石家庄市区大气污染物浓度变化特征研究

第１７卷第６期　２０１５年１１月　石家庄学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈ￣ｉａｚｈｕａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｖｏ１．１７．Ｎｏ．６　

ＮＯＶ．２０１５　

石家庄市区大气污染物浓度变化特征研究　李秋芳，任振科　（石家庄市环境监测中心，河北石家庄０５００２２）　摘　要：利用２０１４—２０１５年３月ＳＯ２，ＮＯ２，ＰＭ１０’ＰＭ２５，ＣＯ和臭氧的观测数据，分析了石家庄市　主要大气污染物的变化特征．结果表明，臭氧夏季平均浓度值最高；ＮＯ　夏季浓度值最低：ＰＭｚ５。Ｓ０　和ＣＯ冬季浓度最高，夏季浓度最低；而ＰＭ　。浓度春季最高，较为明显的高于其它３个季节．臭氧　四季的１３变化均呈单峰型，其余五项污染物浓度四季的１３变化呈现出“早峰午谷”．且夜间出现小高　峰．掌握石家庄市大气污染物的变化特征，可为大气环境治理工作与防控措施研究提供科学依据．　关键词：石家庄；大气污染；ＳＯ２；ＮＯ２；ＰＭｌｏ；ＰＭ２５；变化特征　中图分类号：Ｘ５１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—１９７２（２０１５）０６—００８１—０７　

０　引言　随着经济的发展，城市化进程的加快，大气污染物排放量逐年增加。城市空气质量愈发恶化，京津冀地区　尤为突出，大气污染成为中国日益突出的重要环境问题之一【”．颗粒物、臭氧、ＳＯ　和ＮＯ　是影响城市大气环　境质量的主要污染物，并对生态环境和人体健康产生显著影响　．近年来．许多学者对该类大气污染物开展　了广泛的研究．其中有典型时期污染物变化规律的研究。如李令军等　对北京市春节期间因鞭炮燃放导致的　大气污染物的变化进行了研究：孙志强等［５１通过空气污染联网观测．研究了奥运时段北京与近周边区域空气　质量的相互影响；周瑞等［６】通过对唐山市、迁安市和曹妃甸３个地区的观测，研究了唐山工业新区在冬季采　暖期大气污染变化状况．也有涉及单项或几项污染物浓度变化的研究．如薛敏等同使用气象色谱法．通过对　北京城市大气ＣＯ浓度进行连续监测，分析了北京市ＣＯ的时间变化特征；周学华等【ｓＪ通过设立监测点，结合　气象资料对济南市２００５年春季大气颗粒物污染特征及与气象条件的相关性进行了研究：王占山等［９１通过北　京城区１２个自动空气监测子站的臭氧及其前体物的浓度．探讨了北京城区臭氧浓度的日变化特征以及与前　体物的关系．除此之外，亦有针对霾天气展开的研究，如吴兑等㈣使用广州地区气象资料。研究了２０１０年广　州亚运会期间的灰霾天气特征；戴永立等［】Ｊ】使用气象因子以及ＳＯ　，ＮＯ　和ＰＭ　。等环境空气质量资料，统计　分析了北京、上海、广州和成都４个超大城市霾天气频率季节和年际变化特征及其主要影响因子：刘璇等【ｌ２】　利用ＭＯＤＩＳ，ＣＡＬＩＰＳＯ卫星观测的气溶胶产品和地面空气质量、气象资料，结合后向轨迹模式探讨了２０１３　年１２月长江三角洲地区一次持续性的严重霾污染过程的形成、特征及其可能来源．　关于石家庄市区大气污染物的研究也较为缺乏．鉴于此．笔者利用石家庄市区空气质量自动监测站点　的监测数据．分析２０１４年一２０１５年３月石家庄市区污染物浓度变化特征．以期为石家庄市大气环境状况变　化和与防控措施研究提供科学依据．　

１数据采集与处理　１．１监测点位　研究所用监测数据均来自石家庄市区国控空气质量自动监测网络．石家庄市是国家环境监测网络城市　之一，市区内正常运行的国控大气常规监测点位７个，分别为裕华区的世纪公园点位，长安区的化工学校、人　

收稿日期：２０１４—０８—０ｌ　作者简介：李秋芳（１９８６一），女，河北石家庄人，硕士，主要从事空气质量分析研究　８２　石家庄学院学报　２０１５年１１月　民会堂点位。新华区的西北水源点位．桥西区的西南高教、职工医院点位，高新区的高新区点位．７个国控点　位均采用自动连续监测方式，监测ＳＯ：，ＮＯ　，ＰＭ　。，ＰＭ　，，ＣＯ和臭氧等污染物的浓度，并实时对外发布．　１．２数据处理　目前中国城市环境空气质量排名依据环境空气质量综合指数进行排序．空气质量综合指数是指评价时　段内．参与评价的各项污染物的单项质量指数之和，综合指数越大表明城市空气污染程度越重．参与评价的　污染物包括ＳＯ　、ＮＯ　、ＰＭ　ＰＭ　ＣＯ和臭氧日最大８小时，因此掌握污染物浓度的变化尤为重要．　笔者通过各点位的污染物浓度计算石家庄市区污染物浓度值．进而研究该６项污染物的浓度变化特征．　具体方法是：市区的小时均值浓度为各点位小时均值浓度的算术平均值；市区各项污染物的日均值浓度是通　过点位一天中各小时数据，计算各点位日均浓度，由各点位的日均浓度算术平均得到城市日均浓度；市区臭　氧日最大８　ｈ平均浓度由各点位的日最大８　ｈ平均浓度算术平均得到．在日均浓度基础上．计算各项污染物　浓度的月均值、季节均值和年均值．　

２结果与分析　２．１污染物浓度水平　表１中列出了统计时段各种污染物浓度的日均值、小时均值及２０１４年的年均值．根据统计，ＳＯ　日均值　和小时均值的最大值均出现在冬季，分别为３０６　咖，和４５０￣ｇ／ｍ３；最小值均出现在秋季．ＮＯ　日均值和小时　均值的最大值同样出现在冬季，分别为１６２Ｉ，ｌ，ｇ／ｍ３和２０６Ｉ．１，ｇ／ｍ３；ＮＯ：日均值的最小值出现在秋季，而小时均值最　小值出现在春季．ＰＭ　。日均值和小时均值的最大值也出现在冬季，分别为７１５汕咖　和９８３￣ｇ／ｍ３；ＰＭ加日均值　的最小值出现在夏季，而小时均值最小值出现在秋季．ＰＭ　日均值和小时均值的最大值也出现在冬季，分别为　５２２　ｉｘｇ／ｍ３和６９９　Ｉ．Ｌｇ／ｍ３．ＣＯ日均值和小时均值的最大值也出现在冬季．分别为７．８　ｍｇ／ｍ３和９－３　ｍｇ／ｍ３：最小值分　别出现在春季和秋季．臭氧日最大８小时和小时值的最大值出现在夏季．分别为２６２　ｉ￣ｇ／ｍ３和３２８　Ｉ．１，ｇ／ｍ３．　２０１４年ＳＯ２，ＮＯ２，ＰＭｌｏ，ＣＯ、臭氧和ＰＭ２５的年均值分别为：６２￣ｇ／ｍ３，５３　Ｉ￣ｇ／ｍ３，２０６　咖　，１．５　ｍｇ／ｍ３，８１　咖’　和１２４　咖　．按照国家颁布的《环境空气质量标准））（ＧＢ３０９５—２０１２），ＳＯ２，ＮＯ２，ＰＭ１０，ＣＯ，臭氧和ＰＭ２．５的年二　级标准分别为：６０￣ｇ／ｍ３，４０　咖　，７０￣ｍ３，４．０ｍｇｍ　，１６０　咖。和３５　咖　，因此，２０１４年石家庄市区的ＣＯ和　臭氧浓度的年均值在标准规定的浓度限值以下，其余四项污染物浓度年均值超标，且ＰＭｍ和ＰＭ　年均浓度分　别超标１．９倍和２．５倍．　袭１污染物浓度（ｔｔｇ／ｍ３）　

２．２污染物浓度季节变化和逐日变化　２．２．１　污染物浓度的季节变化特征　根据气象统计，石家庄市季节划分为：３—５月为春季；６—８月为夏季；９—１１月为秋季；１２月一次年２月为　冬季．六项污染物各个季节的浓度均值分别列于表２中．　石家庄市区臭氧浓度呈现明显的季节变化特征．春季和夏季的浓度要明显高于秋季和冬季．夏季平均　第６期　李秋芳。任振科：石家庄市区大气污染物浓度变化特征研究　浓度值最高，达到１３７　Ｉｄ，ｇ／ｍ３，而冬季仅为３５　ｌａ，ｇ／ｍ３。夏季浓度值约为冬季的４倍．这是因为秋冬季节在太阳　光强减弱的影响下，生成臭氧的光化学反应能力降低，使得秋冬季节臭氧浓度明显下降，远低于光照较强的　春夏季节．　与臭氧的变化特征相反，夏季石家庄市区的ＮＯ：浓度最低，秋冬季节逐渐升高．这种变化趋势与秋冬季　节臭氧浓度降低导致消耗的氮氧化物减少有关．另外，夏季大气对流较强且降水多．有利于污染物的扩散和　消除。而秋季秸秆等生物质焚烧在一定程度上也会增加污染物的排放【堋．　ＳＯ　浓度季节变化较大，冬季浓度最高，夏季浓度最低，冬季浓度值约为夏季的４倍．这主要是由于ＳＯ，　大部分来源于化石燃料燃烧，冬季的集中燃煤供暖会导致ＳＯ：等污染物的大量排放，而夏季燃烧源较少且降　水较多，使得ＳＯ，浓度降低．　ＣＯ也存在明显的季节变化，总的表现为冬季浓度值最高，夏季浓度值最低，导致ＣＯ在石家庄大气中浓　度季节变化的因素，首先是排放源的变化．其次是季节性气候变化以及光化学反应．ＣＯ的直接源是矿物质　的不完全燃烧，石家庄冬季的燃煤供暖必然也会使冬季的ＣＯ浓度高于非采暖期．冬季大气稳定度升高．ＣＯ　扩散能力降低，而温度降低，辐射减弱，光化学反应会减弱。这是冬季ＣＯ浓度高的另一个原因．　石家庄市区大气中ＰＭｚ５，ＰＭ　。整体污染水平较高，可吸人颗粒物污染严重，ＰＭｚ５的浓度甚至经常超过　ＰＭｌ０国家空气质量二级标准㈣，２０１４年ＰＭ２５年均值达１２４　Ｉ．ｘ，ｇ／ｍ３，ＰＭ１ｏ年均值达２０６　ｌａ，ｇ／ｍ　．ＰＭ１０和ＰＭ２５浓　度高低呈现明显的季节性变化规律。因冬季供暖而产生的人为颗粒物源的增加，使颗粒物浓度明显高于夏　季．ＰＭｚ５浓度最高的为冬季，秋季浓度高于春季，夏季浓度最低．而ＰＭ　。浓度春季最高，明显高于其它３个　季节，且ＰＭ　Ｍ　。比值仅为Ｏ．５Ｏ，明显低于其他３个季节和年平均比值（夏、秋、冬和年平均比值分别为：　０．５８、０．６２、０．６２和０．６０）．这是由于春季沙尘天气较为频发，且天气相对干燥。风速大于夏秋季节．导致地面　扬尘增加，ＰＭ　浓度较高。　表２各种污染物四季的浓度值（１ｔｇ／ｍ３）　

２．２．２　污染物浓度的逐日变化特征　如图１，绘出了本研究统计时段石家庄市区污染物浓度逐日变化图．以及国家规定的各项污染物浓度的　二级标准．　臭氧的全年逐日变化呈反“Ｕ”型分布，与光照强度有很强的一致性．１，２月，光照强度较弱，臭氧浓度较　低，３月开始呈现明显上升的趋势，到７月达到全年的峰值。８月臭氧浓度开始下降．１１月为全年浓度最低　值，ｌ１一次年２月臭氧浓度保持在一个较低的水平．这主要是由于一年内气温和辐射量的季节性变化影响了　大气的光化学反应，导致臭氧浓度也呈现出季节性变化．臭氧在５—７月浓度较高．经常超过国家空气质量二　级标准，５—７月共有３０天超标，超标率达３２．６％，而４月和８月分别有ｌ天和３天浓度超标。超标率仅为　３．３％和９．７％．远低于５—７月的超标率．　１月ＮＯ２浓度最高，２，３月份保持较高水平，４月份浓度大幅下降，４—９月保持较低的水平，９月浓度值最　低，１０月又开始回升，至次年１月出现峰值．ＮＯ　在全年各月均有超标天数，秋冬季节超标天数最为突出．　２０１４年全年ＮＯ２超标率为５４．０％．１－３月超标率达７６．１％，１０—１２月超标率达７３．９％，而４—９月共有５９天超　标，超标率达３２．２％，远低于秋冬季节的超标率．　ＣＯ浓度全年呈“Ｕ”型分布，最高值出现在冬季１月份．最低值出现在９月份．１—３月份ＣＯ浓度逐渐下