廣州市pm_10_的時空變化特征分析

1、生態(tài)環(huán)境200817(2):553559EcologyEnvironmentEmail:edit@作者簡介：沈家芬（1972－），女，工程師，博士，主要從事城市生態(tài)與污染生態(tài)方面的研究。Email:sjf989@通訊作者收稿日期：20071231廣州市PM10的時空變化特征分析沈家芬12，馮建軍3，謝春玲4，莫測輝51.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院廣東廣州510642；2.廣州市白云山風(fēng)景名勝區(qū)管理局，廣東廣州510500；3.廣州市林業(yè)科

2、學(xué)研究所，廣東廣州510515；4.廣州市流溪河國家森林公園，廣東廣州510960；5.暨南大學(xué)，廣東廣州510632摘要：廣州市的空氣顆粒物污染呈逐年加重趨勢，因此利用2001—2004年廣州市空氣自動監(jiān)測點(國控點)監(jiān)測的PM10日平均質(zhì)量濃度資料，分析了廣州市PM10的時空變化特征。統(tǒng)計結(jié)果表明，廣州市PM10年平均質(zhì)量濃度逐年遞增，月平均質(zhì)量濃度和季節(jié)變化趨勢也較明顯，秋冬季節(jié)污染較重，春夏季節(jié)污染較輕；污染較重的是海珠區(qū)和黃埔

3、區(qū)，污染較輕的為越秀區(qū)、天河區(qū)和花都區(qū)；主成分分析顯示各監(jiān)測點對廣州市PM10污染的貢獻相當(dāng)，不同監(jiān)測點之間PM10質(zhì)量濃度的變化主要受大尺度上的天氣現(xiàn)象影響。關(guān)鍵詞：PM10；大氣污染；時空變化；主成分分析；廣州中圖分類號：X513文獻標(biāo)識碼：A文章編號：16722175（2008）02055307PM10（Suspendedparticulatematterwithaerodynamicdiameterlessthan10m）也稱可

4、吸入顆粒物（inhalableparticulatematter），是指空氣動力學(xué)直徑小于或等于10m的大氣顆粒物。主要來源于人類活動如工廠、家庭、交通運輸、建筑施工等產(chǎn)生的廢氣、煙塵、揚塵以及自然起源如火山噴發(fā)、森林火災(zāi)、海水泡沫而進入大氣的火山灰、煙塵、鹽粒和被風(fēng)吹起的揚塵等[1]。有關(guān)的流行病學(xué)和毒理學(xué)研究表明，PM10與醫(yī)院就診率、呼吸器官疾病發(fā)病率乃至死亡率等關(guān)系密切，即使較低的PM10質(zhì)量濃度也能引起肺功能異常，導(dǎo)致心血管和

5、呼吸道（哮喘）疾病增加[23]。另外，環(huán)境空氣中的顆粒物還會引起大氣能見度降低[45]，對全球氣候變化也有著嚴(yán)重影響[6]。因此，PM10是評價大氣質(zhì)量的重要指標(biāo)，成為近年來國際大氣環(huán)境研究的前沿課題[7]。根據(jù)國家環(huán)?？偩职l(fā)布的2001—2004年的中國環(huán)境狀況公報，我國的PM10污染較為嚴(yán)重，PM10已經(jīng)連續(xù)4年成為影響我國城市空氣質(zhì)量的首要污染物。廣州市PM10的污染狀況也不容樂觀，2001—2004年各年度首要污染物為PM10的

6、天數(shù)分別占總監(jiān)測天數(shù)的63.3%、69.0%、86.2%和64.9%（數(shù)據(jù)來源于2001—2004年廣州市環(huán)境質(zhì)量報告書）?？梢姡琍M10已成為廣州市的主要大氣污染物之一，控制PM10污染對于當(dāng)前廣州市大氣污染防治工作有重要意義。本文對廣州市PM10的時空分布特征進行分析，為有效地控制PM10污染提供科學(xué)依據(jù)。1數(shù)據(jù)與分析1.1數(shù)據(jù)來源本文收集廣州市環(huán)境監(jiān)測中心站提供的2001年1月1日至2004年12月31日的PM10日平均質(zhì)量濃度數(shù)

7、據(jù)，分析廣州市PM10在時間上的變化；收集廣州市9個空氣自動監(jiān)測點（表1）2003年1月1日到2004年12月31日的PM10日平均質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，分析PM10在空間上的變化。PM10的分析儀器為650PM10自動分析儀，分析方法為射線法，最低檢出限為0.001mgm3。1.2分析方法1.2.1PM10日平均質(zhì)量濃度的分級統(tǒng)計根據(jù)國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB30951996，廣州市為二類區(qū)，執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)（PM10年平均質(zhì)量濃度0.10mgm3

8、，日平均質(zhì)量濃度0.15mgm3）。為了了解廣州市PM10污染狀況，按GB30951996中PM10日平均質(zhì)量濃度的各級標(biāo)準(zhǔn)值（一級0.05mgm3，二級0.15mgm3，三級0.25mgm3），將PM10日平均質(zhì)量濃度劃分為4個區(qū)間進行統(tǒng)計：ρ(PM10)≤0.05mgm3，0.05mgm3＜ρ(PM10)≤0.15mgm3，0.15mgm3＜ρ(PM10)≤0.25mgm3，ρ(PM10)＞0.25mgm3。1.2.2主成分分析主成

9、分分析方法是一種將多個指標(biāo)化為少數(shù)幾個不相關(guān)的綜合指標(biāo)（即所謂主成分）的統(tǒng)計分析方法。它對于分析多指標(biāo)的大量數(shù)據(jù)以了解指標(biāo)或數(shù)據(jù)間的關(guān)系與趨勢是一種很有用的方法。主成分分析采取一種降維的方法，找出幾個綜合因子來代表原來眾多的變量，使這些綜合因子盡可能地反映原來變量的信息量，而且彼此之間互不相關(guān)，從而達到簡化的目的。本文運用主成分分析方法分析沈家芬等：廣州市PM10的時空變化特征分析555按國家空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB30951996中PM10日

10、平均質(zhì)量濃度的3級劃分標(biāo)準(zhǔn)，廣州市2001—2004年P(guān)M10日平均質(zhì)量濃度按各年度各月份統(tǒng)計分布結(jié)果見圖2。2001年未曾出現(xiàn)超三級污染，雖然1、2、3、4和11月份出現(xiàn)了三級污染，但天數(shù)很少，其中1、2、11月只出現(xiàn)1d，3月和4月出現(xiàn)4d。2002年的11和12月出現(xiàn)了超三級污染，但分別只出現(xiàn)了1d和2d。三級污染出現(xiàn)的月份增多，有1、3、7、9、10、11和12月，有些月份出現(xiàn)的天數(shù)也增加到56d（1、11、12月）。2003年

11、出現(xiàn)超三級污染月份有1、11和12月，其中1月出現(xiàn)天數(shù)達7d，三級污染則除了6、7和8月外其余各月均有出現(xiàn)，出現(xiàn)天數(shù)也多達9d（2、10月）。2004年超三級污染雖然只出現(xiàn)在12月，也只有2d，但三級污染除了7月外其余各月均有出現(xiàn)，出現(xiàn)天數(shù)也多達10d（12月）。總體上看，廣州市PM10日平均質(zhì)量濃度超標(biāo)（三級污染或超三級污染）的月份數(shù)和各月份出現(xiàn)的天數(shù)，從2001年到2004年均呈上升趨勢。2001—2004年廣州市PM10日平均質(zhì)量

12、濃度各年度各月份也均有低于一級標(biāo)準(zhǔn)值（ρ(PM10)≤0.05mgm3）天數(shù)出現(xiàn)，2001年低于一級標(biāo)準(zhǔn)值的天數(shù)超過6d的月份有1、2、4、5、6、7、8和12月，其中超過10d的月份有2、6、7、8和12月。2002年超過6d的月份有1、4、5和6月，其中后3個月超過10d。2003年超過6d的月份有7、8、9和11月，其中超過10d的只有7月。2004年超過6d的只有1和7月，沒有超過10d的月份。以上表明，低于一級標(biāo)準(zhǔn)值所出現(xiàn)月數(shù)

13、和天數(shù)從2001到2004年明顯下降。從此也可看出，廣州市PM10的污染狀況在逐年加重。從圖2看，2001年污染最輕的月份是6、7、8月，污染最重的月份是3、4月；2002年污染最輕的是4、5、6月，最重的是11、12月；2003年污染最輕的是6、7、8、9月，最重的是1、11、12月；2004年污染最輕的是7月，最重的是1、2、12月。因此，PM10日平均質(zhì)量濃度分布狀況也顯現(xiàn)出春夏污染較輕、秋冬污染較重的特點。2.2PM10的空間變

14、化特征2.2.1PM10年平均質(zhì)量濃度的空間變化2003—2004年廣州市9個空氣自動監(jiān)測點的PM10年平均質(zhì)量濃度見圖3。2003年P(guān)M10年平均質(zhì)量濃度較高的監(jiān)測點是番禺中學(xué)（0.115mgm3）、第五中學(xué)、廣東商學(xué)院和第86中學(xué)（均為0.109mgm3），均超過了二級標(biāo)準(zhǔn)值（0.10mgm3），其次是廣雅中學(xué)和麓湖公園，均為0.098mgm3，臨近二級標(biāo)準(zhǔn)值，較低的是市環(huán)境監(jiān)測站、天河職中幼兒園和花都師范學(xué)校，在0.082~0.0

15、87mgm3之間，均低于二級標(biāo)準(zhǔn)值。最高的番禺中學(xué)比最低的天河職中幼兒園高出約40%。2004年P(guān)M10年平均質(zhì)量濃度超過二級標(biāo)準(zhǔn)值的監(jiān)測點是廣東商學(xué)院（0.135mgm3）、第86中學(xué)（0.116mgm3）和第5中學(xué)（0.110mgm3），臨近二級標(biāo)準(zhǔn)值的是番禺中學(xué)和天河職中幼兒園，最低的是麓湖公園（0.069A2001年0%20%40%60%80%100%1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月一級二級三級超三級B20

16、02年0%20%40%60%80%100%1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月一級二級三級超三級C2003年0%20%40%60%80%100%1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月一級二級三級超三級D2004年0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月一級二級三級超三級圖2廣州市2001—2004年各月份PM10日平均質(zhì)量濃