贵阳市大气污染物浓度特征及降水的清除作用

第39卷第1期2019年3月高原山地气象研究Plateau and Mountain Meteorology Research

Vol.39No.1Mar.2019

收稿日期:2019-2-1

资助项目:中国气象局气候变化专项 西南区域气候变化评估报告(CCSF201823),贵州省科技支撑计划项目 贵州空气质量及空气污染气象条件预报技术研究(黔科合支撑[2018]2779)

作者简介:吴战平,正研高工,主要从事气候与气候变化及应用气象研究工作㊂E -mail:wuzp1019@

文章编号:1674-2184(2019)01-0041-07

贵阳市大气污染物浓度特征及降水的清除作用

吴战平1,王㊀烁2,宋㊀丹3,白㊀慧2,李慧璇4

(1.贵州省山地环境气候研究所,贵阳㊀550002;2.贵州省气候中心,贵阳㊀550002;

3.贵州省气象服务中心,贵阳㊀550002;

4.贵州省生态气象和卫星遥感中心,贵阳㊀550002)

摘要:本文利用2013年1月1日~2015年6月30日贵阳市9个环境监测站的6种主要大气污染物(SO 2㊁NO 2㊁O 3㊁PM 10㊁CO㊁PM 2.5)监测数据,分析了贵阳市主要大气污染物的年变化㊁日变化特征及降水对首要污染物浓度变化的影响㊂发现SO 2㊁NO 2㊁PM 10㊁CO㊁PM 2.5浓度为单谷型年变化,夏季浓度最低,冬季浓度最高;O 3浓度为双峰型年变化,4㊁10月分别有两个极大值㊁11~2月与7月分别为两个极小值;SO 2㊁NO 2㊁PM 10㊁CO㊁PM 2.5浓度日变化呈双峰型特征;O 3浓度日变化为单峰型特征;郊区SO 2㊁NO 2㊁PM 10㊁CO㊁PM 2.5日平均浓度低于市区,而郊区O 3日平均浓度高于市区㊂降水对O 3的湿清除效果不好,对其余大气污染物的湿清除效果较好,尤其夜间降水对颗粒污染物(PM 2.5㊁PM 10)的清除效果优于白天降水,但会使O 3浓度明显上升㊂

关键词:贵阳;大气污染;浓度特征;湿清除

中图分类号:P427.2㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀㊀㊀㊀doi :10.3969/j.issn.1674-2184.2019.01.007

引言

近年来,随着各地城市化不断推进,城市快速发展的同时能源消耗也大大增加,由此引发的环境问题日益凸显,在诸多环境问题中,大气污染最为人们所关注㊂一方面,大气污染物种类的日益增多与浓度的不断攀升,对人类健康造成了极大威胁,研究表明我国大气细颗粒物(PM 2.5)污染是排名第4的健康危险因素,2010年我国约有124万居民死亡与PM 2.5污染相关[1],大气污染造成了人群健康寿命的损失与疾病负担的明显增加[2]㊂另一方面,大气污染对农业生产也有重大影响,如近地面大气中高浓度的O 3会影响植物生长,导致农作物减产[3]㊂此外,污染问题对生态环境造成了不可忽视的负面效应,由此带来的经济损失制约了城市发展与公众生活质量的提高[4,5],近年来我国政府为大气污染防治更是投入了大量人力财力㊂

我国大气污染的高发区域主要集中在京津冀㊁长三角㊁珠三角㊁成渝㊁中原腹地㊁长株潭等[6]㊂大气污染物的产生㊁形成㊁传播㊁扩散㊁转化㊁沉降等过程极其复杂[7],由于受排放源㊁气象㊁地形㊁下垫面等因素的影响,每个区域

的大气污染都存在不同程度的差异特征㊂为了认识我国主要城市大气污染现状,国内已开展了较多针对上述地区大气污染物浓度特征及与气象要素关系[8

-12]

及大气

污染过程与气象条件关系的研究[13,14]㊂对贵阳市大气污染物特征分析的研究目前较少,舒卓智等分析了贵阳市近4a 大气污染物日㊁月际㊁年际变化特征,发现颗粒物和SO 2㊁NO 2㊁CO 浓度水平表现为工业区>居民区>郊区,O 3浓度呈现为郊区>居民区>工业区的特征[15];尚媛媛等分析了贵阳市PM 2.5分布特征及气象条件的影响,

发现PM 2.5浓度与太阳辐射㊁日照时数㊁气压呈显著正相关,与降水㊁相对湿度㊁风速㊁气温呈显著负相关[16];段莹等发现贵阳市不同等级降水对PM 2.5的湿清除效果有一定差异[17]㊂结合贵阳市的夜雨特征,本文在分析主要大气污染物特征差异的基础上,进一步分析了降水㊁非降水及夜雨㊁非夜雨条件下污染物的浓度变化,以定量研究贵阳市降水对主要污染物的湿清除效果㊂

1　资料方法

数据主要有贵阳市环境监测中心站的大气污染物浓

42㊀高原山地气象研究第39卷

度监测数据和贵阳市国家基本气象站的降水观测数据㊂贵阳市环境监测中心站提供了6种主要大气污染物(SO 2㊁NO 2㊁O 3㊁PM 10㊁CO㊁PM 2.5)质量浓度逐时监测数据,包括9个监测站点(乌当站㊁金阳新区站㊁马鞍山站㊁

鸿边门站㊁市环保站㊁冶金厅站㊁小河站㊁花溪站㊁桐木岭站),贵阳市国家基本气象站提供了逐时降水资料㊂如图1所示,环境监测站分布于主城区(云岩区㊁南明区),北郊(乌当区)㊁南郊(花溪区)及城西(观山湖区),气象站位于主城区(云岩区)㊂所有数据时间范围均为2013年1月1日~2015年6月30日㊂

其中日资料的时间范围为前日21:00~当日20:00,夜间和白天的时间范围分别为前日21:00~当日08:00㊁当日09:00~当日

20:00㊂

图1㊀贵阳市环境监测站及气象站分布示意

2㊀结果及分析

2.1㊀污染物浓度的月变化

图2为贵阳市6种大气污染物浓度的月变化,其中SO 2㊁NO 2㊁PM 10㊁CO㊁PM 2.5浓度均为单谷型特征,浓度最小值出现在7月,最大值集中出现在12~1月,引起这5种污染物浓度变化单谷型特征的原因一方面是SO 2㊁NO 2㊁PM 10㊁CO㊁PM 2.5具有同源性[18],另一方面夏季降水较多㊁强度较大,对污染物清除作用最好,而贵阳冬季常年受准静止锋影响,连续阴天过程不利于颗粒污染物

(PM 10㊁PM 2.5)扩散,加上冬季采暖大量化石燃料的燃烧增加了CO㊁SO 2等污染物的排放量,因此冬季污染物浓度值最高,夏季最低㊂总体来说,O 3的浓度月变化呈现出双峰型特征,在4月㊁10月分别出现两个极大值,在11~2月㊁7月分别为浓度两个极小值㊂O 3的生成主要受

太阳辐射和气温影响,太阳辐射强㊁气温高时,光化学反应强烈,对应O 3地表浓度大[3],统计同期贵阳市月平均日照时数及月降水量发现日照的月变化也表现为类似双峰型特征,降水则为单峰型月变化(图略),因此4㊁10月日照时数较多,且同期降水量较少,导致O 3能大量积累[19],而7月日照时数多,但同时降水量也多,尽管7月气温最高,但较多的降水减弱了光化学反应,导致O 3浓度降低,冬季因气温最低且日照最少,从而不利于O 3生成和累积,其浓度最低

㊂

图2㊀贵阳市大气污染物平均浓度月变化(a ~f

分别为:SO 2㊁CO ㊁NO 2㊁O 3㊁PM 10㊁PM 2.5)

2.2㊀污染物浓度的日变化

图3给出了2013年1月1日~2015年6月30日期

间贵阳市9个监测站点及贵阳市平均的污染物(SO 2㊁NO 2㊁O 3㊁PM 10㊁CO㊁PM 2.5)浓度日变化情况㊂发现各监测站点SO 2浓度的日变化具有一定差异,其中金阳新区㊁马鞍山㊁乌当区三个监测站点为单峰型,白天时段浓度高于夜间,其余各监测点为双峰型,SO 2浓度从07:00开始累积上升,第一峰值出现在10:00~11:00,第二峰值出现在20:00~21:00㊂NO 2㊁PM 10㊁CO㊁PM 2.5的浓度日变化特征相似,均为双峰型特征,两个峰值分别出现在08:00~