面溫度以及降水做線性相關(guān)。表2結(jié)果表明，PM10濃度與相對濕度，本站氣壓成正相關(guān)，與平均溫度、降水量、平均風(fēng)速、能見度成負(fù)相關(guān)。

表2 PM10濃度與氣象要素的相關(guān)系數(shù)及雙邊檢驗(yàn)結(jié)果

一般，冷高壓尤其是高壓后部、相對濕度增大、風(fēng)速減小，不利于污染物的擴(kuò)散，從而降低空氣質(zhì)量。而當(dāng)氣溫較高，風(fēng)速較大時(shí)，多為不穩(wěn)定天氣，有利于污染物的擴(kuò)散，使得氣溶膠干清除效果非常明顯。春季風(fēng)速特別大時(shí)，容易引起沙塵暴，此時(shí)空氣質(zhì)量會變得特別差，甚至?xí)霈F(xiàn)嚴(yán)重污染的天氣。而當(dāng)有降水出現(xiàn)時(shí)，降水對PM10的濕清除作用明顯，城市空氣質(zhì)量經(jīng)常能夠達(dá)到優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)。能見度主要是受到PM10的影響，當(dāng)PM10濃度升高時(shí)，能見度會降低。

哈爾濱市≥3級的PM10污染日基本上都是在11～ 3月，統(tǒng)計(jì)分析該時(shí)段內(nèi)天氣系統(tǒng)的演變，可將其分為有利于擴(kuò)散型和不利于擴(kuò)散型。冷高壓前部、高壓前部、高壓和冷鋒后部都屬于有利擴(kuò)散型，而高壓后部、低壓、均壓場以及高壓底部則不利于大氣擴(kuò)散。2008年12月8日開始，受弱低壓的影響，出現(xiàn)了20 d的輕度污染天氣，此次連續(xù)的空氣污染過程主要是受到不間斷的弱低壓影響，由于過程較弱，因此風(fēng)力不大，同時(shí)哈爾濱市處于供暖期，使得污染物難以擴(kuò)散。

5 結(jié)論與討論

（1）哈爾濱市PM10污染呈明顯季節(jié)變化，冬季由于大氣穩(wěn)定，同時(shí)處于供暖季節(jié)，不利于污染物的擴(kuò)散，空氣質(zhì)量較差。春季略高于秋季是因?yàn)楣枮I春季多大風(fēng)，而此時(shí)地面植被處于裸露狀態(tài)，地面揚(yáng)沙，浮沉以及來自內(nèi)蒙的沙塵暴對空氣影響較大。

（2）PM10濃度與相對濕度，本站氣壓成正相關(guān)，與平均溫度、降水量、平均風(fēng)速、能見度成負(fù)相關(guān)。

（3）冷高壓前部、高壓前部、高壓和冷鋒后部都屬于有利擴(kuò)散型，一般受到這些天氣的影響，空氣質(zhì)量較好，而高壓后部、低壓、均壓場以及高壓底部則不利于大氣擴(kuò)散，受這些天氣影響空氣質(zhì)量較差。

[1]王淑英，張小玲，程叢蘭.北京地區(qū)PM10污染日變化特征[J].氣象科技，2002。30（6）：344-348.

[2]王淑英，張小玲.北京地區(qū)PM10污染的氣象特征[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2002，13（特刊）：177-184.

[3]周亞軍，熊亞麗.肖偉軍，等.廣州空氣污染指數(shù)特征及其與地面氣壓型的關(guān)系[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，2005，21（1）：93.99.

1002－252X（2011）03－0013－03

2011－6－6

侯飆（1982-），男，黑龍江省哈爾濱市人，哈爾濱工程大學(xué)，本科生，助理工程師.