城市環境空氣中顆粒物污染特征分析
摘要:分析了我國近20a來城市環境空氣懸浮顆粒物變化的特征和近幾年對PM10、PM2.5的研究狀況及存在的問題,建立了TSP與PM10、PM10與PM2.5之間的線性方程。結果表明,懸浮顆粒物的平均濃度由1982年的0.729mg/m3下降到1997年的0.291mg/m3。南方城市、沿海城市環境空氣中總懸浮顆粒物濃度顯著低于北方城市、內陸城市。1997年,南方城市、沿海城市環境空氣中總懸浮顆粒物年均濃度值均達到了GB3095-1996二級標準。城市空氣中PM10污染很嚴重,大體相當于發達國家20世紀70年代中后期水平。
關鍵詞:城市環境粒狀污染物污染氣象學相互關系
1前言
空氣中的污染顆粒物,特別是空氣動力學當量直徑小于10μm(PM10)和小于2.5μm顆粒物(PM2.5)對人體健康的影響已受到廣泛的關注。1996年1月8日,我國批準了《環境空氣質量標準》(GB3095-1996),該標準對PM10的濃度限值做出了規定;1996年9月27日,歐盟通過了大氣質量評價控制準則(96/62/EG),對PM10的濃度也做出了限制;1997年,美國EPA首次頒布了細顆粒物PM2.5的空氣質量標準。近幾年我國學者對PM10和PM2.5的污染水平、成分來源、對污染物的富集、顆粒物的污染與人體健康的關系等進行了研究[1~6]。本文對我國城市環境空氣中TSP近20a來的變化、TSP、PM10和PM2.5相關性、顆粒物對一些污染物的富集情況以及污染物在大氣與顆粒物之間的分配進行了分析。另外還對我國與德國空氣中顆粒物的污染水平和相關性進行了初步的對比分析。
2環境空氣中顆粒物污染狀況
1981~1998年,全國大中城市環境空氣中總懸浮顆粒物(TSP)濃度變化情況見圖1。
由圖1可知,1982~1997年,TSP的平均濃度由0.729mg/m3降低到0.291mg/m3;在南方城市,由0.470mg/m3降低到0.200mg/m3;在北方城市,由0.950mg/m3降低到0.381mg/m3。1990~1998年,在沿海城市,由0.325mg/m3降低到0.167mg/m3;在內陸城市,由0.425mg/m3降低到0.331mg/m3。
由于南方城市冬季無燃煤取暖、煙塵排放少,地面植被覆蓋率較北方城市高,加之降水次數和降水量均多于北方城市,南方城市的TSP濃度顯著低于北方城市,但這一差距呈逐漸縮小的趨勢。沿海地區城市基礎設施較完善,集中供熱、供氣比例高于內陸地區,內陸的中西部城市特別是西北地區干旱少雨,加劇了總懸浮顆粒物污染水平。
根據中國環境監測總站對幾個城市進行的PM10和PM2.5的監測研究工作,1995年和1996年,我國城市環境空氣中PM10濃度為0.185mg/m3、PM2.5為0.109mg/m3。根據文獻[1],1996年,德國環境空氣中TSP濃度均值為0.041mg/m3,PM10均值為0.034mg/m3。1978年,法蘭克福的PM10濃度為0.12mg/m3,1993年降低為0.040mg/m3,1996年,法蘭克福的PM2.5濃度為0.028mg/m3[7]。1995年和1996年,廣州、重慶、武漢和蘭州4個城市PM10對照點(清潔區)均值為0.120mg/m3,與法蘭克福1978年的水平相當。
3環境空氣中小顆粒物的研究狀況
1988年,王瑋等[4]對廣州、鄭州、云崗3地大氣環境中PM2.5 濃度、離子濃度、酸度和酸化緩沖能力進行了分析;張晶[8]等對北京市大氣中PM2.0的來源進行了分析,董金泉等[9]等對華北清潔地區空氣中PM2.0的來源進行了研究,發現城區與清潔區存在很大差異,城區PM2.0主要來源為汽車尾氣(59.7),清潔區主要為土壤塵(67.1),雖然不同的解析源的方法存在著較大的差異,但對宏觀環境的分析有一定的意義和參考價值。李祚泳等[2]對大氣顆粒物(PM10)源解析常用的化學質量平衡法(CMB)、因子分析法(KA)、目標變換因子法(TTFA)、目標識別因子法(TTRA)及投影尋蹤回歸新技術(PPR)進行了比較,指出每種方法的局限性或不足。
魏復盛等[1,3,5,6]對廣州、重慶、武漢和蘭州4個城市大氣中PM10和PM2.5的組成、顆粒物的污染水平及與人體健康關系等進行了較為系統的研究,通過聚類分析指出城市