乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0在线连续监测质量浓度变化特征研究

纪元郭宇宏谷超任重远

新疆维吾尔自治区环境监测总站新疆乌鲁木齐830011

摘要：利用2018年8月─2019年2月乌鲁木齐市在线连续监测的可吸入颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5和亚微米细颗粒物PM1.0数据，基于统计学相关分析方法，研究典型天气条件下PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度的变化特征。结果表明：乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度变化趋势基本相同，其中采暖期颗粒物整体浓度明显高于非采暖期，采暖期PM1.0占PM10的比例也高于非采暖期。在采暖期重污染天气下具体表现为细颗粒物为主的工业燃煤复合型污染，当在非采暖期出现大风沙尘时，粗颗粒物的质量浓度远高于细颗粒物和亚微米级颗粒物，说明沙尘天气主要以自然源的粗颗粒物污染为主。

关键词：PM10；PM2.5；PM1.0；典型天气；变化特征

大气颗粒物按其粒径可细分为可吸入颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5和亚微米细颗粒物PM1.0等[1]，其中亚微米颗粒物PM1.0由于粒径小于1μm，在大气中停留时间长，更易吸附有害物质，随着呼吸进入人体肺部，对人体健康造成严重的影响[2]。韩茜等利用GRIMM180气溶胶粒谱分析仪，对2010年乌鲁木齐市的PM10、PM2.5、PM1.0三粒径段气溶胶颗粒物质量浓度做出分析[3]。张城瑜等使用β射线吸收法对2015年3月─2016年2月邯郸市大气中的PM10、PM2.5和PM1.0进行了在线监测，探讨了其质量浓度的变化特征[4]。本研究基于2018年8月─2019年2月乌鲁木齐市大气中PM10、PM2.5和PM1.0在线连续监测数据，通过统计分析的相关方法研究PM10、PM2.5和PM1.0的质量浓度变化特征，对深入掌握乌鲁木齐市大气颗粒物污染特征和变化规律具有重要意义。

1资料与方法

本研究中的监测站点设在新疆环境监测总站院内，距离地面约4.5m。监测仪器选用河北先河环保科技股份有限公司生产的XHPM2000E颗粒物自动监测仪，该仪器采用β射线吸收原理测定颗粒物的质量浓度[5]。选择2018年8月─2019年2月PM10、PM2.5和PM1.0连续在线监测的日均值和小时均值数据，时间跨度包含了采暖期和非采暖期。

2结果与分析

2.1PM10、PM2.5、PM1.0质量浓度分布特征

图1为2018年8月─2019年2月乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0日平均质量浓度变化。统计结果显示，乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度变化趋势基本相同，其中2018年8月─10月为非采暖期，颗粒物浓度较低，PM10、PM2.5和PM1.0的质量浓度分别为65、29、13μg/m3。2018年11月─2019年2月为采暖期，颗粒物及其前体物的排放量增加，同时稳定的大气层结构使污染物难以扩散稀释[6]，PM10、PM2.5和PM1.0浓度别达到了144、119、58μg/m3。采暖期颗粒物质量浓度整体高于非采暖期，其中细颗粒物PM2.5和亚微米颗粒物PM1.0浓度升幅较大。

图12018年8月─2019年2月乌鲁木齐市PM10、

PM2.5和PM1.0日均质量浓度变化

非采暖期间PM1.0和PM2.5质量浓度比值为43.5%，PM1.0和PM10质量浓度比值为19.6%；采暖期间PM1.0和PM2.5质量浓度比值为48.3%，PM1.0和PM10质量浓度比值为39.8%。采暖期亚微米颗粒物PM1.0占粗颗粒物PM10的比例明显高于非采暖期。

2.2典型天气条件下PM10、PM2.5、PM1.0质量浓度变化特征

2.2.1采暖期PM10、PM2.5、PM1.0变化特征

图2为乌鲁木齐市2019年2月4日─6日重污染天气下颗粒物小时质量浓度变化特征。受高空静稳天气形势影响，地面受高压控制，风速较小，混合层高度较低[7]。在此不利的气象条件下，PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度分别在230、220、100μg/m3左右，PM1.0和PM10质量浓度比值为44.6%，PM2.5和PM10质量浓度比值为96.0%，此时主要为细颗粒物污染，属于工业燃煤复合型污染。其中在2019年2月4日除夕夜24：00后颗粒物质量浓度达到峰值，原因可能是春节期间居民大量集中燃放烟花爆竹所致，说明乌鲁木齐市燃烧烟花爆竹污染排放对大气颗粒物质量浓度有重要影响。

图3为乌鲁木齐市2018年8月10日─12日非采暖颗粒物小时质量浓度变化特征。在夏季良好的垂直扩散条件下，颗粒物质量浓度均处于较低水平，PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度分别在62、17、7μg/m3左右。12日随着冷空气入侵乌鲁木齐市，12：00前后开始出现大风，导致区域性沙尘天气[8]。受大风沙尘天气影响，PM10质量浓度突然升高至1261μg/m3，PM1.0和PM2.5仅占PM10质量浓度的10.0%、26.1%，粗颗粒的质量浓度要远高于细颗粒物和亚微米级颗粒物，说明沙尘天气下主要以自然源的粗颗粒物污染为主[9]。

图22019年2月4日─6日乌鲁木齐市PM10、

PM2.5和PM1.0小时浓度变化

2.2.1非采暖期PM10、PM2.5、PM1.0变化特征

图32018年8月10日─12日乌鲁木齐市PM10、

PM2.5和PM1.0小时浓度变化

3结论

1）乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度变化趋势基本相同。其中非采暖期颗粒物质量浓度较低，PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度别为65、29、13μg/m3；采暖期颗粒物质量浓度较高，PM10、PM2.5和PM1.0浓度分别为144、119、58μg/m3。采暖期颗粒物质量浓度整体高于非采暖期，且采暖期PM1.0占PM10的比例明显高于非采暖期。

2）PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度在不同天气情况下变化特征存在明显差异。在采暖期重污染天气下PM1.0和PM2.5占PM10质量浓度的44.6%、96.0%，此时属于工业燃煤型细颗粒物污染。在非采暖期间出现大风沙尘天气时，PM1.0和PM2.5仅占PM10质量浓度的10.0%、26.1%，粗颗粒的质量浓度要远高于细颗粒物和亚微米级颗粒物，说明沙尘天气主要以自然源的粗颗粒物污染为主。

参考文献：

[1]黄鹤，蔡子颖，韩素芹，等.天津市PM10、PM2.5和PM1连续在线观测分析[J].环境科学研究，2011，24（8）：897-903.

[2]刘立，胡辉，李娴，等.东莞市大气亚微米粒子PM1.0及其中水溶性无机离子的污染特征[J].环境科学学报，2014，34（1）：27-35.

[3]韩茜，魏文寿，刘新春，等.乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0浓度及分布变化特征[J].沙漠与绿洲气象，2015，9（1）：32-38.

[4]张城瑜，王丽涛，魏哲，等.邯郸市PM10、PM2.5和PM1在线监测研究[J].环境工程，2017，35（8）：173-179.

[5]吴国平，胡伟，腾恩江，等.我国四城市空气中PM2.5和PM10的污染水平[J].中国环境科学，1999，19（2）：133-137.

[6]韩茜，魏文寿，刘明哲，等.气流输送对乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度的影响[J].中国沙漠，2013，33（1）：223-230.

[7]李景林，郑玉萍，刘增强.乌鲁木齐市低空温度层结与采暖期大气污染的关系[J].干旱区地理，2007，30（4）：519-525.

[8]郭宇宏，高利军，吕爱华.乌鲁木齐市典型的冬季环境空气重污染过程剖析[J].环境化学，2006，25（3）：379-380.

[9]WatsonJG，ChowJC.AwintertimePM2.5episodeattheFresno.CA.supersite[J].AtmosphericEnvironment，2002，36（3）：465-475.

作者简介：纪元（1986─），女，陕西富平人，助理工程师，硕士，主要从事空气环境质量分析与预报工作。