气象条件及外来输送对烟台市大气中PM2.5的影响研究

摘要：本次研究依照烟台市的每日空气质量指数、常规监测的空气污染物浓度数据，并且根据能见度、风速、平均温度、气压、相对湿度、降水量等气象要素日观测值，分析烟台市空气污染物的时空变化，分析气象要素对于空气污染物浓度变化的影响及其作用，分析空气污染物的输送路径以及潜在来源。

关键词：烟台市;空气污染物;Pearson系数;气象要素

引言

在我国工业化和城镇化进程不断推进的过程中，空气质量逐渐恶化，越来越引起政府和社会的关注。近年来空气质量改善的成效还不够稳固，空气污染治理形势依然严峻，仍然需要高度重视空气污染问题并且全力推进空气污染防治工作[1]。

1资料数据

1.1研究区域概况

烟台市属于中国华东地区，山东省地级市，山东半岛的东部，烟台市属于暖温带季风气候，具备四季分明、降水充足、气候适宜、气温适中等特点，年均降水量524.9mm，年均气温13.4℃，年均日照时数约2488.9h[2]。

1.2研究数据分析

研究涉及到空气污染物浓度的相关数据PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、AQI的日平均浓度值和小时浓度值。研究的时间段共计1826天，研究的时间段按照我国气象部门根据气温划分四个季节。

2浓度数据分析

如图1所示PM2.5在春冬两季浓度较高，夏秋两季浓度较低，在大致上呈现“U”字型。在冬季和春季太阳落山后，地表温度会迅速降低，上层大气降温较慢，温度下降幅度较小，而近地面下层大气贴近地表，导致近地面大气温度下降较快，温度下降幅度较大，出现的逆温现象能够致使受热空气无法上升，受冷空气无法下沉，从而使大气运动受到限制，不利于污染物的稀释和分散。在夏季气旋活动比较频繁，在持续的水汽输送与高空急流的作用下，促进空气污染物的清除和扩散。在污染物排放和气象要素等的共同影响和作用下，空气污染物在不同季节的浓度存在很大的差异。

图1烟台市空气污染物各季节变化

3影响空气污染物浓度变化的因素分析

3.1AQI、PM2.5、PM10之间的相关性分析

如图2所示为2018年-2022年烟台市PM2.5、PM10、AQI之间的相关性分析图。R2的大小反映出两者之间的拟合程度。PM2.5 与AQI的R2为0.53，PM2.5的浓度越高，空气质量指数AQI数值越大，空气污染程度越严重，对人体的危害越大。PM2.5与PM10的R2为0.7，表明了PM2.5与PM10的浓度之间具有较强的正相关性，也说明PM2.5与PM10浓度变化的趋势在时空上大致相似。

图2 PM2.5、PM10、AQI之间的相关性分析

3.2能见度与PM2.5的相关性分析

大气能见度是重要的气象观测要素，作为衡量天空清晰程度的天气指标，大气能见度的大小能够直接反映出地区的污染程度，能见度较低会对居民出行和交通运输等方面造成不利影响[3]。

如图3所示为能见度与空气污染物的相关性分析图。由图可知，PM2.5的浓度值与能见度表现出较强的非线性关系，并且他们之间为负相关关系，伴随PM2.5浓度的升高，大气中颗粒物的浓度不断上升，颗粒物的消光作用不断增强，造成能见度较差。

图3 能见度与PM2.5的相关性分析

3.3区域传输对PM2.5的影响

本研究采用PSCF方法分析烟台市PM2.5污染潜在源区，烟台市WPSCF季节分布特征明显，春季WPSCF高值区域主要位于山东西部、湖北东部和湖南地区，此外内蒙古和山西等地部分地区也存在较高的WPSCF值，可能是PM2.5污染潜在源区；夏季PM2.5污染潜在源区高值区域分布范围最小，潜在源区分布较为分散， WPSCF值最低，潜在源区主要集中于江苏南部和河南地区；秋季烟台市PM2.5潜在源区高值区域分布较为集中，高值区域主要分布于山东西部区域，在山西等地区也是PM2.5潜在高值区域；冬季PM2.5污染潜在源区高值区域分布与秋季类似，分布范围更广，WPSCF高值区域主要分布于山东西部、江苏北部和河南地区，并且存在着一条覆盖青海东部与河南中部地区的西北-东南走向的潜在贡献源区带， 其次辽宁、内蒙古地区也是烟台市PM2.5潜在源区高值区域[4]。不同季节烟台市PM2.5污染潜在源区差异明显，冬季WPSCF高值区域分布较为集中且覆盖范围最广，春季PM2.5污染潜在源区范围大于秋季，但秋季WPSCF高值区域较春季相对集中，夏季高值区域范围最小；此外，同时出现于秋季和冬季的西北-东南走向的潜在贡献源区带，对烟台市PM2.5污染影响较大，其潜在源区高值区域基本存在于此源区带。

4.结论

本文研究了烟台市近五年空气污染物的年变化、季节变化、月变化、日变化以及小时浓度变化的特征，分析了影响空气污染物浓度变化的主要因素和空气污染物的输送路径以及潜在来源，并得到如下结论：

（1）PM2.5浓度夏秋两季浓度较低，冬春两季浓度较高，年均浓度值逐渐降低。

（2）AQI与PM2.5、PM10有正相关关系，PM2.5能够显著降低大气能见度，与能见度为负相关关系。

（3） 造成烟台市空气污染的潜在源区主要集中在烟台市周边以及贯穿、内蒙古、河南、江苏呈西北-东南方向的污染源区带。

参考文献

[1]王跃思,张军科,王莉莉,胡波,唐贵谦,刘子锐,孙扬,吉东生.京津冀区域大气霾污染研究意义、现状及展望[J].地球科学进展,2014,29(03):388-396.

[2]王悦静,刘衍庆,曲红拥.烟台市环境空气质量影响因素相关性分析[J].河南科技,2022,41(16):100-104.

[3]毕华玲,卢福强,张忻珍.京津冀空气质量状况分析[J].现代经济信息,2018(20):466.

[4]张涛, 陶俊, 张展毅,等.2008年广州夏季臭氧浓度分布特征及其与能见度的相关性研究[J]. 广州环境科学, 2011(3):4.

作者简介：范佳明（2001.06），男，汉族，山东烟台莱阳人，本科，助理工程师，从事气象工作。