2015 国内外空气质量模型研究与应用进展_王卓
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2015年度“中国高等学校十大科技进展”
拟入选项目及申报项目简介
注:按申报学校首字母排序,排名不分先后
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第42卷㊀第3期气象与环境科学Vol.42No.32019年8月MeteorologicalandEnvironmentalSciencesAug.2019收稿日期:2017-10-24ꎻ修订日期:2018-06-27基金项目:上海市科学技术委员会科研计划项目(STCSM-15dz1208100)作者简介:吴健(1977)ꎬ男ꎬ江西赣州人ꎬ高级工程师ꎬ博士ꎬ从事环境污染控制与管理研究.E ̄mail:wuj@saes.sh.cn通讯作者:王敏(1978)ꎬ女ꎬ上海青浦人ꎬ教授ꎬ博士ꎬ从事生态环境保护研究.E ̄mail:wangmin@saes.sh.cn吴健ꎬ齐晓宝ꎬ苏敬华ꎬ等.2015年上海崇明岛PM2.5和PM10浓度变化特征及气象因素影响分析[J].气象与环境科学2019ꎬ42(3):1-8.WuJianꎬQiXiaobaoꎬSuJinghuaꎬetal.AnalysisonVariationCharacteristicsofPM2.5andPM10ConcentrationandInfluenceofMeteorologicalFactorsinShanghaiChongmingIslandin2015[J].MeteorologicalandEnvironmentalSciencesꎬ2019ꎬ42(3):1-8.doi:10.16765/j.cnki.1673-7148.2019.03.0012015年上海崇明岛PM2.5和PM10浓度变化特征及气象因素影响分析吴㊀健1ꎬ齐晓宝2ꎬ苏敬华1ꎬ李佳凤3ꎬ沙晨燕1ꎬ熊丽君1ꎬ王㊀敏1(1.上海市环境科学研究院ꎬ上海200233ꎻ2.上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司ꎬ上海200092ꎻ3.华东理工大学资源与环境工程学院ꎬ上海200237)㊀㊀摘㊀要:通过对2015年112月上海崇明岛崇南地区颗粒物(PM2.5㊁PM10)浓度的连续监测ꎬ研究了PM2.5㊁PM10在不同季节的动态变化特征及与其他因子(SO2㊁NO2㊁O3)的相关性ꎬ分析了风向风速和降雨对颗粒物浓度的影响ꎮ结果表明:崇明岛PM2.5和PM10浓度的季节变化明显ꎬ呈现冬季的>春季的>秋季的>夏季的的特征ꎬ冬季PM2.5和PM10小时浓度均值分别为0.058mg/m3和0.085mg/m3ꎬ夏季PM2.5和PM10均值分别为0.034mg/m3和0.054mg/m3ꎮPM2.5和PM10浓度分别与SO2浓度和NO2浓度显著正相关ꎬ与O3显著负相关ꎮ全年来看ꎬ在西南风向时PM2.5和PM10浓度较高ꎬ这主要受该方向上游吴淞工业区㊁宝钢㊁石洞口电厂㊁罗店工业区等工业排放影响ꎻ从高浓度颗粒物(PM2.5质量浓度ȡ0.115mg/m3)来向看ꎬ北和西北风向时出现高浓度颗粒物的频率最高ꎬ这主要是受到我国北方采暖季大气颗粒物输送过程对崇明岛区域的脉冲式污染影响所致ꎻPM2.5㊁PM10实时浓度与相应的风速呈显著负相关ꎮ降雨量大于5mm或持续3h及以上的连续降雨对大气颗粒物起到显著的湿清除作用ꎬ降雨后PM2.5和PM10质量浓度分别降低了68.0%和66.9%ꎬ降雨时和雨后PM2.5浓度为0.025~0.033mg/m3ꎬ均低于我国环境空气PM2.5的一级浓度限值ꎮ关键词:PM2.5ꎻPM10ꎻ变化特征ꎻ气象因素中图分类号:X513ꎻX82㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:1673-7148(2019)03-0001-08引㊀言随着工业化㊁城市化快速发展及机动车保有量迅速膨胀[1]ꎬ城市的大气污染问题逐渐成为制约可持续发展和生态文明城市建设的重要因素[2]ꎮ其中ꎬ细颗粒物PM2.5和PM10作为反映空气质量状况的重要指标ꎬ会降低大气能见度㊁影响气候变化和人类健康ꎬ特别是与肺癌㊁心肺病的死亡率关系密切[3-4]ꎬ因此对PM2.5和PM10的研究和治理成为政府管理部门㊁科研工作者及普通民众共同关注的热点问题ꎮ1997年美国环境保护局公布了PM2.5的标准ꎬ规定其年均值不得超过15μg/m3ꎬ日均值不得超过65μg/m3[5]ꎮ我国1996年颁布的«环境空气质量标准»(GB30951996)中提出了PM10的标准[6]ꎬ并于2012年2月新颁布的«环境空气质量标准»(GB30952012)中增加了关于PM2.5的限值标准[7]ꎬ规定了PM2.5年平均及24h平均二级浓度限值分别为35μg/m3和75μg/m3ꎮ国内外专家学者对颗粒物的研究做了大量工作ꎮ洪杰南等[8]阐述了PM2.5的来源与组成ꎬ并对国内外PM2.5的评价标气象与环境科学第42卷准进行了比较ꎬ同时对目前几种主流的PM2.5的监测技术进行了分析和比较ꎮ吴健生等[9]对重庆市PM2.5的时空浓度和影响因素进行分析ꎬ结果表明PM2.5高值主要分布于主城区㊁一级公路㊁低海拔地区ꎮTai等[10]发现温度㊁相对湿度㊁降水和大气循环等条件能够较好地解释北美地区PM2.5浓度的变化情况ꎮ陈渤黎等[11]分析了20122014年常州市大气重污染日和气象条件的关系ꎬ重污染日首要污染物是PM2.5ꎬ降水量异常偏少是污染频发的主要原因之一ꎮ张岳鹏等[12]探究了北京周边城市PM2.5污染变化特征及其与地面天气形势之间的关系ꎬ发现PM2.5浓度与风速㊁相对湿度分别呈显著的负相关㊁正相关关系ꎮ吴雁等[13]研究了河北中南部PM10和PM2.5浓度时间变化特征及其与气象条件的相关性ꎮ韩茜等[14]对乌鲁木齐市PM10㊁PM2.5㊁PM1.0研究发现ꎬ四季污染程度越高ꎬ细粒子含量越高ꎬ降水的发生对不同粒径段粒子的分布影响有一定差别ꎮ上海是城市化最快的国际大都市ꎬ其大气环境质量特征具有典型性ꎮ近年来针对上海大气颗粒物研究的报道也开始增多[15-17]ꎬ但监测点主要位于松江㊁宝山㊁嘉定等高校和研究所集中地区ꎬ而对于新长江三角洲发育过程中的产物崇明岛的研究记录还非常稀少ꎬ研究的范围也比较宽泛ꎬ很难体现出崇明岛大气颗粒物的主要污染特征ꎮ崇明地处长江口南北交汇处ꎬ目前正在建设崇明国际生态岛ꎬ以农业经济为主ꎬ本地污染排放较少ꎬ因此开展大气颗粒物质量浓度的监测与分析研究有十分重要的意义ꎬ有助于了解崇明岛大气污染状况及大区域尺度大气污染输送特征ꎮ气象因素决定了城市大气污染物的扩散稀释能力ꎬ其与颗粒物污染有很大的相关性[18]ꎮ在污染源排放相对稳定的条件下ꎬ气象条件对空气质量变化起主导作用[19]ꎮ基于此ꎬ本研究利用崇明岛崇南环境监测站空气质量自动监测小时数据ꎬ研究了崇明岛大气颗粒物(PM2.5和PM10)的污染特征ꎬ并结合气象资料分析大气颗粒物污染受风向风速㊁降雨气象因素的影响情况ꎬ为本地大气污染贡献分析提供科学依据ꎬ进而为区域的大气污染防治措施的制定提供决策参考ꎮ1㊀资料与方法1.1㊀研究区域概况崇明岛地处长江口入海口南北交汇处ꎬ三面临江ꎬ东与江苏省启东隔水相邻ꎬ东南濒东海ꎬ西南与浦东新区㊁宝山区和江苏省太仓市隔江相望ꎬ北与江苏省海门市一水之隔ꎮ全岛地势平坦㊁土地肥沃㊁林木茂盛ꎬ地处北亚热带ꎬ气候温和湿润㊁四季分明ꎮ全县以农业生产为主ꎬ以现代生态农业为发展方向ꎮ观测站位于上海市崇明县中北部的东平森林公园内ꎬ具体位置在31.769ʎN㊁121.479ʎEꎮ1.2㊀观测仪器和方法使用德国Grimm公司研制和生产的环境颗粒物检测仪(EDM180)采集颗粒物ꎬ主要采用激光散射原理对悬浮颗粒物质量浓度进行连续监测ꎬ并分析PM10和PM2.5颗粒物质量浓度ꎮ本研究所采用的数据达到90%以上的有效率ꎮ气象数据来自同一点位的地面气象观测自动站常规观测数据ꎬ气象数据和颗粒物原始数据都为小时平均值ꎮ在线监测时段为2015年3月至2016年2月ꎮ以软件方式对各自动观测要素实时数据的合理性㊁完整性㊁时间一致性㊁内部一致性㊁逻辑关系㊁极值等进行检查ꎮ采用相同时次邻近站点资料对比和单个站点各要素时间变化规律等方法对接收到的每份数据进行检查ꎮ1.3㊀分析方法将空气质量自动监测小时数据划分为春季(35月)㊁夏季(68月)㊁秋季(911月)和冬季(12月翌年2月)ꎬ分别分析PM10和PM2.5质量浓度的季节动态变化特征ꎮ采用Pearson相关系数计算二氧化硫㊁二氧化氮㊁臭氧与大气颗粒物之间的相关性ꎬ初步揭示颗粒物污染与气象因子之间的关系ꎻ同时分析各个风向PM10和PM2.5的质量浓度ꎬ并且统计了PM2.5小时平均浓度ȡ0.115mg/m3和ȡ0.150mg/m3的数据(根据空气质量分指数及PM2.5的24h平均浓度限值ꎬ中度污染限值为0.115mg/m3ꎬ重度污染限值为0.150mg/m3)ꎬ研究在8个风向上PM2.5平均质量浓度和频率ꎻ降雨量大于5mm或持续3h及以上定义为一次降雨过程ꎬ所选择降雨过程数据系列的平均风速均在2m/s左右ꎬ以国家标准PM2.5浓度对空气质量分级ꎬ选取一年中连续降雨过程ꎬ研究不同空气质量条件下降雨对颗粒物浓度的影响ꎮ利用Excel和SPSS软件对获取的数据资料制图并做相关分析ꎮ2㊀结果与讨论2.1㊀PM2.5和PM10质量浓度季节动态变化特征2015年崇明岛大气颗粒物质量浓度的变化趋势呈现出显著的冬春季和夏秋季季节性特征ꎬ冬春季PM2.5和PM10平均质量浓度值较大ꎬ夏秋季PM2.52㊀第3期吴㊀健等:2015年上海崇明岛PM2.5和PM10浓度变化特征及气象因素影响分析和PM10浓度值较小(图1和表1)ꎮ在冬春季又以冬季污染的最为严重ꎮ冬季PM2.5的小时浓度平均值达到0.058mg/m3ꎬ小时数据最大值达到0.451mg/m3ꎻPM10的浓度平均值达到了0.085mg/m3ꎬ小时数据最大值达到0.549mg/m3ꎮ在冬季12月份PM2.5和PM10浓度最高ꎬ分别为0.074mg/m3和0.111mg/m3ꎮ在夏秋季以夏季的污染最轻ꎬPM2.5均值仅为0.034mg/m3ꎬ小时数据最大值达到0.212mg/m3ꎻPM10均值仅为0.054mg/m3ꎬ小时数据最大值达到0.300mg/m3ꎮ在夏季8月份ꎬPM2.5浓度最低ꎬ仅为0.03mg/m3ꎻ6月份PM10浓度最低ꎬ仅为0.043mg/m3ꎮ崇明岛大气颗粒物浓度呈现出冬季的>春季的>秋季的>夏季的ꎬ与北京㊁广州和上海等其他城市研究结果相一致[18ꎬ20-21]ꎮ从空气质量等级来看ꎬ春季PM2.5日均浓度有53.6%达到国家空气质量一级标准ꎬ有91.3%达到国家空气质量二级标准ꎬ以国家空气质量二级标准为限值计算超标率ꎬ超标率为8.7%ꎻ夏季PM2.5的二级达标率明显上升ꎬ超标率最低ꎬ仅为7.7%ꎻ秋季一级标准达标率为69.6%ꎬ二级达标率为86.8%ꎬ超标率为13.2%ꎬ高于春季㊁夏季的ꎬ但PM2.5浓度低于春季的ꎻ冬季PM2.5一级标准达标率为38.3%ꎬ二级达标率为68.2%ꎬ超标率最高ꎬ为31.8%ꎮ2015年崇明岛PM2.5全年的二级达标率为84.8%ꎬ超标率为15.2%ꎮ据2015年上海环境状况公报[22]记录ꎬ上海市PM2.5的二级超标率为23.8%ꎬ崇明岛PM2.5的超标率明显低于全市平均水平ꎮ图1㊀2015年崇明岛PM2.5和PM10质量浓度的季节动态变化表1㊀2015年崇明岛PM2.5四季分布情况季节春夏秋冬平均浓度/(mg/m3)0.0430.0340.0370.058小时最大值/(mg/m3)0.2050.2120.3320.451小时最小值/(mg/m3)0.0010.0010.0010.001一级达标率/%53.657.169.638.3二级达标率/%91.392.386.868.2二级超标率/%8.77.713.231.82.2㊀大气颗粒物与其他污染因子相关关系大气颗粒物的成分很复杂ꎬ包括元素碳㊁有机碳化合物㊁硫酸盐㊁硝酸盐㊁铵盐等ꎬ既有自然源ꎬ也有人为源ꎮ人为源主要来自城市活动和生产活动的排放ꎮ采用Pearson相关系数对SO2㊁NO2㊁O3㊁PM2.5和PM10浓度进行两两变量之间相关性分析(表2)ꎬ发现崇明岛全年中PM2.5浓度分别与SO2和NO2浓度呈现正相关(r=0.914ꎬP<0.01ꎻr=0.853ꎬP<0.01)ꎬPM10浓度与SO2和NO2浓度之间也有显著的正相关(r=0.905ꎬP<0.01ꎻr=0.953ꎬP<0.01)ꎮSO2和NO2在四季的浓度分布与PM2.5㊁PM10的浓度分布一致ꎬ都是冬季的>春季的>秋季的>夏季的(表3)ꎮ由于SO2㊁NOX在一系列化学作用下在大气中可转化为SO2-4和NO-3ꎬ而SO2-4和NO-3是大气颗粒物中水溶性离子的主要成分[23]ꎬ因此ꎬSO2和NO2浓度分别与PM2.5㊁PM10浓度有很强的相关性ꎮO3浓度与SO2㊁NO2㊁PM2.5㊁PM10的浓度相关性均呈现较好的负相关(r=-0.793ꎬP<0.01ꎻr=-0.782ꎬP<0.01ꎻr=-0.702ꎬP<0.05ꎻr=-0.790ꎬP<0.01)ꎮSO2㊁NO2㊁PM2.5㊁PM10的平均浓度在夏季最低ꎬ冬季最高ꎻO3的浓度均值与之相反ꎬ夏季的最高ꎬ随着季节的变化逐步降低ꎬ冬季浓度值最低ꎮ近地面臭氧是其前体物在光照下经过光化学反应后生成的二次污染物ꎮ唐文苑等[24]分析得出上海臭氧演变规律存在四个阶段:前夜累积阶段㊁臭氧抑制阶段㊁臭氧光化学生成阶段和臭氧消耗阶段ꎮ冬季气温较低ꎬ风速大ꎬ颗粒物浓度较高ꎬ大3气象与环境科学第42卷气颗粒物能通过吸收或散射光化学辐射改变光解速率系数[25-29]ꎬ再加上光照总时数较短ꎬ造成到达近地面的紫外辐射较少ꎬ臭氧消耗阶段占主导地位ꎬ因此冬季臭氧浓度值最低ꎮ反之ꎬ夏季臭氧浓度最高ꎮ表2㊀2015年崇明岛大气颗粒物与其他污染因子的相关性SO2NO2O3PM10PM2.5Pearson相关性1㊀0.927∗∗-0.793∗∗㊀0.905∗∗㊀0.914∗∗SO2显著性(双侧)0.0000.0020.0000.000N1212121212Pearson相关性㊀0.927∗∗1-0.782∗∗㊀0.953∗∗㊀0.853∗∗NO2显著性(双侧)0.0000.0030.0000.000N1212121212Pearson相关性-0.793∗∗-0.782∗∗1-0.702∗-0.790∗∗O3显著性(双侧)0.0020.0030.0110.002N1212121212Pearson相关性㊀0.905∗∗㊀0.953∗∗-0.702∗1㊀0.876∗∗PM10显著性(双侧)0.0000.0000.0110.000N1212121212Pearson相关性㊀0.914∗∗㊀0.853∗∗-0.790∗∗㊀0.876∗∗1PM2.5显著性(双侧)0.0000.0000.0020.000N1212121212㊀∗∗表示在0.01水平(双侧)上显著相关ꎬ∗表示在0.05水平(双侧)上显著相关表3㊀2015年崇明岛各污染因子浓度的四季分布mg/m3污染因子春夏秋冬PM2.50.0430.0330.0370.050PM100.0750.0540.0590.085SO20.0180.0160.0170.029NO20.0360.0260.0310.044O30.0900.0950.0790.0562.3㊀气象因素对PM2.5和PM10质量浓度的影响2.3.1㊀风向和风速的影响2015年崇明岛8个风向的频率分布分别为正北风向4.39%㊁东北风向16.67%㊁正东风向20.23%㊁东南风向13.73%㊁正南风向17.76%㊁西南风向13.92%㊁正西风向6.91%㊁西北风向6.38%(图2)ꎮ春夏季主导风向为东至东南风ꎬ秋冬季主导风向为北至西北风ꎮ图36为四季各风向上PM2.5和PM10浓度分布ꎮ春季PM2.5和PM10浓度自东北风向顺时针至正南风向逐渐上升ꎬ自正南风向顺时针至东北风向降低ꎬ正南至正西风向大气颗粒物浓度较高ꎬ最高浓度风向为正南ꎬPM2.5平均浓度为0.076mg/m3ꎬPM10平均浓度为0.142mg/m3ꎬ分别是最低浓度风向的2.38倍和2.67倍ꎮ夏季PM2.5和PM10浓度自东北风向顺时针至西南风向逐渐上升ꎻ自西南风向顺时针至东北风向PM10浓度逐渐降低ꎬPM2.5浓度相差不大ꎬ维持在0.045~0.056mg/m3ꎻ西南顺时针至西北风向大气颗粒物浓度较高ꎬ最高浓度风向为西南ꎬPM2.5平均浓度为0.057mg/m3ꎬPM10平均浓度为0.080mg/m3ꎬ分别是最低浓度风向的2.07倍和2.40倍ꎮ秋季PM2.5和PM10浓度自东北风向顺时针至西南风向上升ꎬ自西南风向顺时针至东北风向降低ꎻ高浓度风向为正南顺时针至正西风向ꎬ最高浓度风向为西南ꎬPM2.5平均浓度为0.075mg/m3ꎬPM10平均浓度为0.150mg/m3ꎬ分别是最低浓度风向的2.45倍和3.32倍ꎮ冬季PM2.5和PM10浓度自西北风向顺时针至西南风向呈波浪式上升ꎬ自西南风向顺时针至西北风向逐渐降低ꎬ正南至西南风向大气颗粒物浓度较高ꎬ最高浓度风向为西南ꎬPM2.5平均浓度为0.081mg/m3ꎬPM10平均浓度为0.118mg/m3ꎬ分别是最低浓度风向的1.60倍和1.61倍ꎮ图2㊀2015年崇明岛8个风向的频率总体来看(图7)ꎬ在西南风向时颗粒物浓度比较高ꎬ在崇明岛的南至西方向分别有吴淞工业区㊁宝钢㊁石洞口电厂㊁罗店工业区及江苏太仓沿江工业区等ꎬPM2.5和PM10浓度随风向变化的特征明显与这些4㊀第3期吴㊀健等:2015年上海崇明岛PM2.5和PM10浓度变化特征及气象因素影响分析工业区的排放密切相关ꎬ可以说PM2.5和PM10的浓度在很大程度上主要来自岛外邻近工业的贡献[30]ꎮ图3㊀2015年崇明岛春季各风向PM2.5和PM10浓度分布单位:mg/m3图4㊀2015年崇明岛夏季各风向PM2.5和PM10浓度分布单位:mg/m3图5㊀2015年崇明岛秋季各风向PM2.5和PM10浓度分布单位:mg/m3图6㊀2015年崇明岛冬季各风向PM2.5和PM10浓度分布单位:mg/m3图7㊀2015年崇明岛各风向PM2.5和PM10平均浓度对全年PM2.5质量浓度ȡ0.115mg/m3和PM2.5质量浓度ȡ0.150mg/m3的小时数据进行分析(图8)ꎬ可以看出ꎬ高浓度方向是正北风向ꎬPM2.5平均浓度分别为0.198mg/m3和0.247mg/m3ꎬ在其他风向上PM2.5浓度几乎相差不大ꎮ全年中ꎬPM2.5质量浓度ȡ0.115mg/m3和PM2.5质量浓度ȡ0.150mg/m3的小时数据分别有444个和186个ꎮ其中ꎬ春季分别有73个和14个ꎬ夏季分别有57个和26个ꎬ秋季分别有76个和42个ꎬ冬季分别有238个和104个ꎮ在PM2.5质量浓度ȡ0.115mg/m3的浓度水平上ꎬ有25%的较高浓度出现在正北风向ꎬ其中有77%发生在1月㊁11月和12月ꎻ其次是西北风向ꎬ频率为17%ꎬ其中有88%发生在1月㊁11月和12月ꎮ在PM2.5质量浓度ȡ0.150mg/m3的浓度水平上ꎬ有33%的高浓度出现在正北风向ꎬ其中有79%发生在1月㊁11月和12月ꎻ其次是西北风向ꎬ频率为16%ꎬ其中有97%发生在1月㊁11月和12月(图9)ꎮ这是由于1月㊁11月和12月是我国北方地区的采暖季ꎬ大气输送中细颗粒物含量较高ꎬ在正北和西北的5气象与环境科学第42卷风向输送下ꎬ对崇明岛区域会造成大气污染ꎬ使PM2.5小时浓度升高ꎮ应用Spearman秩相关系数[31]分析了PM2.5㊁PM10质量浓度与风速之间的相关性ꎬ结果表明两者与相应的风速之间呈显著负相关(r=-0.266ꎬP<0.01ꎻr=-0.342ꎬP<0.01)ꎮ风速与PM2.5的相关系数更大ꎬ当风速增大时ꎬ更有利于细颗粒物的扩散ꎮ图8㊀2015年崇明岛高浓度PM2.5在各风向上的平均浓度单位:mg/m3图9㊀2015年崇明岛高浓度PM2.5在各风向上的频率2.3.2㊀降雨的影响大气颗粒物质量浓度会受到降雨过程的影响ꎮ有研究表明[32]ꎬ虽然降雨能够冲洗和溶解颗粒物ꎬ缓解大气污染ꎬ净化空气ꎬ但由于每次降雨过程的雨量和降雨时长不同ꎬ降雨前的PM2.5质量浓度不同ꎬ以及其他气象因素的影响ꎬ并不是每次降雨过程都能清除大气颗粒物ꎬ达到净化的作用ꎮ一般来说ꎬ降雨量大于5mm时ꎬ降雨量越大ꎬ对大气颗粒物的清除效率越高ꎬ最终污染物浓度降低至一定值后基本保持不变ꎬ因为降雨对大气污染物的净化能力存在最低极限[33]ꎮ若降雨过程风速小㊁湿度大ꎬ降雨对颗粒物的清除效果并不明显[34]ꎮ本研究统计了降雨量和降雨时长相近的降雨过程ꎬ分析在降雨前不同空气质量条件下ꎬ降雨对颗粒物的影响ꎮ图10为降雨对PM2.5浓度的影响ꎮ在降雨前空气质量为污染的条件下ꎬ降雨对PM2.5浓度影响很显著ꎬ降雨后PM2.5质量浓度平均降低了68.0%ꎬ其中达到最大清除效率为73.2%(降雨前小时均值为0.116mg/m3ꎬ降雨后为0.031mg/m3)ꎬ最小清除效率为62.5%(降雨前小时均值为0.104mg/m3ꎬ降雨后为0.039mg/m3)ꎮ在降雨前空气质量为良的条件下ꎬ降雨对PM2.5浓度影响比较显著ꎬ降雨后PM2.5质量浓度平均降低了51.0%ꎮ降雨前空气质量为优时ꎬ降雨对空气中PM2.5的清除作用不大ꎮ在不同空气质量条件下ꎬ降雨对PM10的湿清除作用与对PM2.5的相一致(图11)ꎮ降雨前空气质量为污染和良时ꎬ降雨对PM10的清除效率分别为66.9%和38.3%ꎬ低于PM2.5的清除效果ꎮ有研究表明[35]ꎬ北京城区PM2.5质量浓度在雨后72h内均低于0.06mg/m3ꎬ本研究在降雨时和降雨后24h内PM2.5的浓度都维持在0.025~0.033mg/m3ꎬ低于环境空气质量分指数PM2.5一级浓度限值0.035mg/m3ꎬ对PM10也类似ꎬ表明降雨对颗粒物起到显著的湿清除作用ꎬ有较好的清除效果ꎮ图10㊀2015年崇明岛降雨对PM2.5浓度的影响图11㊀2015年崇明岛降雨对PM10浓度的影响6㊀第3期吴㊀健等:2015年上海崇明岛PM2.5和PM10浓度变化特征及气象因素影响分析3㊀结㊀论(1)2015年崇明岛PM2.5和PM10浓度呈现夏秋季和冬春季2种典型的季节性特征ꎮ夏季PM2.5和PM10浓度季均值最低ꎬ分别仅为0.034mg/m3和0.054mg/m3ꎻ冬季PM2.5和PM10浓度季均值最高ꎬ分别为0.058mg/m3和0.085mg/m3ꎮ根据«环境空气质量标准»(GB30952012)ꎬPM2.5浓度在冬季二级超标率最高ꎬ达31.8%ꎻ夏季PM2.5浓度超标率最低ꎬ仅为7.7%ꎮ崇明岛PM2.5浓度的二级超标率低于上海市的平均水平ꎮ(2)PM2.5浓度分别与SO2和NO2浓度显著正相关(r=0.914ꎬP<0.01ꎻr=0.853ꎬP<0.01)ꎬPM10与SO2和NO2之间也有显著的正相关(r=0.905ꎬP<0.01ꎻr=0.953ꎬP<0.01)ꎬPM2.5和PM10与O3显著负相关(r=-0.702ꎬP<0.05ꎻr=-0.790ꎬP<0.01)ꎮ颗粒物浓度较高的秋冬季节太阳紫外辐射较弱ꎬ因而臭氧浓度相对较低ꎮ(3)气象条件是影响崇明岛大气颗粒物浓度变化的重要因素ꎮ从全年来看ꎬ在西南风向时PM2.5和PM10浓度较高ꎬ这主要受该方向上游吴淞工业区㊁宝钢㊁石洞口电厂㊁罗店工业区等岛外邻近工业排放影响ꎮ从高浓度颗粒物(PM2.5质量浓度ȡ0.115mg/m3)来向看ꎬ正北和西北风向时颗粒物出现高浓度的频率最高ꎬ这主要受到我国北方采暖季大气颗粒物输送过程对崇明岛区域的脉冲式污染影响ꎮPM2.5㊁PM10实时浓度与相应的风速呈显著负相关(r=-0.266ꎬP<0.01ꎻr=-0.342ꎬP<0.01)ꎮ降雨对颗粒物起到显著的湿清除作用ꎬ降雨对于污染条件下的PM2.5和PM10的清除效果最为显著ꎬ降雨后质量浓度分别降低了68.0%和66.9%ꎮ无论降雨前颗粒物污染状况如何ꎬ在降雨时和降雨后PM2.5的浓度都处于0.025~0.033mg/m3ꎬ均低于我国环境空气PM2.5的一级浓度限值0.035mg/m3ꎮ参考文献[1]李名升ꎬ张建辉ꎬ张殷俊ꎬ等.近10年中国大气PM10污染时空格局演变[J].地理学报ꎬ2013ꎬ68(11):1504-1512. 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