白金鳳 王建敏 王星星 武峰梅 白麗芹

摘要：空氣污染給經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人類健康造成影響極大?？刂莆廴臼且粋€(gè)特別重要的問題。分析空氣污染物與氣象因素的關(guān)系，將為今后的工作和科學(xué)研究奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：侯馬市;空氣污染物;氣象要素;關(guān)系分析

中圖分類號(hào)：X16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）10-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.076

Abstract： Air pollution has a great impact on economic construction and human health. Controlling pollution is a particularly important issue. Analysis of the relationship between air pollutants and meteorological factors will lay a good foundation for future work and scientific research.

Key words： Houma City; Air pollutants; Meteorological elements; Relationship analysis

本文利用2017年6月以來各種空氣污染物的監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)，結(jié)合同期氣象資料，深入分析研究環(huán)境空氣污染。

1 分析方法

目前，空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)方法可分為污染源與氣象場(chǎng)相結(jié)合的數(shù)值模型和統(tǒng)計(jì)方法[1]。前者普遍運(yùn)用在省級(jí)以上部門和有關(guān)科研機(jī)構(gòu)，如中國(guó)氣象科學(xué)院的CAPPS模型和美國(guó)環(huán)保局的第三代空氣質(zhì)量模型-3/CMAQ。數(shù)值模型可以更好地反映其背后的物理機(jī)制，但操作相對(duì)復(fù)雜，需要較高的計(jì)算機(jī)硬件和軟件配置。所以，基于歷史信息數(shù)據(jù)分析的統(tǒng)計(jì)方法也非常流行。金申等人用多元回歸方法模擬了佛山市順德區(qū)空氣污染物的濃度水平和變化趨勢(shì)。許陽等建立的大氣污染物濃度統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型對(duì)武漢市大氣污染物濃度的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為78.1%。廈門建立的臭氧預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)系統(tǒng)，預(yù)測(cè)效果好。研究空氣污染物與氣象因素的關(guān)系，探討基于氣象因素的空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)方法，對(duì)大氣環(huán)境評(píng)價(jià)和污染控制具有重要的參考意義。

2 材料分析

信息數(shù)據(jù)為侯馬市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站2017年6月到2018年12月監(jiān)測(cè)的三種主要空氣污染物的日平均濃度：可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮和氣象因素，包含風(fēng)向、相對(duì)濕度和太陽總輻射。在同一時(shí)期，利用有關(guān)分析，建立了三種主要空氣污染物與氣象要素的關(guān)系。分析了三種污染物與02時(shí)、08時(shí)、14時(shí)和20時(shí)四個(gè)風(fēng)向的關(guān)系和11月至次年3月和6月至9月二氧化氮與太陽總輻射的關(guān)系。

3 結(jié)果分析

3.1 風(fēng)和污染物的濃度

了解風(fēng)的變化規(guī)律，做出準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，對(duì)大氣污染天氣預(yù)報(bào)具有重要意義[2]。研究表明，冬季和春季冷空氣活動(dòng)相對(duì)頻繁，由于高空向下的動(dòng)量傳遞，地面經(jīng)常刮風(fēng)或風(fēng)速增加。結(jié)果，侯馬市的冬春季節(jié)出現(xiàn)了大風(fēng)，使風(fēng)向向北移動(dòng)。在夏季與秋季，風(fēng)速相對(duì)較小，再加上地形的加熱，風(fēng)的日變化是明顯的。針對(duì)2017-2018年不同時(shí)期風(fēng)向、風(fēng)速信息數(shù)據(jù)分析：從晚上到早上（08：00）的風(fēng)向主要是東風(fēng)，中午14：00的是西風(fēng)與西南風(fēng)，20：00時(shí)的東風(fēng)和西風(fēng)的發(fā)生頻率大致相同。風(fēng)速?zèng)Q定污染物的擴(kuò)散和稀釋速度。夏季西南風(fēng)或東風(fēng)帶來新鮮的空氣，濕度相對(duì)比較大，使空氣污染的沉淀加快;冬天的風(fēng)帶來的空氣又臟又干。所以，夏季的空氣污染水平比冬季低得多;春秋季風(fēng)向?yàn)樽兓募竟?jié)，空氣污染指數(shù)較低;秋天的西南風(fēng)轉(zhuǎn)向西北風(fēng)，污染指數(shù)隨之升高。

3.2 風(fēng)向和污染物濃度值

為了探索和確定侯馬市的空氣污染是否來自當(dāng)?shù)?，研究一天中不同時(shí)間的日污染濃度和風(fēng)向是特別重要的。分析發(fā)現(xiàn)在夜間02時(shí)的PM10的日平均濃度只有在西南風(fēng)出現(xiàn)時(shí)才達(dá)到最高值，而其他風(fēng)向的濃度值變化不大。針對(duì)一天四次不同風(fēng)向的風(fēng)速信息數(shù)據(jù)，西南風(fēng)夜間02時(shí)的風(fēng)速較大，平均風(fēng)速達(dá)到2.5m/s?；覊m利用風(fēng)力作用擴(kuò)散到大氣中，使PM10濃度增加。清晨（08：00），污染物濃度隨風(fēng)向略有波動(dòng)。但針對(duì)風(fēng)向，信息數(shù)據(jù)顯示180-225風(fēng)向沒有污染物。

3.3 風(fēng)速和污染物濃度

從2017-2018年日平均空氣污染物濃度值與一天當(dāng)中不同時(shí)間的風(fēng)速的關(guān)系能夠看出二氧化硫和二氧化氮的變化趨勢(shì)極其相近，其濃度值隨著風(fēng)速的增加而減小。因?yàn)?，風(fēng)速能夠使NO2和SO2等混合并消散，所以當(dāng)風(fēng)速較大的時(shí)候，它們的濃度會(huì)減弱?？墒?，PM10濃度伴隨著風(fēng)的加速而增加。這是因?yàn)楫?dāng)天氣多風(fēng)時(shí)，風(fēng)會(huì)把地表的小顆粒吹到大氣中，導(dǎo)致空氣中PM10濃度增加。

3.4 降水、能見度和污染濃度值

降水能有效吸收和濾除空氣中的污染物，降低空氣中污染的濃度。較大的雨和雪能夠有效去除空氣污染物中的灰塵顆粒。NO2和SO2的日平均濃度分析顯示，當(dāng)降水量較高時(shí)，PM10濃度隨降水量的增加而降低，SO2和NO2濃度隨沉淀速率變化不大。這種現(xiàn)象主要是由于它們的氧化反應(yīng)。當(dāng)空氣濕度高時(shí)，SO2和NO2跟H2O迅速反應(yīng)形成H2SO4和HNO 3[3]。此外，SO2和NO2濃度在雨天會(huì)有所下降，這可能跟侯馬市約70%的降水發(fā)生在夏季有關(guān)，夏季是溫度高、輻射能強(qiáng)的季節(jié)，最有利于氣體的氧化反應(yīng)。文獻(xiàn)表明PM10濃度和能見度之間存在負(fù)相關(guān)。然而，侯馬市的兩個(gè)參數(shù)之間存在正相關(guān)。

3.5 太陽輻射和污染物濃度

污染物的濃度隨季節(jié)而變化。在旱季（冬季）較弱，這跟輻射強(qiáng)度和太陽高度角密切相關(guān)[4]。較高的水蒸氣含量和強(qiáng)烈的太陽輻射會(huì)使NO2的濃度減小，而強(qiáng)臭氧濃度也會(huì)產(chǎn)生NO2。NO2的日濃度隨日總太陽輻射變化如下：在濕（夏季）季節(jié)，NO2的濃度通常較低，主要是由于大氣中氮氧化物在較高溫度下的化學(xué)轉(zhuǎn)化很快。促進(jìn)NO2的分解是污染物隨季節(jié)變化的重要原因之一。旱季（冬季），NO2濃度比雨季高，污染物濃度隨太陽總輻射增加而減小。這種現(xiàn)象是由于在晝短夜長(zhǎng)的冬季，夜間的輻射冷卻時(shí)間較長(zhǎng)，而且經(jīng)常出現(xiàn)低空輻射逆溫，從而加重了空氣污染，造成空氣污染比其他季節(jié)嚴(yán)重得多。

（1）數(shù)據(jù)信息表明，溫度和空氣污染物之間的關(guān)系不是線性的。

（2）數(shù)據(jù)信息表明，溫度低時(shí)污染稍高。污染跟溫度有關(guān)，污染跟季節(jié)有關(guān)。

（3）PM10濃度隨SO2和NO2的增加而增加。所以，控制SO2和NO2的污染濃度可以減少PM10的污染，意義重大。

（4）PM10的濃度因季節(jié)而異。冬天最嚴(yán)重，夏天最好，春天和秋天相似。從詳細(xì)數(shù)據(jù)可以看出，在制定綜合治理方案時(shí)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況在不同季節(jié)進(jìn)行綜合治理，重點(diǎn)加強(qiáng)冬季治理工作，注意冬季嚴(yán)重污染問題。

（5）SO2的濃度因季節(jié)而異。數(shù)據(jù)顯示：冬季最嚴(yán)重，春季跟夏季相似，秋季濃度最低，可是在秋冬交替的幾日，污染明顯增加。

2007年2月6日開始，世界衛(wèi)生組織（世衛(wèi)組織）發(fā)布了最新的《空氣質(zhì)量指南》，要求各國(guó)政府必須改善空氣質(zhì)量，確保人民健康。新的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)首次覆蓋世界所有地區(qū)，并提供了統(tǒng)一的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)比世界許多地方當(dāng)下使用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。在很多城市，可吸入顆粒物的年平均含量大于70μg/m?。世衛(wèi)組織指出，把可吸入顆粒物從每立方米7.0μg減少到2.0μg，每年可把受污染的有關(guān)死亡人數(shù)減少20%。該組織公布的新標(biāo)準(zhǔn)代表了空氣污染影響最廣泛的共識(shí)。空氣質(zhì)量關(guān)系整個(gè)人類健康。伴隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，空氣污染物中氮氧化物和可吸入顆粒對(duì)人類健康構(gòu)成巨大威脅。污染短期給人類，特別是兒童造成的危害主要是呼吸系統(tǒng)。

4 結(jié)語

環(huán)境問題近年來一直是社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。各級(jí)政府把空氣污染防治提高到戰(zhàn)略水平。大量研究表明，空氣質(zhì)量跟氣象原因存在密切關(guān)系。風(fēng)向和濕度等氣象因素直接或間接關(guān)系空氣污染物的擴(kuò)散。研究空氣污染物跟氣象因素的關(guān)系，并基于上述關(guān)系建立空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)方法，對(duì)于政府部門應(yīng)對(duì)大氣污染綜合防治突發(fā)性和長(zhǎng)期性重污染天氣具有重要的決策參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1]張偉，王金南，蔣洪強(qiáng)等.《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》實(shí)施對(duì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的潛在影響[J].環(huán)境科學(xué)研究，2015，28（1）：1-7.

[2]項(xiàng)佳娥，徐麗華，張方方等.杭州城區(qū) PM2.5 和 PM10 污染特征及其影響因子分析[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2016（6）：36-42.

收稿日期：2019-09-10

作者簡(jiǎn)介：白金鳳（1971-），女，漢族，本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榫C合氣象業(yè)務(wù)。