南京PM2.5浓度的变化特征及其与大气湿度的关系

论文总字数：16901字

目 录

引言 2

1资料与方法 3

2 结果分析 3

2.1 PM_2.5的污染水平 3

2.1.1 PM_2.5质量浓度的逐日变化 4

2.1.2 PM_2.5质量浓度的逐小时变化 5

2.2 PM_2.5质量浓度的影响因素 7

2.2.1 风速的影响 7

2.2.2 降水的影响 10

2.2.3温度的影响 12

3 PM_2.5质量浓度和大气湿度的关系 13

3.1 PM_2.5质量浓度与大气湿度以及PM_2.5质量浓度与能见度的变化趋势 13

3.2 PM_2.5质量浓度和大气湿度的线性关系 16

3.3 PM_2.5质量浓度与大气湿度的非线性关系 17

4 结论 20

参考文献 21

鸣谢 22

南京PM_2.5浓度的变化特征及其与大气湿度的关系

贾文星

, China

Abstract：Based on the wind speed,temperature,precipitation and visibility data in NUIST Nanjing and same period by records of PM_2.5 mass concentration and relative humidity data,to research variation characteristics of PM_2.5 concentration in Nanjing and its relationship with atmospheric humidity,the concentration variation characteristics of PM_2.5 and the reasons for the change of PM_2.5 concentration were analyzed.In addition, the relationship between the mass concentration of PM_2.5 and the atmospheric humidity (linear and nonlinear) is analyzed.The results showed that:(1)PM_2.5 mass concentrations within a week showed obvious changes, when excluding the effects of other meteorological elements of PM_2.5 in Monday to Friday (working days) measured the mass concentration of PM_2.5 than on Saturday and Sunday (weekend) the measured value;(2)The daily variation of the mass concentration of PM_2.5 is obvious, and the peak value of the work is at the peak of two;(3)The mass concentration of PM_2.5 was negatively correlated with the wind speed;(4)Because the precipitation time is short, the precipitation intensity is small, and the correlation between the mass concentration of PM_2.5 and the amount of precipitation during the period of precipitation is not clear;(5)The mass concentration of PM_2.5 was not significantly positively correlated with the temperature;(6)PM_2.5 mass concentration and atmospheric humidity in the case of no precipitation, the correlation of different sizes, but are positively correlated.

Key words：PM_2.5;relative humidity;mass concentrations;relevance;Nanjing

引言

PM_2.5是指空气动力学当量直径小于2.5μm的大气颗粒物，又称细粒子。在地球大气的中，相比较于其他成分，PM_2.5的含量算是比较少的，虽然它的含量少，但是它对大气的质量和能见度等却有着不可忽略的影响；同时，它又含有大量的有毒物质，它能在大气中滞留很长的时间、也可以被流动的空气带到很远的地方，因此对身体的健康和空气的质量有着显著的影响。粒子越小，就越有可能入肺，对身体健康的影响越大，由于细小的粒子能被空气带到比较远的地方，从而影响的区域也比较大。

由人为活动所产生的PM_2.5是主要的来源，例如在交通运输和工业中的燃料燃烧以及生活中的燃煤排放和建筑所产生的扬尘等^[1]。近些年来，城市和工业生产的发展越来越快，PM_2.5-10造成了我国大多数区域严重的污染，成为了污染的主要元凶^[2]。PM_2.5能在大气中停留很长的时间，主要受到粒子本身的性质、排放源等一些因素的影响，而且它的时空分布比其他的气态颗粒物物更难研究^[3]。随着空气污染的情况越来越严重，大气的能见度随着污染的加重而逐渐下降，而大气污染物尤其是细颗粒物污染的越来越严重导致了大气能见度下降^[4]。大气污染物浓度不仅和污染源的时空分布有关外，而且还和一些气象因素，例如风、温度、降水量、大气稳定度等有关。对于污染物的扩散能力和积累，气象因素起着不可忽视的作用，观测气象因素的数据并通过图表分析其与颗粒物浓度的关系，不但能得出颗粒物的变化特征，而且还能通过对比得出引起颗粒物变化的原因，这一切对评估空气质量的好坏有一定的意义^[5]。

目前关于大气气溶胶中PM_2.5的污染特征及其影响因素等的研究是国际上大气环境与大气化学的研究热点与研究趋势^[6-7]。随着城市和工业的高速发展，交通车辆的快速增加，垃圾回收站数量的增加，导致了城市的空气质量、大气环境是一个比较复杂的问题，目前来看，城市空气的污染相比于过去发生了很大的变化，污染十分严重^[8]。到目前为止，我国国内的一些研究人员主要分析一些污染气体的空间的垂直分布^[9-10]，而这些学者对于近地层大气中的PM_2.5的浓度变化特征研究比较少。鉴于PM_2.5与人身体健康有一定的关系，2016年3月对南京市PM_2.5的污染水平情况、时间分布以及影响其因素等进行了研究，并且讨论了PM_2.5的质量浓度和风，温度，降水量的相互关系以及侧重的探讨了PM_2.5的质量浓度与相对湿度的关系。

1资料与方法

本文分析采用的PM_2.5质量浓度和相对湿度的数据从中国天气网(http://www.weather.com.cn/)上获得，相关的气象数据(温度，风速，降水量，能见度)由中国气象局综合观测培训实习基地(南京)提供。选取2016年3月1日至2016年3月31日的资料进行研究。

因为影响PM_2.5质量浓度的气象因素有很多，例如：温度，湿度，风速，降水等。因此利用采样期间的数据对PM_2.5质量浓度进行了逐日变化和逐小时变化的分析；并且对于影响PM_2.5质量浓度变化的气象因素分别进行了讨论，然后得出PM_2.5的浓度变化特征以及变化原因；而且侧重对PM_2.5质量浓度和相对湿度的关系进行了线性和非线性分析，进一步讨论二者的关系。

2 结果分析

2.1 PM_2.5的污染水平

对于PM_2.5质量浓度的评价标准，美国环保局(U.S.Environmental Protection Agency,USEPA)已于1997年制定了相关标准^[11]。我国在2012年的空气质量标准中有规定PM_2.5的浓度限值，我国须要加倍重视PM_2.5基本污染特性等的研究。表1列出了采样期间PM_2.5的质量浓度，由表1我们可以看出，PM_2.5日均质量浓度从12.8µg/m³变化到158.1µg/m³，日均值为75.3µg/m³。以1997年美国颁布的标准(65µg/m³)来权衡PM_2.5的话，则PM_2.5的质量浓度超标高达143.2%，超标天数为14天，若以我国最新颁布的标准(75µg/m³)来权衡的话，PM_2.5的质量浓度超标高达110.8%，超标天数为13天，日均值略微高于标准值。

表1 3月1日至3月31日PM_2.5质量浓度值