2016年云南主要城市大气细颗粒物污染特征分析

2016年云南主要城市大气细颗粒物污染特征分析
邓聪;尚韵;杨善党;王健;向峰;曾新宇
【摘要】利用2016年云南省16个州市政府所在城市2016年大气细颗粒物(PM2.5)质量浓度数据,研究了大气PM2.5浓度时空分布及可能的来源.结果表明:云南全省16个城市年均浓度为26.0 μg/m3,区域分布分析表明,云南省整个区域大气PM2.5质量浓度呈现东南高、西北低的特点.春天浓度最高为35.4μg/m3,秋天浓度最低为19.3μg/m3.从全年月均变化情况看,3月PM2.5浓度最高,7月浓度最低.相关性分析研究表明,云南省16个城市大气PM2.5来源存在较大差异.
【期刊名称】《环境科学导刊》
【年(卷),期】2018(037)001
【总页数】6页(P28-33)
【关键词】PM2.5;污染特征;城市差异;云南
【作者】邓聪;尚韵;杨善党;王健;向峰;曾新宇
【作者单位】云南省环境监测中心站,云南昆明650034;云南省环境监测中心站,云南昆明650034;云南省环境监测中心站,云南昆明650034;云南省环境监测中心站,云南昆明650034;云南省环境监测中心站,云南昆明650034;云南省环境监测中心站,云南昆明650034
【正文语种】中文
【中图分类】X51
PM2.5在大气中广泛存在，是目前中国大多数城市大气环境中的首要污染物[1-3]，它不仅会导致大气能见度下降，还会影响人体健康，增加死亡率和呼吸道系统疾病发病率[4-6]。

2012年国家环保部修订并发布了新的《环境空气质量标准》，将PM2.5纳入监测范围[7,8]。

云南省从2012年12月起逐步按空气质量新标准开展了PM2.5监测，从2015年开始全省16个州市所在地城市均具备了大气PM2.5
在线监测能力。

本研究采用2016年云南省16个城市的PM2.5浓度连续在线观
测数据和其他常规大气污染物数据，分析云南区域大气PM2.5时空分布特征，为
科学评估云南地区大气污染状况提供科学依据。

1 实验部分
全省16个州市政府所在城市的大气PM2.5自动在线监测点位共计40个，包括昆明(7个点位)、玉溪(3个点位)、丽江(3个点位)、红河(3个点位)、曲靖(2个点位)、保山(2个点位)、昭通(2个点位)、普洱(2个点位)、临沧(2个点位)、楚雄(2个点位)、文山(2个点位)、景洪(2个点位)、大理(2个点位)、芒市(2个点位)、怒江(2
个点位)和香格里拉(2个点位)。

采样点均能代表各个城区的空气质量，观测时间为2016 年1月1日—12月31日。

采样仪器为美国R&P 公司1400a TEOM 及聚光自动在线监测系统，对大气
PM2.5质量浓度进行实时监测。

系统安装PM2.5切割头，并具有湿度控制系统，系统室内温度控制26℃，气体进入质量传感器前温度预热至50℃，流量为1
L/min。

每周对气体流量以及滤膜负载率进行校核，当滤膜负载率超过30%时对
滤膜进行更换以确保数据准确性。

系统提供全天24h PM2.5实时监测数据。

2 结果与讨论
2.1 PM2.5全年小时浓度、日均浓度变化规律
图1给出了16个城市2016年PM2.5浓度年均小时变化曲线。

16个城市PM2.5
浓度从0点到24点平均值在19.95～30.72μg/m3；最高浓度出现在白天11点，30.72μg/m3；次高点为夜间23点，30.18μg/m3；最低为白天17点，
19.95μg/m3。

10～20μg/m3仅有17点这个时段；20～30μg/m3有20个时段，即：00、01、02、03、04、05、06、07、08、09、10、12、13、14、15、16、18、19、20、21点，占全天的83%，按气象行业白天和夜间的划分法，白天占55%，夜晚占45%； 30～40 μg/m3有11、22、23点3个时段，占全天的13%，其中夜间占67%。

2016年云南全省PM2.5日均浓度为26.0μg/m3，日均最高浓度为130.0μg/m3，PM2.5质量浓度日变化起伏明显。

各个城市没有统一的变化规律，但从整体趋势
分析可知，16个城市的PM2.5日均值浓度在1—3月明显高于其他月份，大部分城市在6月和9月处于全年最低水平。

从云南省气象特征分析可知，6—11月是
云南地区的多雨季节，雨量充沛，雨水冲刷作用能够降低大气中PM2.5含量，导
致这段时间整体PM2.5浓度水平不高。

另一方面，春、冬季干燥少雨，风速相对
较高，属建筑施工集中的季节，可能对1—3月云南大部分地区大气PM2.5有显
著贡献。

2.2 PM2.5月均浓度时空分布
图2给出了云南16个城市2016年PM2.5浓度的月均值变化曲线。

1—12月的
全省月平均值为14.7～37.9 μg/m3，最高浓度在3月为37.9 μg/m3，最低在7
月为14.7 μg/m3。

PM2.5月均浓度在10～20 μg/m3的月份有6月、7月和8月；在20～30 μg/m3的月份有5月、10月、11月和12月；浓度范围最高的是30～40 μg/m3，出现在1月、2月、3月和4月，占全年月份的33%。

对PM2.5月均浓度最高的1—4月的空间分布分析如下：
1月PM2.5浓度最高为芒市48.6 μg/m3，最低为香格里拉17.0 μg/m3；浓度范
围在10～20 μg/m3的有香格里拉和丽江；在20～30 μg/m3的有大理、怒江、普洱、玉溪、楚雄、曲靖6个城市；在30～40 μg/m3的有昆明、景洪、文山3
个城市；浓度范围最高为40～50 μg/m3，有昭通、红河、保山、芒市。

2月PM2.5浓度最高为芒市59.0 μg/m3，最低为香格里拉16.0 μg/m3；浓度范围在10～20 μg/m3的仅有香格里拉；在20～30 μg/m3的仅有丽江市；在
30～40μg/m3的有楚雄、普洱、大理、玉溪、景洪、怒江、保山、昆明8个城市；在40～50μg/m3的有曲靖、文山、临沧、昭通、红河5个城市；在50～
60μg/m3的有芒市。

3月PM2.5浓度最高为红河61.0 μg/m3，最低为香格里拉15.0 μg/m3；浓度范围在10～20 μg/m3的有香格里拉和丽江；在20～30 μg/m3的仅有怒江和保山2个城市；在30～40 μg/m3的有大理、楚雄、玉溪、昆明、昭通5个城市；在40～50 μg/m3的有曲靖、普洱、文山、临沧4个城市；在50 ～60 μg/m3的有芒市、景洪；在60 ～70 μg/m3的仅有红河1个城市。

4月PM2.5浓度最高为红河65.0 μg/m3，最低为香格里拉15.0 μg/m3；浓度范围在10～20μg/m3的有香格里拉、丽江和怒江3个城市；在20～30 μg/m3的
有保山、大理、昭通、楚雄4个城市；在30～40μg/m3的有昆明、玉溪、曲靖、芒市 4个城市；在40～50 μg/m3的有普洱、临沧、文山3个城市；在50 ～60 μg/m3的有景洪1个城市；在60 ～70 μg/m3的仅有红河1个城市。

从全年看，月均浓度在全省16个城市中最高为4月红河的65.0 μg/m3，最低为
6月景洪的8.5 μg/m3；红河有8个月为全省最高，占全年的67%，昭通和芒市
各占2个月。

香格里拉共5个月为全省最低，占全年的42%，景洪有3个月为全省最低，保山和丽江各2个月。

从区域看，在月均值最高的3月，滇西北最低，平均值为22.3 μg/m3；其次为滇中的35.4 μg/m3；接下来是滇东北的38.6 μg/m3和滇西南的45.5μg/m3，最
高为滇东南的53.1μg/m3。

2.3 PM2.5季度平均浓度时空分布
全省 16个城市全年四个季度的平均值为19.3～35.4 μg/m3，一到四季度浓度分别为35.4 μg/m3、24.5 μg/m3、19.3 μg/m3、24.8μg/m3。

一季度最高，可能与扩散条件差和施工高峰期有关；二季度开始下降；三季度最低，可能因为系云南雨季，与雨水冲刷洗涤有关；四季度开始上升。

全年季度平均最高值为一季度芒市的53 μg/m3，最低出现在三季度保山10.7 μg/m3。

从最高的一季度空间分布看，一季度最高值为53 μg/m3，出现在芒市，最低为16μg/m3，出现在香格里拉市。

一季度在10～20 μg/m3的有香格里拉和丽江；在20～30 μg/m3的有大理和怒江；在30～40μg/m3的有楚雄、普洱、玉溪、昆明、曲靖、保山6个城市；在40～50 μg/m3的有文山、临沧、景洪、昭通4个城市；超过50 μg/m3的有红河、芒市。

从区域看，在浓度最高的一季度，滇西北最低，平均值为20.6 μg/m3；其次为滇中的33.2 μg/m3；接下来是滇东北的38.9 μg/m3和滇西南的41.2 μg/m3，最高为滇东南的45.5 μg/m3。

2.4 PM2.5年均浓度时空分布
全省16个州市PM2.5年均浓度26.0 μg/m3，最高为红河43.8 μg/m3，最低为大理12.0 μg/m3；在10～20 μg/m3的有香格里拉15.3 μg/m3和丽江15.6 μg/m3；在20～30 μg/m3的有8个城市，怒江20.6 μg/m3，保山21.5
μg/m3，楚雄22.2 μg/m3，普洱23.8 μg/m3，玉溪24.8 μg/m3，景洪26.4 μg/m3，临沧27.3 μg/m3，昆明28.1 μg/m3；在30～40 μg/m3的有文山、昭通、曲靖、芒市4个州市；浓度超过40μg/m3的为红河州。

从区域看，滇西北最低，平均为15.9 μg/m3；滇中次之，为25.0 μg/m3；随后
为滇西南的26.1 μg/m3，滇东北的31.5 μg/m3；最高是滇东南的37 μg/m3。

2.5 大气污染物相关性分析
城市大气中细颗粒一方面来源于人类或自然排放的一次来源，如化石燃料的燃烧、烹饪油烟、化工过程、沙尘暴、火山喷发或海洋飞沫等，另一方面来源于大气光化学反应形成的二次颗粒物[9,10]。

从整体来说，在城市中大气污染物主要来自于人类一次排放源，PM2.5主要来自化石燃料燃烧源及二次大气反应生成。

PM10的
来源除此之外，来自扬尘源比例也较高。

研究PM2.5和其他污染物之间的相关性
有助于理解大气PM2.5的来源，本文仅通过收集环境空气质量数据初步分析污染
物来源贡献。

表1给出了2016年云南16个城市PM10、CO、NO2、O3、SO2和PM2.5日
均值浓度之间的相关性数据。

昆明市大气PM10和PM2.5相关性较好(R为0.86)，来源具有一致性。

可以看出PM2.5与SO2相关性较弱，而PM2.5与CO和NO2的相关系数为0.49，存在一定相关性。

PM10与CO、NO2和SO2三者相关性分别为0.54、0.72、0.50，表明颗粒物来源与这些污染物存在共同来源的可能性较大。

一般认为SO2主要来自燃煤排放，CO和NO2除了燃煤排放还来自机动车尾气或生物质燃烧源排放。

因此，可以推断昆明市大气PM10燃煤和汽车尾气贡献
较大，而PM2.5与SO2较弱的相关性表明，PM2.5受工业燃煤影响不突出，从
而推断机动车尾气是昆明城市大气PM2.5的主要来源。

云南省类似的城市还有曲靖、保山、芒市、普洱等，但后3个城市因车辆保有量不大，也存在生物质燃烧
贡献突出的可能性。

楚雄市大气PM2.5与NO2和SO2均有较好的相关性，而SO2主要来自燃煤排放，说明该地区PM2.5燃煤的贡献较大，类似城市有玉溪和昭通市，有所不同的
是玉溪市钢铁行业的排放物CO与其他污染物相关性也很高，说明了以CO排放为显著特征的钢铁行业对玉溪城市大气环境有较大影响。

红河州大气中PM10和
PM2.5均与CO和NO2存在较好的相关性而与SO2相关性较差，说明燃煤贡献
不是PM10和PM2.5的主要来源，而红河州大量存在的有色电解冶炼行业企业，及机动车尾气排放大量的CO和NO2可能是该地区大气PM2.5的主要污染来源。

大理市各种污染物除了PM10和PM2.5相关性较明显外，其他污染物无明显相关性，表明污染物浓度较低的大理地区无明显的燃煤和机动车尾气排放贡献。

类似情况的城市还有丽江、怒江和迪庆州。

临沧和文山等地区大气PM2.5仅与PM10和O3相关性显著，而与其他污染物无明显的相关性。

表明这些区域是以大气光化学反应主导生成PM2.5为显著特征的
城市。

另外，景洪地区PM2.5与PM10、CO、NO2、O3相关性显著，而与SO2相关
性较差，说明此区域没有明显的燃煤源贡献，而与其他污染物较好的相关性又说明来源的一致性。

景洪空气质量较好，污染物背景浓度对此地区影响较大，因此远距离传输源贡献以及可能的本地生物质燃烧是景洪大气PM2.5来源的显著特征。

表1 云南城市大气PM2.5与其他污染物相关性(R)昆明
SO2NO2PM10COO3PM2.5怒江
SO2NO2PM10COO3PM2.5SO21.000.390.500.220.310.35SO21.000.210.100. 060.040.11NO21.000.720.21-0.080.49NO21.000.360.49-
0.230.28PM101.000.540.260.86PM101.000.080.280.90CO1.000.210.49CO1.0 0-0.320.08O31.000.31O31.000.16PM2.51.00PM2.51.00保山
SO2NO2PM10COO3PM2.5曲靖
SO2NO2PM10COO3PM2.5SO21.000.140.290.030.210.11SO21.000.220.390. 140.130.35NO21.000.550.360.190.72NO21.000.530.40-
0.090.56PM101.000.200.580.77PM101.000.260.340.90CO1.000.060.42CO1.0 0-0.280.42O31.000.37O31.000.13PM2.51.00PM2.51.00楚雄
SO2NO2PM10COO3PM2.5普洱
SO2NO2PM10COO3PM2.5SO21.000.720.630.340.330.59SO21.000.310.18-0.100.200.14NO21.000.790.370.460.73NO21.000.850.410.670.78PM101.000 .330.570.95PM101.000.400.780.94CO1.00-
0.230.39CO1.000.230.44O31.000.51O31.000.71PM2.51.00PM2.51.00大理SO2NO2PM10COO3PM2.5文山
SO2NO2PM10COO3PM2.5SO21.000.420.480.420.330.23SO21.000.480.180. 00-0.050.05NO21.000.230.360.110.18NO21.000.460.190.150.31PM101.00-0.060.650.81PM101.000.360.670.93CO1.00-0.17-
0.09CO1.000.100.44O31.000.40O31.000.63PM2.51.00PM2.51.00芒市
SO2NO2PM10COO3PM2.5景洪SO2NO2PM10COO3PM2.5SO21.00-0.42-0.28-0.24-0.34-
0.22SO21.000.300.370.300.270.43NO21.000.890.690.510.79NO21.000.910.7 90.750.86PM101.000.690.540.91PM101.000.760.840.95CO1.000.240.68CO1. 000.520.74O31.000.35O31.000.75PM2.51.00PM2.51.00香格里拉
SO2NO2PM10COO3PM2.5玉溪
SO2NO2PM10COO3PM2.5SO21.000.130.280.260.300.10SO21.000.740.570. 580.480.35NO21.000.350.470.310.04NO21.000.640.580.290.49PM101.000.5 60.440.23PM101.000.690.530.92CO1.000.280.27CO1.000.490.57O31.000.09 O31.000.35PM2.51.00PM2.51.00红河SO2NO2PM10COO3PM2.5昭通
SO2NO2PM10COO3PM2.5SO21.000.590.410.600.050.35SO21.000.560.550. 620.010.58NO21.000.610.610.110.54NO21.000.590.57-
0.300.59PM101.000.590.610.92PM101.000.380.200.91CO1.000.110.68CO1.0 0-0.150.45O31.000.51O31.000.08PM2.51.00PM2.51.00丽江
SO2NO2PM10COO3PM2.5临沧SO2NO2PM10COO3PM2.5SO21.000.12-
0.050.010.11-0.20SO21.000.140.100.150.100.00NO21.000.110.080.18-
0.22NO21.000.500.040.450.36PM101.000.210.250.60PM101.000.080.610.90 CO1.000.120.20CO1.000.080.14O31.00-
0.02O31.000.53PM2.51.00PM2.51.00
3 结论
(1)对云南40个监测点位PM2.5的观测分析发现，2016年云南16个州市政府所在地城市的PM2.5年均浓度为26.0 μg/m3，相比2015年有所降低；16个城市大气PM2.5年均浓度最高是红河州，达到43.8 μg/m3，最低为大理的12.0
μg/m3；从区域看，全省五个区域年平均值排列为滇东南>滇东北>滇西南>滇中>滇西北。

(2)2016年云南16个城市大气PM2.5季平均浓度在一季度最高，为35.4 μg/m3，三季度平均浓度最低，为19.3 μg/m3。

全年最高季度平均值出现在一季度的芒市，最低出现在三季度的保山；从最高的一季度看，全省五个区域平均值排列为滇东南>滇西南>滇东北>滇中>滇西北。

(3)2016年云南16个城市大气PM2.5月平均浓度最高在3月，为37.9 μg/m3，最低在7月，为14.7 μg/m3；红河有8个月为全省最高，占全年的67%，昭通
和芒市各占2个月。

香格里拉共5个月为全省最低，占全年的42%，景洪有3个月为全省最低，保山和丽江各2个月。

从区域看，在月均值最高的3月，全省五
个区域月平均值排列为滇东南>滇西南>滇东北>滇中>滇西北。

(4)相关性研究初步表明，2016年云南省16个城市大气PM2.5来源有较大差异。

昆明来自汽车尾气和道路尘的来源贡献较大，云南省类似的城市还有曲靖、保山、芒市、普洱等城市，但后3个城市因车辆保有量不大，也存在生物质燃烧贡献突
出的可能性。

楚雄、玉溪和昭通市PM2.5来自工业燃煤的来源贡献较大。

红河州
大气PM2.5可能受有色行业电解冶炼和机动车尾气的综合排放影响。

大理、丽江、怒江和香格里拉州PM2.5浓度较低，无明显污染物来源。

临沧、普洱和文山等地
区大气PM2.5大气光化学反应主导生成贡献较显著。

另外，景洪PM2.5与
PM10、CO、NO2、O3相关性显著而与SO2相关性较差，说明此区域没有明显的燃煤工业源贡献，而可能与本地生物质燃烧及外来传输贡献有关。

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