摘要：选取北京、济南和临沂这三大典型城市各月份的大气污染物监测数据，分析了大
气中的主要污染物（PM10、PM2.5、N02、S02和03）的月平均变化，发现不同地区的地形条件、气象条件和能源结构等是影响大气污染状况的重要因素。其中，机动车尾气是北京大气污染的主要来源，重工业是济南大气污染的主要来源，临沂则是复合型污染。以期为大气颗粒物的风险评估和环境空气质量监控提供参考。
关键词：大气污染;PM2.5;NOx
中图分类号：X83
文献标识码：A全球十大污染城市
文章编号：1674-9944（ 2019） 24-0094-04
1 引言
近年来，随着我国城市化和工业化进程的加快以及机动车保有量的迅速增长，空气污染问题日趋严重，直接威胁人类的健康，并对气候和生态环境产生重大的影响。大气污染已经成为政府和社会共同面临的严峻问题。据世界卫生组织（WHO）估计，全球每年有近300万
人死于大气污染相关疾病，约占全球年死亡总数的5%。城市大气环境中的污染问题主要包括：二氧化硫（SO2）含量较高、总悬浮颗粒物（TSP）浓度较高、机动车数量的增多导致污染物排放量增多、氮氧化物（ NOx）浓度高，造成大气污染日趋严重，特别是近些年来，细颗粒物（PM2.5）污染的加重等多种现象已引起了社会各界的高度重视。
大气环境污染是一个区域性的污染问题，污染情况受到当地地理气象条件、工业污染等因素的影响，存在着比较明显的时空分布特征。不同地区地形和地面的影响、山脉的阻滞作用和城市的高层建筑等都会对当地大气污染的流通传播产生不同的影响。
2 三个典型城市大气代表性污染物变化特征分析
2.1 调查方法
本文以北京、济南和临沂作为三个典型城市，以2018年8月至2019年4月的监测数据资料为基础数据，结合各地区特有的地理、气象条件，用对比分析的方法对大气污染物变化特征分析了大气中的主要污染物（PM10、PM2.5、N02、S02、03）的月平均变化，气态污染物之间的相关性，以期得到不同地区秋冬季各污染物的变化趋势以及不同地区之间的差异，
以及同一地区各污染物的月际变化趋势以及不同污染物之间的关联。为了更准确的对比不同区域污染物之间的差异，各监测点数据均来自国家监测网站和山东省城市环境空气质量信息网，从而为大气颗粒物的风险评估和环境空气质量监控提供参考。
2.2 污染物总体变化情况
由图1可以发现，特征污染物浓度由高到低依次是PM10、PM2.5、N02、S02，其中济南和临沂地区的PM10、PM2.5和NO2浓度在1月份达到浓度高峰后略有下降，但03的变化趋势与之相反，而北京污染物浓度相对变化不明显。济南和临沂PM10、PM2.5、S02浓度都比北京高且在冬季有峰值，而北京大气污染物浓度波动较小。济南和临沂污染物浓度整体呈季节性，冬季达到污染物峰值，夏季污染物浓度较低。
2.3 典型污染物对比分析
2.3.1 大气颗粒物浓度变化分析
调查发现，颗粒物的浓度随季节变化比较大。如图2所示，济南和临沂PM10、PM2.5浓度整体变化趋势相似呈倒V型，浓度高峰都在冬季，北京的PM10、PM2.5浓度相对较低的，
浓度峰值在11月份。
据北京市环保局对外公布的数据表明北京市全年PM2.5来源中本地污染排放贡献占2/3，区域传输贡献约占1/3。区域传输是造成北京空气污染严重的重要原因之一，在没有区域传输下，污染物的浓度本应随风速降低，但是北京周围多工业区，主要指河北重工业地带产生的大气污染物经过区域传输到北京，给北京大气带来极大的影响。北京周边城市地区大气污染物排放量大，常年情况下，区域传输对北京PM2.5污染的影响为28%～36%;在极端不利气象条件下，外来传输对北京大气污染的影响高达50%左右。而近年来北京推行天然气取暖，绿能源结构，北京的冬季大气污染物浓度降低，符合图2中的冬季污染物浓度较低变化趋势。另外，北京的春季短促，平均只有53 d，但其中有近20 d出现尘沙天气。每当尘暴来临，外来污染物经过区域传输进入北京形成沙尘污染。据统计，日降水量大于等于1 mm时，北京空气质量的达标率是74%，但北京是北温带季风气候，降水多集中在夏季，湿沉降在夏季除污效果明显[1]。
据济南市环保局对外公布的PM2.5来源分析结果，细颗粒物是此次重污染的主要污染物[2]。济南PM2.5主要来自于本地的污染排放，本地污染排放贡献占68%—80%，区域传输贡
献占20%～32%。其中燃煤、扬尘、工业生产和机动车是主要的来源。济南特殊地形，四周地形都高于市区，城区呈现浅碟状态，这样的地理位置更容易形成逆温，逆温层大约在100 m左右，而排放的污染物分布在150 m以下，这样就会使得污染物无法向外排放。济南高浓度区域的大气污染物排放均量高于全国平均水平[3]，除此之外机动车、扬尘和生活源的污染物排放强度也很大，而且过度集中在扩散条件差的城区区域。济南处于供暖区，燃煤供暖加大了污染，惡劣的气象条件使污染物浓度峰值出现在冬季1月份[4]。
临沂大气颗粒物中PM10来源广泛，成分复杂。根据临沂市气象局所做的大气颗粒物来源分析结果，主要来自于土壤，机动车尾气和煤烟尘，其次是建筑灰尘和冶炼尘。冬季供暖期煤烟灰尘比重较非供暖期会上升1O%左右，而非供暖期土壤灰尘占总来源的比例高达55%以上，土壤灰尘的88%是来自于人类活动产生的二次扬尘[5]。因此，临沂市大气颗粒物污染是包括煤烟灰尘、扬尘、建筑灰尘和机动车尾气在内的复合型污染，人类活动所形成的二次扬尘和机动车尾气已经成为临沂市大气颗粒物污染的主要来源。
2.3.2
N02的变化情况分析
大气中N02的来源分为自然源和人为源两种。化石燃料的燃烧和机动车尾气排放是N02的主要来源。各地的研究表明，机动车对氮氧化物排放量贡献在40%～60%之间，而因为近地排放的原因，其对环境二氧化氮的浓度贡献在70%以上，远高于非机动车排放源的贡献，机动车尾气排放已成为城市氮氧化物污染的主要原因[6]。北京作为首都，交通量巨大，临沂是山东物流之都，机动车数量居山东首位，济南是名副其实的堵城，在道路拥堵二氧化氮浓度更易累积，且济南和临沂地形特殊污染物难扩散。从图3中可以看出，济南和临沂两城市N02的月际变化趋势基本相同，两城市都在1月份的时候出现污染物浓度高峰。冬天燃煤供暖会排放更多的污染物，而且气温低，风级减小更加不利于污染物的扩散稀释。北京的NO2浓度较低，空气质量较稳定，在冬季从西北来的季风使污染物向东南转移，使北京的NO2浓度11月达到浓度高峰后呈现出下降的趋势，在2月份受季风气候的影响三市的NO2浓度达到了浓度的最低值。浓度明显波动的在3月，这是因为3月是春季，北京多沙尘天气加剧了空气的污染，空气中的污染物会聚集吸附在沙尘上危害更大。
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