南昌市大气污染主要参数浓度昼夜分布特征

秦 文 ，刘小真

（1.江西省南昌市环境监测站，江西 南 昌330038；2.南昌大学 资 源环境与化工学院，江西 南 昌330047）

1 引言

城市空气污染引起健康的问题越来越集中于可吸入肺颗粒物，即细颗粒物又称细粒、细颗粒（粒径在2.5 μm 以下的颗粒物，PM2.5）、NOx及 O3等物质上［1～3］。PM2.5对重金属以及气态污染物等有明显的吸附作用，对污染物有明显的富集作用，同时还可成为病毒和细菌的载体，为呼吸道传染病推波助澜，对人体健康产生极大危害，且其在大气中的停留时间长、输送距离远。PM2.5易引发变异性结膜炎，对人体呼吸系统、心血管系统、免疫系统、生殖系统、神经系统和遗传系统产生有害影响［4～6］。随着社会经济快速发展，我国环境空气污染特征发生显著变化，PM2.5引起的区域性大气污染问题日趋严重。

各国陆续开展了PM2.5自动监测（主要有β射线法、振荡天平法和光散射法等）［7］、源解析［8］、成份分析［9］及其卫星遥感、激光雷达［10，11］等监测技术的研究。2011年1月1日环境保护部发布的《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》开始实施，首次对PM2.5的测定进行了规范。2011年底，环境保护部通过了新修订的《环境空气质量标准》。2012年1月，这一标准正式公布，PM2.5第一次被纳入国家标准。2012年2月，国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5监测指标，其中规定二级浓度限值：年均值为35μg／m3，日均值为75μg／m3。这标志着我国将逐步开展对PM2.5的监测。南昌市2013年1月开始按照新标准于9个自动监测点对城市空气质量进行监测。

大气污染特征阶段性研究的较多，如2008年奥运会期间华北大气污染本底［12］，2009年8～9月成都市大气颗粒物污染［13］，北京市冬季 PM2.5污染水平［14］，兰州市采暖期 PM2.5污染水平［15］。在 PM10、PM2.5浓度的影响因素研究中，气象条件及地理因素如污染源一样起着重要的作用［16，17］。伦敦PM10的浓度与风向轨道密切相关，PM10的浓度在东南方向出现峰值［16］。Liu Xiaozhen进一步的研究表明，PM10中的离子浓度在风向轨道分布上不一致，提示局部污染源的影响起着重要作用［18］。

本研究力求避开各种影响因素，以2013年昼夜之间各个时间段的均值来探讨南昌市大气污染情况，可作为南昌市大气污染的本地值，为相关研究及大气污染防治作参照。

2 材料与方法

本研究资料来源于南昌市环境监测站的9个空气自动监测点，其中监测点“武术学校”位于城郊梅岭风景区，为对照点，不参与全市日均值评价，其它城区8个监测点的均值代表南昌市大气污染情况。

南昌市空气自动监测系统由9个子站、1个中心控制室组成，是国家环境空气监测网的一部分。9个子站所有点位通过优化布点选定，经国家认可，具有较好的代表性，基本可以满足对南昌城市环境空气质量进行总体评价 的 要 求，监 测 项 目 有：SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5、气象五参数，同时各子站全部增加城市摄影系统和数据传输与网络化质控平台软硬件系统，PM2.5测定分析方法为动态加热β射线法。9个空气自动监测子站，确保了该市日后空气自动监测数据的连续性和数据统计的有效性规定要求。监测数据按时间段3：00～6：00、7：00～9：00、9：00～11：00、12：00～14：00、17：00～19：00、19：00～21：00、22：00～2：00整理。数据分析按年均值及时段年均值进行，探讨区域大气污染的本底情况。

3 结果与分析

从表1可以看出，年均值 NO2（40.54±6.34μg／m3），NOX（49.81±7.96μg／m3）接近国家环境空气质量二级标准，PM10、PM2.5均未达到国家环境空气质量二级标准（PM10为70μg／m3，PM2.5为35μg／m3）。其它参数均在国家环境空气质量二级标准以内；表明南昌市环境空气污染以颗粒物及细颗粒物污染为主，PM2.5占PM10的比例为59.77%。

从表2大气监测指标时间段的分布情况可以看出，有时间段分布特征。SO2在7：00～9：00时间段最高，提示与早晨居民生活燃煤做饭有关，加上早上温度低近地面污染物不易扩散。

从NO－NO2－NOx的数据可以看出，在时间段7：00～9：00、19：00～21：00出现两个峰值，与早上、晚上上下班高峰机动车尾气排放有关，符合城市居民生活与工作运行的基本特征。CO达到国家环境空气质量一级标准，除19：00～21：00出现小峰值外，基本波动不大。

表1 2013年南昌市大气监测指标基本情况 μg／m3

表2 2013年南昌市大气监测指标时间段的分布情况 μg／m3

O3浓度在中午时分较高（77.08±5.96μg／m3），9：00～19：00之间浓度明显高于其它时间段，与南方城市白天阳光充足，紫外线照射有关。各时段PM10、PM2.5浓度均未达到国家环境空气质量二级标准，以19：00～2：00时间段较高，提示白天人们的出行及生产活动给空气环境带来较大颗粒物的污染，白天颗粒物污染因人为的搅动（如汽车的扬尘）及温度较高加速了颗粒物在空气中扩散；夜间，随着温度下降，细小颗粒物的凝聚及重力沉降，导致近地面颗粒物浓度的升高。南昌市空气各时段 PM2.5占 PM10的 比例为 58.59% ～61.55%，PM2.5、PM10之 间 有 较 好 的 相 关 性，Y＝0.4933X＋12.233，R＝0.9269，R2＝0.8591，P＝0.003＜0.01，差异有极显著意义。

表3 2013年南昌市对照点大气监测指标基本情况 μg／m3

对照点离市中心大约20 km，是南昌市的旅游景点。从表3可以看出，PM10除夜间及早晨基本达到国家环境空气质量二级标准外，其他时间段超出二级标准；各时间段PM2.5均未达到国家环境空气质量二级标准，表明南昌市及其周边环境空气污染，以及对照点当地居民的生活活动及本地、外来车辆的扬尘对其有较大影响。其他参数SO2、NOx、O3、CO等参数均在国家环境空气质量一级标准以内。比较表2、表3可以看出，

图1 PM2.5与PM10的关系研究

除7：00～9：00时间段南昌市 PM2.5／PM10的比值略大于对照区外（0.74%），其它各个时间段 PM2.5／PM10的比值均低于对照区（0.05%～3.66%），进一步表明7：00～9：00时间段居民的出行、道路扬尘等对城区PM2.5的污染有较大贡献。

4 结论

南昌市PM10、PM2.5均未达到国家环境空气质量二级标准；其它参数接近或在国家环境空气质量二级标准以内；表明南昌市环境空气污染以颗粒物及细颗粒物污染为主，PM10、PM2.5之间有较好的相关性。大气监测指标有较明显的时间段分布特征，SO2在7：00～9：00时间段最高；NOx的污染与机动车尾气排放有关，在时间段7：00～9：00、19：00～21：00出现两个峰值，以上符合城市居民生活、出行与工作运行的基本特征。

O3浓度在中午时分出现峰值（77.08±5.96 μg／m3），与白天阳光紫外线照射有关。PM10、PM2.5浓度以19：00～2：00时间段较高，源于夜间温度低，细小颗粒物的凝聚及重力沉降，导致近地面颗粒物浓度的升高。值得一提的是，远离市区的对照点PM10、PM2.5浓度也未达到国家环境空气质量二级标准，大气污染防治不能仅局限于城市，要更大尺度、多角度地采取防控措施。

［1］Tomohiro Kyotani，Masaaki Iwatsuki.Characterization of Soluble and Insoluble Components in PM2.5and PM10fractions of Airborne Particulate Matter in Kofu City，Japan［J］.Atmospheric Environment，2002（36）：639～649.

［2］John L.Durant，Rob Beelen，Marloes Eeftens，et al.Comparison of ambient airborne PM2.5，PM2.5absorbance and nitrogen d7ioxide ratios measured in 1999 and 2009 in three areas in Europe［J］.Science of the Total Environment，2014（487）：290～298.

［3］Hoek G，Krishnan RM，Beelen R，et al.Long－term air pollution exposure and cardio－respiratory mortality：a review［J］.Environ Health，2013（12）：43.

［4］Tatsuya Mimura，Takamichi Ichinose，Satoru Yamagami，et al.Airborne particulate matter（PM2.5）and the prevalence of allergic conjunctivitis in Japan［J］.Science of the Total Environment，2014（487）：493～499.

［5］Chang C J，Yang H H，Chang C A，et al.Relationship between air pollution and outpatient visits for nonspecific conjunctivitis［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2012（53）：429～433.

［6］Fujishima H，Satake Y，Okada N，et al.Effects of diesel exhaust particles on primary cultured healthy human conjunctival epithelium［J］.Ann Alergy Asthma Immunol，2013（110）：39～43.

［7］崔延青，王春迎，尚永昌.大气细粒子（PM2.5）监测技术进展［J］.中国环保产业，2012（4）：8～13.

［8］成海容，王祖武，冯家良，等.武汉市城区大气PM2.5的碳组分与源解析［J］.生态环境学报，2012，21（9）：1574～1579.

［9］Jianfeng Li，Yu Song，Yi Mao，et al.Chemical characteristics and source apportionment of PM2.5during the harvest season in eastern China’s agricultural regions［J］.Atmospheric Environment，2014（92）：442～448.

［10］周 碧，张 镭，曹贤洁，等.利用激光雷达资料分析兰州远郊气溶胶光学特性［J］.高原气象，2011，30（4）：1011～1017.

［11］李 倩，李成才，王烨芳，等.利用激光雷达和卫星遥感获得城市地面大气悬浮颗粒物浓度分布［J］.北京大学学报：自然科学版，2013，49（4）：673～682.

［12］吴 丹，辛金元，孙 扬，等.2008年奥运期间华北区域大气污染物本底浓度变化与分析［J］.环境科学，2010，31（5）：1130～1138.

［13］邓利群，钱 骏，廖瑞雪，等.2009年8～9月成都市颗粒物污染及其与气象条件的关系［J］.中国环境科学，2012，32（8）：1433～1438.

［14］贾予平，张 屹，赵 锐，等.北京市冬季公共场所室内PM2.5污染水平及影响因素［J］.环境与健康杂志，2014，31（3）：262～263.

［15］范德龙，曹素珍，张亚群，等.兰州市采暖期居民室内PM2.5污染水平初步研究［J］.环境与健康杂志，2014，31（3）：232～234.

［16］Steve Smith，F.Trevor Stribley，Peter Milligan，et al.Factors influenncing Measurements of PM10during 1995～1997 in London［J］.Atmospheric Environment，2001（35）：4651～4662.

［17］Richard L.Poirot，Paul R.Wishinski，Philip K.Hopke，et al.Polissar.Comparative Application of Multiple Receptor Methods to Identify Aerosol Sources in Northern Vermont［J］.Environmental Science Technology，2001（35）：4622～4636.

［18］Xiaozhen Liu，Steve Smith.Effects of trajectory wind direction on ion concentration of PM10［J］.Biomedical and Environmental Sciences，2006，19（4）：262～267.