莱西市空气质量变化特征及其与气象条件的关系

刘铭

摘 要：本文根据2018年莱西市主要大气污染物二氧化硫、臭氧、可吸入颗粒物和细颗粒物的监测数据与相同时段的气象因子风速、气温、气压、相对湿度、降水等，分析了污染物与气象因子的相关性。结果显示：温度升高，SO2、PM10、PM2.5浓度降低，臭氧浓度升高;可吸入颗粒物浓度与湿度呈负相关性;气压增加到一定程度，出现逆温层，不利于污染物的扩散;风速越大，污染物浓度降低。风向在112.5度到180度之间SO2、PM10、PM2.5浓度明显较低。

关键词：莱西市;大气污染物;气象因子;相关性;变化特征

中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）19-0003-03

0 引言

各污染物排放到大气中，是一系列复杂的过程，研究表明，当污染物排放浓度一定时，风向、风速、温度、地面粗糙度、大气稳定度等都是影响大气污染的主要因素[1，3]。莱西市地处胶莱盆地中心偏北，属胶东丘陵。莱西市属温带季风大陆性气候，四季变化和季风进退明显，空气湿润，气候温和。因四季气候的变化，形成春季雨少、风大、多干旱，夏季高温多雨、湿度大，秋季多晴干旱，冬季漫长干冷的气候特征。境内多年平均气温12.2℃。年平均降雨量635.8mm，其中降雨主要集中在6-9月，降雨量460.2mm，占全年降雨量的72.3%。年平均相对湿度71%，年平均风速2.9m/s，最多风向为东南风，年平均蒸发为1421.6mm。

本文根据2018年莱西市主要大气污染物二氧化硫、臭氧、可吸入颗粒物和细颗粒物的监测数据与相同时段的气象因子风速、气温、气压、相对湿度、降水等，分析了污染物与气象因子的相关性[4，7]。

1 2018年莱西市空气质量情况

2018年，莱西城区全年优良天数为279天，环境空气优良率为77.3%，其中：城区空气质量指数为Ⅰ级的天数是73天，占全年的20.2%;Ⅱ级的天数是206天，占全年的57.1%;Ⅲ级的天数是69天，占全年的19.1%;Ⅳ级的天数是10天，占全年的2.8%;Ⅴ级的天数是3天，占全年的0.8%;全年未出现Ⅴ级以上天气。

全年首要污染物为臭氧、细颗粒物的天数分别是148天、80天，占总监测天数的比例分别是41.0%、22.2%。臭氧、细颗粒物、可吸入颗粒物是影响城区空气质量的主要污染物。

2 各污染物与气象要素的关系

污染物浓度与气象因子单相相关系数表1所示。

2.1 温度

从表1中可以看出臭氧与温度呈正相关关系，即随着温度升高，臭氧浓度增加，二氧化硫、细颗粒物和可吸入颗粒物与温度呈负相关关系，即随着温度的升高，污染物浓度降低。这可能是由于在对流层，随着温度的升高，空气的对流会更加的频繁，有利于二氧化硫、细颗粒物和可吸入颗粒物等污染物的扩散以及稀释。而在对流层中臭氧会随着温度升高吸收紫外线，从而浓度增加。

2.2 湿度

从表1可以看出，臭氧和细颗粒物与湿度没有明显的相关性，而二氧化硫和可吸入颗粒物与湿度呈负相关关系。即随着湿度的增加，二氧化硫和可吸入颗粒物的浓度降低。莱西市属温带季风大陆性气候，空气湿润，相对湿度在50-80%之间，平均相对湿度为68%。研究表明，湿度大于50%时，湿度增加，PM10浓度降低。这可能由于随着湿度的增加，空气中的气溶胶粒径增大，质量增大，造成一定程度的沉降，从而使可吸入顆粒物浓度降低。

2.3 气压

从表1可以看出，臭氧与气压呈负相关关系，而二氧化硫、可吸入颗粒物和细颗粒物与气压呈正相关关系。一般情况下，由于太阳短波辐射从地面反射到空气的加热是越接近地面越显著的，因此随着高度的增加，气温越来越低。但是当地面受高压控制时，因有大范围空气下沉，易出现逆温现象，高压控制伴随而来的小风速和稳定层结，阻碍了空气的垂直运动，十分不利于污染物的扩散，从而使空气质量变得恶劣。

2.4 风速

SO2、臭氧、PM10、PM2.5与风速联合分布图1所示。

从表1和图1可以看出，臭氧与风速没有明显相关性，二氧化硫、细颗粒物和可吸入颗粒物浓度与风速呈负相关性。即风速越高，污染物浓度越低。但是当风速在4.8m/s到5.8m/s之间时SO2、PM10、PM2.5浓度明显升高。这可能是因为风速增加到一定程度时，会引起二次扬尘，使空气质量变差，而莱西市全年风速较低，非常有利于污染物的扩散。因此对于莱西市来说，一般情况下风速越大，污染物浓度越低。

2.5 风向

SO2、臭氧、PM10、PM2.5与风向联合玫瑰图2所示。

从图2中可以看出，风向在112.5度到180度之间SO2、PM10、PM2.5浓度明显较低。这可能是与空气监测站所处的位置有关，东南方向车流量及工业企业相对较少，污染物浓度也较小。

2.6 降水

数据显示，明显的降水后，包括臭氧在内的各污染物浓度明显降低，可见有效的降水对空气中的各种污染物有着稀释和清洗作用，并且能够有效抑制扬尘的产生，降低污染物的浓度，是能够净化空气中污染物的有效气候因素，清洁作用明显。

3 结语

莱西市空气污染污染物的浓度与气象条件有密切的关系：（1）温度升高，空气对流增加，SO2、PM10、PM2.5浓度降低。（2）湿度增加，可吸入颗粒物浓度降低。（3）气压增加，出现逆温层，不利于污染物的扩散。（4）风速越大，污染物浓度越低。（5）风向在112.5度到180度之间SO2、PM10、PM2.5浓度明显较低。

参考文献

[1] 吴兑，邓雪娇.环境气象学与特种气象预报[M].北京：气象出版社，2001.

[2] 贾斌，卢吉文，李雪，等.重庆垫江大气污染物浓度变化趋势及影响因子分析[J].环境影响评价，2016（2）：78-81.

[3] 苏超，田良.海口市空气质量的特征及其与气象条件的关系[J].海南大学学报自然科学版，2016（2）：185-192.

[4] 王淑兰，柴合发.北京市O3污染的区域特征分析[J].地理科学，2002（03）：360-364.

[5] 郭悦嵩，邢昱.城市大气环境特征及气象条件影响因子的分析[J].环境与发展，2018（09）：153-154.

[6] 景宽，刘保献，王焱.温湿度对PM2.5质量浓度监测的影响[J].中国环境监测，2008（4）：124-132.

[7] 宋秀瑜，曹念文，赵成.南京地区相对湿度对气溶胶含量的影响[J].中国环境科学，2018（9）：3240-3246.