风速对郑州空气污染的可能影响.DOC

1、本文来源于河南省气候中心自立项目。作者简介：王贵军，男，1983年生，工程师，主要从事大气成分观测与研究。风速对郑州市空气污染的可能影响王贵军 1，姬兴杰 1，申占营 1，李凤秀 1（1.河南省气候中心，河南 郑州 450003）所属会场：S11摘要：本文分析了郑州大气成分站20062015年的观测资料，结果表明：PM 10、PM 2.5和PM1浓度有从春天到夏天逐渐降低，秋季到冬季污染逐渐加重的规律，按年有波动变化的趋势。利用20142015年的重污染过程，研究表明：日均风速与PM 10、PM 2.5明显呈现反相关，得出了风速相对于PM 10、PM 2.5降低作用的理论阈值分别为1.11m/

2、s 和 1.97m/s。通过统计不同风速等级区间的污染和非污染的比例，得到了风速相对于PM 10和相对于PM 2.5的统计阈值均为 3.3m/s。统计了19612015年风速阈值指标以上的日数，表明风速阈值指标以上日数逐渐减少，这可能是导致郑州市空气污染加剧的原因之一。引言空气污染问题已经引起各国政府的高度重视，大气环境保护问题也引起社会各界的普遍关注。国内对空气污染的研究有很多，如李龙凤等研究了广州市街道环境PM 10和PM 2.5质量浓度的变化特征 1。杨荣师、李金娟等, 分析了贵州大学蔡家关校区的PM 10的污染特征, 并探讨了PM 10与主要气象因素的关系 2。周昂、韩晓非等研究了上海

3、西南郊区PM 2.5污染特征 3 。本文在吸取前人经验的基础上，主要分析风速对郑州市空气污染的可能影响，对污染物的浓度预报以及污染物的防治都具有重要的参考意义。1.郑州市概况1.1 地理位置及气候特点郑州市地处中原腹地，是中原城市群的中心。在气候上，郑州属于暖温带大陆性气候，四季分明，雨热同期，干冷同季。随着四季更替，依次呈现春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗日照长，冬季寒冷少雨雪的基本气候特征 4。1.2 郑州市大气污染现状近20年来，随着工业发展水平的迅猛提高，郑州市环境污染物的排放量不断增加，大气环境污染问题日趋严重。郑州市在2014 年空气优良达标天气163天，比2013 年多了35

4、 天，在全国污染城市排名中位居前十名左右 5。2.资料来源与技术方法2.1资料来源郑州市区空气污染资料（质量浓度PM 10、PM 2.5和PM 1）来源：郑州大气成分站GRIM180空气颗粒物监测仪器；相关风速资料来源：河南省气候中心数据库。2.2技术方法利用郑州大气成分站20062015年的PM 10、PM 2.5和PM 1资料对郑州市大气污染物的月、季、年特征进行初步分析；根据河南省环保厅资料，结合郑州大气成分站数据，选取20142015年的重污染天气过程，将各个过程前后各推1天，对应的风速和PM 10、PM 2.5资料做相关散点图，得到风速和PM 10、PM 2.5的相关关系，从而得到风

5、速对PM 2.5、PM 10降低作用的理论阈值；根据风力等级的划分标准，统计不同风速等级的污染和非污染的对应百分比，从而得到风速对PM 10、PM 2.5的统计阈值；统计19612015 年各年阈值指标以上的日数，得到风速对郑州市空气污染的可能影响。3. 郑州大气成分站PM 10、PM 2.5和PM 1污染特征3.1 PM10、PM 2.5和PM 1的月、季变化特征从郑州大气成分站污染监测资料的月变化看：PM 10、PM 2.5和PM 1浓度从春天到夏天逐渐降低，秋季到冬季污染逐渐加重的规律。3.2 PM10、PM 2.5和PM 1的年变化特征郑州PM 10、PM 2.5和PM 1按年污染有波

6、动变化的趋势。4. 风速对PM 10、PM 2.5影响阈值的确定4.1过程选取根据河南省环保厅公布的郑州市20142015年重污染过程，结合环保部的二级空气质量标准，共选出20142015年典型污染时段30个，共计296天。4.2风速与PM 10、PM 2.5相关分析根据所选污染过程，将各个过程向前、向后各推一天，得到2014年和2015年的风速与PM10、 PM2.5的对应序列，将风速与PM 10、PM 2.5制作相关散点图，得到图 1、图2。y = 184.6e-0.1868xR2 = 0.12120501001502002503003504004500 1 2 3 4 5 6风 速 （

7、m/s）PM10质量浓度（g/m3）图1.PM 10与风速相关散点图y = 145.74e-0.3376xR2 = 0.29950501001502002503003500 1 2 3 4 5 6风 速 （ m/s）PM2.5质量浓度（g/m3）图2.PM 2.5与风速相关散点图由图1和图2可知:风速与PM 10、PM 2.5呈现明显的反相关，相关系数分别为 -0.3481和-0.5473，两个拟合曲线均通过了显著性水平为0.01的相关检验。利用 ，令y=150，得到PM 10的理论阈值为 x1=1.11m/s。0.1864xye利用 ，令y=75，得到PM 2.5的理论阈值为 x2=1.97

8、m/s。.3754.污染过程中，风速与PM 10、PM 2.5统计分析参考风力等级标准（GB/T 28591-2012），统计不同风速等级区间内，PM 10和PM 2.5污染与非污染的频率，得到统计表1、2。表1.PM 10不同风速区间污染与非污染频率统计风力等级 风速 W样本数（PM 10） 污染数 非污染数 污染百分比 非污染百分比0 0.0W0.2 0 0 0 0.00 0.00 1 0.3W1.5 157 72 85 20.99 24.78 2 1.6W3.3 173 58 115 16.91 33.53 3 3.4W5.4 13 0 13 0.00 3.79 表2.PM 2.5不同风

9、速区间污染与非污染频率统计风力等级 风速 W 样本数（PM 2.5） 污染数 非污染数 污染百分比 非污染百分比0 0.0W0.2 0 0 0 0.00 0.00 1 0.3W1.5 157 118 39 34.40 11.37 2 1.6W3.3 173 88 85 25.66 24.78 3 3.4W5.4 13 0 13 0.00 3.79 综合上述统计结果，得到图3、图40.0020.99 16.910.000.0024.7833.533.790.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.000.0 W 0.2 0.3 W 1.5 1.6 W 3.3

10、 3.4 W 5.4风 速 W（ m/s）百分比（%）污 染 百 分 比 非 污 染 百 分 比图3.PM 10各风速区间污染与非污染百分比0.0034.4025.660.000.0011.3724.783.790.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.000.0 W 0.2 0.3 W 1.5 1.6 W 3.3 3.4 W 5.4风 速 W（ m/s）百分比（%）污 染 百 分 比 非 污 染 百 分 比图4.PM 2.5各风速区间污染与非污染百分比由图3和图4可以看出，当风速3.3m/时，污染物浓度降低最明显，故将 3.3m/s作为风速对PM 10

11、、PM 2.5降低作用的统计阈值。5. 风速阈值指标以上的日数统计统计郑州市19612015年每年超过风速阈值的日数，结果表明：郑州市19612015年风速阈值（3.3m/s）指标以上的日数有明显下降的趋势。也就是说郑州市19612015年利于污染物降低的天数逐渐减少，这也可能是郑州市污染物浓度增高的因素之一。6.结论（1）郑州大气成分站PM 10、PM 2.5和PM 1浓度有从春天到夏天逐渐降低，秋季到冬季污染逐渐加重的规律，按年有波动变化的趋势。（2）选取20142015年的重污染过程，进行统计分析，结果表明：日均风速与PM 10、PM 2.5明显呈现反相关，对应的相关系数分别为-0.34

12、81 和-0.5473，并通过了显著性水平为0.01的相关检验。（3）风速相对于PM 10和PM 2.5降低作用的理论阈值分别为1.11m/s 和 1.97m/s。（4）通过统计不同风速等级区间的污染和非污染的比例，得到了风速相对于PM 10和PM 2.5的统计阈值均为3.3m/s。（5）统计了19612015年风速阈值指标以上的日数，表明风速阈值指标以上日数逐渐减少，这可能是导致郑州市空气污染加剧的原因之一。关键词：风速、郑州市空气污染、PM 10和PM 2.5、影响阈值参考文献：1李龙凤 , 王新明, 赵利容 , 等. 广州市街道环境PM 10和PM 2.5质量浓度的变化特征J .地球与环境, vol.33,No.2,2005：57602杨荣师 , 李金娟, 徐露，等. 贵阳市西郊PM 10 污染特征及其与主要气象因素的关系探讨J. 贵州大学学报( 自然科学版)，vol.26，No.2，Apr.2009:1231263周昂，韩晓非，葛元新.上海西南郊区PM 2.5污染状况研究.J. 北方环境.vol.25，No.12 ，Dec.2013:64674张稳定 .郑州市大气污染的数值模拟及其区域输送影响研究D. 郑州：郑州大学，2013.5张义俊，高展.郑州市大气污染现状分析及控制措施J.科技论坛,2014,110111.