宝鸡市区空气中PM10PM25污染状况研究

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1、宝鸡市区空气中PM10、PM2.5污染状况研究张红芳，范锴，张钰 （宝鸡市环境监测中心站，陕西 宝鸡 721006） 摘要：目的:研究宝鸡市城区采暖期和非采暖期PM10、PM2.5的质量浓度变化以及比例关系，为宝鸡的雾霾治理提供技术支撑。方法:在宝鸡市监测站院子设点对PM10、PM2.5分别进行采暖期和非采暖期2个时段对比监测，结合气象条件进行分析，总结规律。结果:在一般气象条件下PM2.5、 PM10质量浓度采暖期高于非采暖期，昼间大于夜间，但细粒子在大气中漂浮时间长，昼夜变化幅度小于可吸入颗粒物。两种颗粒物浓度受气象条件影响较大，阴天浓度明显大于晴天。结论: 总结了不同时段PM10、PM2

2、.5质量浓度和二者比例关系，为以后的研究和环境管理提供参考。关键词：PM10；PM2.5；非采暖期；采暖期；质量浓度；雾霾Baoji city situations on particles PM10 and PM2.5 pollution in the air ZHANG Hong-fang，FAN Kai, ZNANG Yu(Baoji Environmental Monitoring Center, Baoji 721006, Shaanxi, China) Abstract: Objective: to study the baoji city heating period and n

3、on-heating period PM10 and PM2.5 mass concentration change and proportion relationship, provide technical support for the fog treatment of baoji. Methods: instruction in Baoji monitoring station yard of PM10 and PM2.5 heating period and non-heating period two times when a comparative and monitoring,

4、 combined with meteorological conditions were analyzed, and summarizes the regularity. Results: under the general weather conditions heating period quality of PM2.5 and PM10 concentration is higher than the heating period, day than at night, but the fine particles floating in the air long, day and n

5、ight change less than particulate matter. Two kinds of particle concentration are greatly influenced by meteorological conditions, cloudy concentration significantly greater than sunny day. Conclusion: summarizes the proportion of PM10 and PM2.5 mass concentration and different time intervals of the

6、 two relations, provide reference for later research and environmental management. Key words: PM10; PM2.5; non-heating period; -heating period; mass concentration; haze大气是人类赖以生存的基本环境要素。随着我国城镇化的发展，城市人口不断密集、汽车保有量快速上升；工业化的发展使煤炭和石油类燃料使用量迅猛增长；伴随着城市基础设施的新建和更新，建筑工地到处可见。社会在发展进步的同时也使得大气环境日趋恶化，尤其是城市环境空气污染问题日益

7、突出。在空气污染中，大气颗粒物是数量最大、成份复杂、性质多样、危害较大的一种。目前，大气颗粒物中可吸入物PM10、细颗粒物PM2.5（即空气动力学等效直径10m、2.5m的颗粒物)越来越被人们重视。在21世纪初，美国、欧洲就已在流行病学领域研究PM10、PM2.5浓度与医院就诊率、呼吸器管疾病发病率及死亡率等诸多不利健康效应之间的关系。研究结果表明它们之间关系密切，特别是PM2.5由于粒径更微小，可在肺中沉淀，并进入血液循环，对人体健康的危害更大。为了掌握宝鸡市的PM10、PM2.5的污染状况，我们分别于非采暖期和采暖期对空气中PM10、PM2.5进行了设点采样，共采集样品40个进行分析研究，

8、以期了解市区PM10、PM2.5污染状况，探求其规律，为以后的深入研究提供参考。1样品采集 1.1采样点宝鸡市区划分为3个区,其中渭滨区和金台区为繁华闹市区。受监测仪器、人员的限制，只在渭滨区市监测站内设立了一个监测点。市监测站位于宝鸡市规划的文化教育区，在火炬路、公园路2条主要交通干线之间，附近无大型企业、200 m之内无建筑工地、1 km内有2个加油站，其余区域为商业区、居民生活区和公共绿地。采样点设置在市监测站办公楼顶，距地面约13 m，50 m范围内无明显的污染源。监测点位布设符合环境空气质量监测点位布设的基本要求。1.2采样周期和时间本次采样结合实际实验设施、人员情况和国家相关标准，

9、选择采样周期为：非采暖期和采暖期。非采暖期采样日期为：2013年10月21日25日；采暖期采样日期为：12月9日13日（宝鸡市采暖期为当年11月15日次年3月15 日）。用两台仪器分别采集PM10、PM2.5，每次采样同步进行，每天连续采样20 h。为了了解采暖期内PM10、PM2.5昼夜分布情况，还分昼（09:00-17:00)夜(21:00-05:00)进行连续8 h采样, 采样日期为：2013年10月16日20日，在采样期间同步记录气象参数。采样期间气象记录见表1。表1 采样期间气象参数记录表日期气温/大气压/kPa风力/级湿度/天气情况2013-10-21 61995.396.0331

10、86晴2013-10-22 82195.296.333984晴2013-10-23 92395.195.833388晴2013-10-24 81895.295.733290多云2013-10-25 61595.295.933783多云转阴2013-12-9 -2795.996.431857晴2013-12-10 -21095.395.831552晴1013-12-11 -4694.995.532257晴2013-12-12 -2994.995.332058晴2013-12-13 -21095.095.632975晴2013-12-16 -2995.195.333173晴2013-12-17 -

11、2695.595.834381多云转雾霾2013-12-18 -2395.495.736585严重雾霾2013-12-19 0195.695.837387严重雾霾2013-12-20 0295.495.834979中度雾霾1.3 采样仪器本次PM10、PM2.5采样仪器为青岛崂应2051型中流量智能综合采样器，流量为100 L/min。仪器性能和技术指标符合环境行业标准相关要求，经过国家质量监督检验部门的计量鉴定，在使用前用标准流量校准器进行校准，并对仪器气密性进行检查。1.4 滤膜的处理和样品采集采样所用滤膜是规格为f90的玻璃纤维滤膜。对滤膜进行检查，将边缘平整、无毛刺、无污染、无针孔和破

12、损的滤膜放在恒温恒湿的干燥器中平衡48 h至恒重并称量记录，按编号顺序依次放在样盒中备用。采样时，将已编号称量的滤膜用镊子夹住边缘、毛面朝上放入洁净的滤膜夹内，装好密封圈保证仪器采样时不漏气，于背风处小心取放。安装好采样仪器，设置采样时间等参数，启动仪器采样。日均值每日采样时间为20 h，昼夜均值采样时间为8 h。采样结束后，用镊子将滤膜取出，毛面对折放入密封塑料袋中，并记录采样体积等性息。将滤膜放入干燥器中平衡48 h至恒重并称量记录（平衡过程中将塑料袋封口敞开）。滤膜的平衡和称量按相关技术规范执行，称量采用梅特勒-托利多（上海）仪器有限公司生产的型号为AB265-S的十万分之一电子天平。1

13、.5 样品编号 本次PM10、PM2.5采集的样品编号采用的方法为：非采暖期样品分别在PM10、PM2.5加下标F及样品顺序号；采暖期样品分别在PM10、PM2.5加下标C及样品顺序号。样品具体编号见表2。表2 PM2.5和PM10样品编号登记表采样日期非采暖期采样日期采暖期PM2.5样品编号PM10样品编号PM2.5样品编号PM10样品编号2013-10-21 PM2.5F1PM10F12013-12-9 PM2.5C1PM10C12013-10-22 PM2.5F2PM10F22013-12-10 PM2.5C2PM10C22013-10-23 PM2.5F3PM10F31013-12-1

14、1 PM2.5C3PM10C32013-10-24 PM2.5F4PM10F42013-12-12 PM2.5C4PM10C42013-10-25 PM2.5F5PM10F52013-12-13 PM2.5C5PM10C5 2 数据处理与分析 2.1数据处理 本文的采用的数据平均值用算术平均值表示，统计分析采用Excel完成。大气PM10、PM2.5浓度值采用质量浓度，单位为mg/m3，计算结果保留到小数点后三位。PM10、PM2.5浓度计算公式为： PM10、PM2.5 （mg/m3）=（W1- W0）/Vn式中： W1尘膜重量，g W0空白滤膜重量，gVn标准状态下采样体积，m3非采暖期和

15、采暖期各5 d连续20 h对PM10、PM2.5监测结果列入表3。表3 PM2.5和PM10样品质量浓度（mg/m3）非采暖期采暖期PM2.5PM10PM2.5PM10样品编号质量浓度样品编号质量浓度样品编号质量浓度样品编号质量浓度PM2.5F10.072PM10F10.120PM2.5C10.112PM10C10.129PM2.5F20.087PM10F20.147PM2.5C20.125PM10C20.138PM2.5F30.081PM10F30.131PM2.5C30.155PM10C30.177PM2.5F40.118PM10F40.197PM2.5C40.162PM10C40.193

16、PM2.5F50.191PM10F50.306PM2.5C50.186PM10C50.225平均值0.110平均值0.179平均值0.148平均值0.172采暖期5d昼夜各连续8h对PM10、PM2.5监测结果见表4。 表4 PM2.5和PM10样品昼夜质量浓度（mg/m3）监测日期昼间观测结果监测日期夜间观测结果PM2.5PM10PM2.5PM1012月16日0.141 0.15212月16日0.1280.13612月17日0.213 0.26912月17日0.2640.35712月18日0.361 0.41212月18日0.4380.69412月19日0.399 0.68512月19日0.

17、3250.54512月20日0.200 0.29412月20日0.1240.171平均值0.263 0.363平均值0.2560.3812.2数据分析2.2.1 PM2.5和PM10质量浓度的时间分布及分析非采暖期和采暖期PM2.5和PM10样品质量浓度时间分布状况如图1所示。图1 PM2.5与PM10质量浓度的时间分布由图1可以看出，同一监测点位PM2.5和PM10质量浓度存在比较明显的时间差异。采暖期大部分PM2.5与PM10浓度值高于非采暖期浓度值（5 d浓度平均值采暖期PM2.5与PM10分别是0.148 mg/m3、0.172 mg/m3，非采暖期PM2.5与PM10分别是0.110

18、 mg/m3、0.179 mg/m3）。其主要原因是采暖期各单位和供热中心用于取暖的锅炉大量启用、居民家用燃煤炉的使用，燃煤量和污染物排放量自然也会增加；其次采暖期因天冷私家车使用量增大，从而使汽车尾气排放量增大。图1显示非采暖期10月24、25日PM10日均值高于采暖期且为本次监测期间的最大值，原因应该是天气因素造成的。从气象参数记录表可以看出10月24、25日为阴天，且湿度较大直接影响大气水平方向扩散，因此这两天PM2.5与PM10浓度值偏高。由此可见气象条件对大气中PM2.5和PM10质量浓度的影响较大。2.2.2 PM2.5和PM10质量浓度之比的时间分布及分析由图1还可以看出同一监测

19、时段PM10日均值大于PM2.5日均值且有正相关关系，这一结果也符合它们之间的理论关系。图2为同一监测时段PM2.5在PM10中所占比重示意图,其中PM2.5F/ PM10F与PM2.5C/ PM10C分别为非采暖期和采暖期的比值。由图2可见，同一时段PM2.5在PM10中所占比例较大，在59.6%90.9%之间，证明PM10中颗粒物主要为粒径2.5m的细粒子；采暖期PM2.5与PM10质量浓度比值比非采暖期大20%30%，说明采暖期PM2.5细粒子的污染更为严重。图2 PM2.5与PM10的质量浓度比值2.2.3 PM2.5和PM10质量浓度的昼夜分布及分析 采暖期内PM10、PM2.5昼夜

20、浓度分布情况见图3，采样时间为 12月16-20日，昼间8 h（09:00-17:00），夜间8 h（21:00-05:00）。 由图3可以看出，12月16日、18日19日昼间污染物浓度值比夜间大，这一规律符合人们生活、生产的实际情况：昼间工业企业生产量大，排放量大，机动车流量大，尾气排放量也大。而12月17日、18日昼间污染物浓度值比夜间小，原因是12月17日夜间宝鸡天气由晴转阴，12月18日昼间由阴转雾霾，18日夜间和19日昼间则是雾霾最严重的时期。导致这几个时段污染物的浓度值走高、反常；18日夜间PM10的浓度值与19日昼间PM10的浓度值几乎相等，而且是监测期间污染物浓度的最大值，为最

21、小值的4.6倍。由图3还可以看出，PM10的浓度值昼夜变化比PM2.5的浓度值昼夜变化相对较大，说明了大气颗粒物粒径越小，受污染源、气象条件影响越小，在空气中寿命越长，漂浮时间越久。图3 PM2.5和PM10质量浓度昼夜分布 3 PM2.5和PM10质量浓度值与国家标准比较2012年，国家发布的新版环境空气质量标准（GB30952012），将于2016年起实施。新标准规定的PM10和PM2.5日均值二级标准限值分别是0.150 mg/m3和0.075 mg/m3。 3.1 连续20 h采集样品中PM2.5和PM10质量浓度值与国家标准比较 表5 PM2.5质量浓度与国家标准比较非采暖期采暖期样

22、品编号质量浓度/mgm-3超标率/%样品编号质量浓度/mgm-3超标率/%PM2.5F10.072未超标PM2.5C10.11249.5PM2.5F20.08716.5PM2.5C20.12566.8PM2.5F30.0817.3PM2.5C30.155106.9PM2.5F40.11856.8PM2.5C40.162116.1PM2.5F50.191154PM2.5C50.186147.9均值0.11046.0均值0.14897.4注：超标率指（实测值标准值）与标准值的比值百分数 表6 PM10质量浓度与国家标准比较非采暖期采暖期样品编号质量浓度/mgm-3超标率/%样品编号.质量浓度/mg

23、m-3超标率/%PM10C10.120未超标PM10F10.129未超标PM10C20.147未超标PM10F20.138未超标PM10C30.131未超标PM10F30.17717.8PM10C40.19731.5PM10F40.19328.5PM10C50.306103.7PM10F50.22549.7均值0.17920.1均值0.17214.7由表5、6可以看出，PM2.5的质量浓度超标率在7.3%154.0%之间，只有一天未超标； PM10的质量浓度超标率在17.8%103.7.0%之间，有5 d未超标。而且 PM2.5的质量浓度超标率（平均值：71.7%）远大于PM10的质量浓度超标

24、率（平均值：17.4%）；PM2.5的质量浓度超标率在采暖期和非采暖期差别很大，采暖期（平均值：97.4%）是非采暖期（平均值：46.0%）的2.1倍；而PM10的质量浓度超标率差别不大（平均值分别是：20.1%、14.7%）。说明宝鸡市的大气颗粒污染物主要是以PM2.5细粒子为主且超标严重。3.2 昼夜连续8 h采集样品中PM2.5和PM10质量浓度值与国家标准比较 表7 昼间PM2.5和PM10质量浓度值与国家标准比较样品编号PM2.5PM10质量浓度/mgm-3超标率/%质量浓度/mgm-3超标率/%10.141 87.9 0.152 1.5 20.213 184.4 0.269 79.

25、6 30.361 381.9 0.412 174.9 40.399 431.9 0.685 356.9 50.200 166.7 0.294 96.3 均值0.263 250.5 0.363 141.8 表8 夜间PM2.5和PM10质量浓度值与国家标准比较样品编号.PM2.5PM10质量浓度/mgm-3超标率/%质量浓度/mgm-3超标率/%10.128 70.10.136 未超标20.264 251.70.357 138.0 30.438 484.50.694 362.7 40.325 333.90.545 263.1 50.124 65.60.171 13.8 均值0.256 241.2

26、0.381 153.7 由表7、8可以看出，PM2.5、PM10昼间的质量浓度超标率分别在87.9%431.9%、1.5%356.9%之间；夜间超标率分别在70.1%484.5%、13.8%362.7%之间，PM2.5超标率明显大于PM10。PM2.5、PM10昼、夜质量浓度的平均超标率（PM2.5昼：250.5%、PM2.5夜：241.2%；PM10昼：141.8%、PM10夜：153.7%）相差不大，变化趋势不明显。 4结论对于宝鸡市区PM2.5和PM10的污染情况，通过上述分析，我们可以得出如下结论：（1）宝鸡市城区采暖期、非采暖期PM2.5、 PM10质量浓度范围分别是0.1120.1

27、86 mg/m3、 0.0720.191 mg/m3和0.1290.225 mg/m3、0.1200.306 mg/m3，平均浓度分别是0.148 mg/m3、0.110 mg/m3和0.172 mg/m3、0.179 mg/m3。按照有关标准进行计算分别超标率达到49.5%147.9%、7.3%154.0%和17.8%49.7%、31.5%103.7%，这与即将实施的国家标准相比较，属于较为严重的超标范畴。 （2）不同监测周期PM2.5、 PM10质量浓度正常气象条件下（即天气晴朗，云层薄而高且湿度较小）采暖期高于非采暖期；白天大于夜间。（3）昼、夜间PM2.5质量浓度变化幅度小于PM10质

28、量浓度变化。由此说明颗粒物中PM2.5细粒子在大气中漂浮时间长，不易被沉降，对人体危害更持久。（4）PM2.5/ PM10的值采暖期为82.8%90.9%，非采暖期为59.6%62.3%。这说明宝鸡市大气污染物 主要是以PM2.5细粒子为主，采暖期占比更大。（5）PM2.5、PM10质量浓度受气象条件影响较大，阴天浓度明显增大。主要原因是阴天云层较厚且低，湿度也较晴天大，颗粒物不易水平扩散。参考文献1 蔡慧,林树生,吴敬波,等.淮安市区大气中颗粒物PM10、PM2.5污染水平J.环境研究与监测，2009,22(3):25-27.2 瞿德业，周围，陈雷华，等.兰州市城区空气气溶胶中PM2.5和PM10污染状况分析J.干旱区资源与环境，2013,27（1）： 70-74.3 吴国平，胡伟，滕恩江，魏复盛，等.我国四城市空气中PM2.5和PM10的污染水平J.中国环境科学，1999,19（2）：133-137.4 黄鹂鸣，王格慧，王荟，等.南京市空气中颗粒物PM2.5和PM10日污染水平J.中国环境科学，2002,22（4）：334-337.5 中华人民共和国国家标准.环境空气质量标准S. GB 3095-2012.6 彭景.成都市大气重金属污染特征及环境为性评价的探讨D. 成都: 成都理工大学,2008.7 中国环境科学出版社.北京空气和废气监测分析方法（第四版增补版）7