上海市PM2.5浓度变化特征及其对气象变化的响应研究

85上海市PM2.5浓度变化特征及其对气象变化的响应研究

孙嘉文

方海羽

201821）

（上海交通大学附属中学嘉定分校，上海

摘要：该文通过统计2014年1月至2016年12月上海市PM2.5质量浓度的日观测数据，对上海市PM2.5浓度变

化特征及其对气候变化的响应进行了分析。结果表明：（1）PM2.5浓度最高的季节是冬季、最低的季节是夏季；（2）PM2.5月均浓度变化，1月份超标严重，8月份最低。通过月距平分析，6月至10月距平值为负，空气PM2.5月平均浓度达标；（3）PM2.5浓度与最高温度、最低温度、降水量、相对湿度均成负相关性关系。关键词：PM2.5；浓度变化；气象因素；上海市中图分类号X831文献标识码A文章编号1007-7731（2017）21-0085-02

VariationCharacteristicsofPM2.5LevelsandtheInfluenceofMeteorologicalConditionsinShanghai

SunJiawenetal.

（HighSchoolAffiliatedtoShanghaiJiaoTongUniversity，JiadingCampus，Shanghai201821，China）Abstract：DataofParticulatematter（PM2.5）inShanghaicityfromJanuary2014toDecember2016wereusedtostudytheChangecharacteristicsandtheirinfluencingfactors.Theeffectsoftemperature，relativehumidityandRain⁃fallwereincluded.TheresultsshowedthattheseasonalvariationofPM2.5concentrationwassignificant，thehighestconcentrationiswinterandthelowestissummer.ThemonthlyaveragePM2.5concentrationreachedthemaximuminJanuary，andtheminimuminAugust.AnomaliesvalueisnegativefromJunetoOctober，monthlyaverageconcentra⁃tionreachedtheclassofthenationalairqualitystandard.Furtheranalysisrelatedtometeorologicalelementsfoundthatthetemperature，relativehumidityandrainfallisnegativelycorrelatedwithPM2.5concentration.Keywords：PM2.5；Thelevelofconcentration；Meteorologicalconditions；Shanghai近年来，随着城市化进程的加快，空气污染成为城市发展面对的现实情况，空气主要污染物主要为可吸入颗粒物，特别是PM2.5（指空气中微粒的直径≤2.5μm，这种微粒可以直接进入肺部），不但造成雾霾天气，还引起严重的健康问题，包括心血管疾病、呼吸道疾病率、肺病以及儿童的哮喘发病率的增加［1-2］。因此，对PM2.5问题已成为及社会各界关注的问题。

作为中国经济最发达的城市之一的上海，因为空气中PM2.5浓度增加，发生雾霾天气次数增加，这不但对上海交通、城市建设等社会发展造成负面影响，而且也不污染进行了相关研究，并取得了一定的成果。例如：通过对上海工业污染源的研究，进行了PM2.5工业源谱的测险评估进行了研究［4-8］；针对PM2.5持续重污染过程，采用揭示上海市空气污染现状，构建空气污染评价体系，以及减轻空气污染造成的市民健康、社会经济运行的负面影响做出有益的研究。然而，单独针对造成雾霾天气的大气颗粒物PM2.5浓度的时间变化特征及与气象变化对

作者简介：孙嘉文（2000—），男，安徽砀山人。

收稿日期：2017-09-14

PM2.5浓度影响尚需进一步研究。本文主要通过对PM2.5浓度的时间变化特征分析，并通过与最高温度、最低温度、降水、相对湿度进行相关分析，以对上海市PM2.5浓度减缓提供科学帮助。

时间序列变化特征进行研究，为上海市空气污染控制、

1

1.1

材料与方法

数据来源

环境监测总站。气象数据来自国家气象局。本研究的时气环境中的PM2.5发布的数据，数据为日数据。1.2

数据处理

PM2.5浓度的监测数据主要来自中国国家

间为2014年1月1日至2016年12月31日时间段内对大

PM2.5收集数据即为PM2.5的日均值，再根

利于市民的身体健康。已有相关学者对上海市的空气

据所得的日均值求得月均值，根据月均值求得季均值。3—5月设为春季，6—8月设为夏季，9—10月设为秋季，12月及次年1至2月为冬季。鉴于我国空气质量标准关于PM2.5，只设有日及年标准。为研究需要，本文参考相关文献［10］，运用公式（1），计算出月、季标准值。

C1=æT2ö

C2èT1ø

a

定［3］；对上海市PM2.5的浓度分布、污染物来源及健康风大气化学模式进行模拟研究等［9］。相关学者的研究，为

（1）

日；T1设为1日。将PM2.5的日标准值、年标准值代入（1）

式中：C1为年国家标准，C2为日国家标准，T2为365

86式中，计算出a=-0.131。再分别带入月、季的天数，可推出PM2.5月质量限值为48.33μg/m3，季节质量限值为41.94μg/m3。采用了Excel200对所获取的数据进行了统计与

分析。

2

上海市PM2.5浓度时间特征分析

2.1

PM2.5浓度季节变化情况

上海市城区不同季节的

PM2.5示）。根据平均浓度和国家标准存在显著性差异PM（如图1所

2.5准限值（41.94μg/m浓度四季变化，3）的1.67倍，达到了冬季浓度最高，69.98μg/m是季节标3，远高于春、夏、秋三季。其次是春季，平均浓度是53.84μg/m3，是标准值的1.28倍；夏季和秋季浓度最低，平均浓度分别为40.41μg/m3，38.47μg/m3，是标准值的0.96和0.91倍，达到空气质量标准。从不同年度来看：4个季节平均浓度最高的是2015年冬季，其次为2014年冬季，最小为2016年夏季，即76.38μg/m3

＞66.9μg/m3

＞32.27μg/m3

。年季节最高值与最低值相差2.37倍。

图1

不同年际的PM2.5的季节变化

2.2PM2.5逐月变化情况

上海市2014—2016年PM2.5均浓度变化趋势如图2所示。从总体来看PM月

2.5变化在不年份变化存在变异。在2015年变化趋势呈现

月均浓度U之，分布，并且先下降后上升，1—9月，浓度值呈快速下降趋势，其中1月平均浓度最高，7—8月，12月次浓度值上下波动很小，浓度值较低，10月随着温度的降低，浓度开始上升，10—12月出现快速升高的变化趋势。从全年来看8月的PM48.33μg/m2.53。相对2015月均年浓，度2016份年最月低均，低浓月度于曲标线准相值

对

2015之间变化差异较年较低，达到国家标准的月份较2015年大。2014年月份变化介于2015年多，但是月份2015年、2016年之间。

图2

PM2.5月浓度分析

安徽农学通报，AnhuiAgri.Sci.Bull.2017，23（21）

距平分析是时间变化的浓度相对于平均浓度偏差的一种分析方法，有正偏差和负偏差2种。距平值为正值的季节的浓度高于标准月浓度值，PM2.5距平值为负值的浓度就低于标准月浓度值，表示空气浓度超标；表示空气质量达标。如图3中体现的是3年各个月的距平值。从图3可以看出，1—5月的距平值正值较多，而且在6—10月距平值为负，空气PM2.5月平均浓度达标。图3

PM2.5浓度月距平分析

3上海市PM2.5浓度对气象变化的响应

上海市气温四季变化明显。由图4可知，根据2014—

2016准分析得出，年上海市月均最高温度、空气中PM最低温度与月PM2.5质量标2.5达到全年的浓度高值；6—10浓度随温度降低而增加，月，随着温度的增加，而在冬季

PM2.5浓度减小。二者表现为负相关关系。

上海频临东海，台风在夏季经常出现，因此多风多降雨，表现为季风性气候。根据图5可知，月PM2.5浓度与月均降雨，同样表现为负相关关系。由于空气中PM2.5为微粒，其消除方式主要为湿沉降。在夏季，当降雨增主要加，PM2.5由于湿沉降而浓度减少。因冬季干燥少雨，PM2.5

由于湿沉降减少而浓度增加。上海冬季相对湿度低，夏季多风多雨水，相对湿度大。如图6所示，相对湿度与PM2.5低而增加，表现为负相关性。即空气中在冬季达到全年的浓度高值；PM2.5浓度随相对湿度降6—10月，随着相对湿度的增加，而PM2.5浓度减小。图4

PM2.5月平均浓度与温度的关系

图5

PM2.5月平均浓度与降水的关系

23卷21期孙嘉文等

上海市PM2.5浓度变化特征及其对气象变化的响应研究雨条件时，会造成空气中PM2.5汇集，PM2.5浓度会随着空气中水分增加而浓度加大。虽然气象条件影响着PM2.5的浓度分布，但是不同气象条件对PM2.5浓度影响的程度尚不研究的重点。参考文献

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图6

PM2.5月平均浓度与相对湿度的关系

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87明确，因此，气象条件对PM2.5影响的定量化研究是下一步

4讨论与结论

是冬季、春季、秋季和夏季，平均浓度分别是：69.98μg/m、53.84μg/m3、40.41μg/m3和38.47μg/m3。

（2）PM2.5月均浓度变化规律：2014—2016年PM2.5月均

（1）PM2.5浓度的季节变化规律：浓度值从高到低依次

3

浓度，其中1月份超标严重。8月份最低，平均浓度为32.2μg/m3。通过月距平分析，6—10月距平值为负，空气PM2.5月平均浓度达标。

PM2.5浓度随气温变化显著，且与温度呈明显的负相关关性。原因主要是温度高空气对流明显，有利于PM2.5扩PM2.5的主要清理方式。

（3）PM2.5浓度对气象变化的响应：PM2.5浓度污染物

性。同样与月平均降水量、相对湿度的关系，表现为负相散，温度低，有利于PM2.5的聚集。通过降雨的湿沉降是

对相对湿度而言，当空气中水分很高，但是达不到降

（责编：张宏民）

（上接70页）该方法实现了目前国际上主导的绿色可持续

性的修复。

5结语

土壤重金属原位修复涉及具体的污染情况、土壤环境，地质条件等，处理复杂，没用毫无缺陷的通用方法。土壤重金属污染的防治和解决将是一个长期性的艰巨问题。从环境预防的角度出发，各国应该不仅制定严格的环境保规，而且要落到实处，切实杜绝新的环境污染问题发生。从环境治理的角度，新型的高效经济的土壤修复技术有待进一步研究开发。参考文献

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（责编：张宏民）