李芳何卫平张兆年肖刚

（1宜昌市气象局 湖北宜昌 443000 2宜昌市环境监测总站 湖北宜昌 443000）

宜昌市PM10污染物特征及与气象要素的关系

李芳1何卫平1张兆年2肖刚1

（1宜昌市气象局 湖北宜昌 443000 2宜昌市环境监测总站 湖北宜昌 443000）

利用2008-2012年宜昌市环境监测站PM10逐日质量浓度监测资料和宜昌市观象台同时段气象观测资料，分析了雾霾日数与PM10的相关关系，宜昌市大气中PM10的月、季变化规律。结果表明：宜昌市首要污染物是PM10，其质量浓度冬季最高，春季次之，夏季最小；PM10质量浓度与降水量负相关；与地面风速负相关；与宜昌不同季节盛行风向有明显关系，盛行东南风时PM10质量浓度高，西北风时PM10质量浓度低；与地面气压正相关。

宜昌市；雾霾；PM10；气象条件

PM10是指空气动力学直径小于10μm的气溶胶粒子,是影响人类健康的主要空气污染物质,气象条件对其稀释扩散产生着重要影响,其浓度的大小与气象要素和大气稳定度密切相关。随着我国经济和城市化不断发展,许多城市可吸入颗粒物超过国家标准,城市PM10污染问题越来越受到关注。宜昌城区位于一个开口的“喇叭口”地形中，风力小、污染物不易扩散。另外,污染物一定的条件下,污染物的积累、稀释、扩散和清除主要取决于气象条件,笔者利用最近5年的环境监测资料,对宜昌地区PM10浓度的污染水平、季节分布特征及其与气象条件的关系进行了分析,以期为颗粒物污染的深入研究提供最新的基础信息和建议。

1 资料与方法

采用宜昌市环境监测中心提供的2008～2012年连续5年的逐日PM10日平均浓度资料和逐日的空气污染指数，相应的气象资料采用了宜昌市观象台每日观测的降水、气压、相对湿度、风向风速、雾、霾观测记录及逐日能见度观测资料。

本文利用对比分析法和统计软件SPSS13.0对数据进行质量控制，剔除缺测的数据，并做相关分析。

2 主要污染物PM10的特征分析

2.1 PM10质量浓度的月变化特征

根据2008-2012年1～12月资料统计，月质量浓度最大为12月，平均质量浓度达0.114mg/m3，其次是1月，达0.111mg/m3，8月平均质量浓度最小，为0.063mg/m3，次小为7月，平均质量浓度为0.064mg/m3。由此可以看出，宜昌市冬季污染较重，夏季空气质量较好。

图1 2008-2012年PM 10月平均质量浓度对比(mg/m3)

2.2 PM10质量浓度的季节变化特征

取2008～2012年每年3～5月，6～8月，9～11月分别代表春季，夏季，秋季，并取头一年l2月、次年1月、2月代表冬季。采用每个月所有有效观测数据的日平均值作为质量浓度值。观测期间质量浓度的季节变化如图2所示。宜昌城区冬季PM10质量浓度最高，春季次之，夏季最小。

3 气象要素与PM10质量浓度的关系

3.1 降水与PM10质量浓度的关系

PM10的质量浓度与降水量大小呈负相关的关系。在降水较少的冬半年，PM10的质量浓度较高；而夏半年是宜昌的雨季，降水量较多，对大气污染物有很好的稀释作用，降雨的过程中雨滴不断地将大气中的微粒溶解或冲刷下来，使大气污染物质量浓度降低。由于降水的清洁作用，降水日的污染物浓度始终低于非降水日见表1。

表1 2012年宜昌城区各季节降水日与非降水日PM10浓度比较

3.2 地面风速与PM10质量浓度的关系

PM10质量浓度与风速大小呈负相关关系。风速越大，稀释污染物能力越强，并且污染物被迅速吹到下风向，其质量浓度就较低；相反风速小时，污染物水平输送能力差，扩散能力低，容易造成污染物局地堆积，其质量浓度就相应较高。因此风速的大小对于污染物扩散能力的影响明显，当风速较小时，PM10质量浓度变化不大；当风速较大时，质量浓度下降。

3.3 地面风向与PM10质量浓度的关系

为了进一步了解地面风向对PM10浓度的影响，通过对宜昌城区地形、周边工业环境和宜昌地区1月和8月的盛行风向进行分析，结果发现：（1）1月份宜昌城区PM10质量浓度最高，宜昌城区1月份盛行方向为东风或东南风，结合宜昌地形和工业布局分析，宜昌工业园区主要位于宜昌东部沿江一带的猇亭区，宜昌西部、北部、南部海拔高于东部，西部为高山，中部为丘陵，东部为平原，当1月盛行偏东风时，东部地区的颗粒物等将随风进入宜昌城

区，由于西部山体阻挡，受地形与气象条件共同影响，很容易在城区进行聚集，产生越来越多的灰霾天气。（2）8月份宜昌城区PM10质量浓度最低，8月份盛行风向为西北风。结合宜昌地形，宜昌西部为山区，森林覆盖率高，工业污染小，空气质量好，当盛行西北风时，将城区的颗粒物等吹向东南方向，而东南风向为平原地区，地形有利于污染物扩散，这也是宜昌市夏季空气质量好的原因之一。

3.4 气压与PM10质量浓度的关系

PM10的质量浓度与地面气压呈正相关的关系，其相关系数为0.376，通过了0.05的显著性检验。宜昌市春夏季气压较低，冬季受大陆高压系统影响，气压较高。在夏季垂直上升运动频繁，有利于污染物的扩散；当冬季受高压系统控制时，内部的下沉气流容易造成污染物的沉积，使PM10质量浓度升高。

4 结语

4.1 宜昌市灰霾天气日数与PM10平均质量浓度呈明显的季节变化，冬、春两季明显重于夏、秋两季。

4.2 PM10质量浓度与气象条件呈显著相关，与降水量负相关，降水对污染物有冲刷作用；风向风速的变化也是影响PM10质量浓度的重要因素，冬季盛行东南风，结合宜昌市喇叭口地形，污染物不易扩散，质量浓度高，夏季盛行西北风，利于污染物扩散，质量浓度低。

[1]张艳昆,刘树华,李炬,等.北京PM10质量浓度与总体理查逊数的关系[J].北京大学学报(自然科学版),2009,45(3):93-99.

[2]任阵海,苏福庆,高庆先,等.边界层内大气排放物形成重污染背景解析[J].大气科学,2005,29(1):57-63.