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摘要 利用廊坊市气象信息共享平台公布的PM2.5质量浓度的实时观测数据，首次完成对2018年廊坊市区PM2.5的质量浓度变化情况分析。结果表明：廊坊市2018年PM2.5污染情况相比往年持续有所好转。
关键词 廊坊;PM2.5;变化特征;大气污染
中图分类号：X513 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）06–0166–02
空气质量与人们生活、身体健康息息相关[1]。近年来，我国中东部地区空气重污染现象虽然有所改善，但是仍呈现出复合性、区域性、周期性等特征，引起政府和公众的广泛关注[2]。在空气中，存在的可吸入颗粒物容易被人体吸收，因呼吸系统中积累而引发多种疾病[3]。研究表明，PM2.5是造成空气重污染的罪魁祸首[4-5]。PM2.5在地球大气组成中含量很少，但对空气环境污染和人体健康危害产生重要影响，PM2.5属于一类大气污染物。
1 资料选取与研究方法
1.1 数据来源
数据采用廊坊市气象信息共享平台（http：//10.48.36.193/）公布的廊坊市2018年1月1日～12月31日逐时、逐日PM2.5質量浓度的实时观测数据。本研究首次完成对廊坊市区PM2.5的质量浓度分星期的日变化分析，选择人们的生活方式有所不同的工作日与周末分开讨论研究，有利于人们根据污染特征选择出行和开展户外活动，分星期日的变化特征显得更加重要。且分析了日变化、季节变化特征，数据来源于廊坊大气成分站。
1.2 观测站点
观测站点位于廊坊市国家气象观测站的建筑楼顶，位于廊坊市京津线廊坊南北史家务镇，东经116°42′，北纬39°30′，海拔为12.7 m，距离交通主干线200 m，代表廊坊市典型的大气环境，可以较好地反映区域污染传输特征。
1.3 观测仪器
观测仪器采用安徽蓝盾光电股份有限公司生产的β射线法大气颗粒物监测仪（以下简称监测仪）。基本技术指标：测量范围（0～1 000） μg/m3或（0～10 000） μg/m3;最低检测线≤2 μg/m3;最小显示单位为0.1 μg/m3;标准模重现性≤±2%标准值;仪器平行性≤±7%;采样流量偏差为16.67 L/min±2%。监测仪每年完成一次厂家标准校正测试，恒流稳定性高，观测精确，可以完成单点校准和多点校准。
监测仪利用β射线作为辐射源，采用恒定流量抽气，大气中的悬浮颗粒吸附在β源和探测器之间的滤纸表面抽前后探测器对β射线计数值的改变反映了滤纸上吸附颗粒物质量。根据抽气体积，可以换算单位体积空气中悬浮颗粒的浓度。该设备主要用于测量大气中可吸入颗粒物PM10和PM2.5。
2 结果与分析
2.1 逐时数据总体分析
目前，我国空气污染指数包括二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物或总悬浮颗粒物。2012年国务院新修订《环境空气质量标准》，将PM2.5监测指标加入污染指数项目。PM2.5作为一种重要的悬浮颗粒物，现阶段对人们健康影响很大。为更加直接了解PM2.5的全年定量污染特征，总体分析逐小时数据。统计发现，PM2.5逐时浓度值ρ（PM2.5）<35 μg/m3，占总体样本数据的42.2%;35 μg/m3≤ρ（PM2.5）<75 μg/m3，占总体样本数据的36.4%;75 μg/m3≤ρ（PM2.5）<115 μg/m3，占总体样本数据的12.1%;115 μg/m3≤ρ（PM2.5）<150 μg/m3，占总体样本数据的5.5%;150μg/m3≤ρ（PM2.5）<250 μg/m3，占总体样本数据的4.1%;ρ（PM2.5）>250 μg/m3，占总体样本数据的0.5%。
因此，全年逐小时PM2.5浓度分布在75 μg/m3以下，优良等级占样本数据的78.6%，达到一半以上，具有一定的参考性。根据全年逐时污染物统计得知，PM2.5作为首要污染物之一，占比达到33.1%。PM2.5对空气污染指数（AQI）影响至关重要（图1）。
2.2 全年数据变化特征
逐时数据可以直观地了解PM2.5质量浓度实时动态变化，为更好地了解廊坊市区PM2.5全年的变化趋势，进一步探究数据的集中趋势，分析2018年PM2.5质量浓度日平均浓度变化（图2）。由图2可以发现，质量浓度分布呈现“双峰”特征，污染天数共72 d，轻度污染38 d，中度污染24 d，重度污染及严重污染10 d。其中，污染天主要分布在上半年3月、4月及下半年11月、12月。3月、4月有5 d，PM2.5质量浓度日平均超过150 μg/m3。自2000年以来，廊坊地区沙尘天气，近5年来维持在平均5 d左右，主要在春季沙尘较多，其中4月达到1.3 d;11月、12月有5 d，PM2.5质量浓度日平均超过150 μg/m3，包括一次严重污染天气达到289 μg/m3，主要考虑北方供暖方式也会加重空气污染。
根据国家环境空气质量标准《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）划分日平均质量浓度。其中，达到国家一级标准[ρ（PM2.5）<35 μg/m3]，污染等级“优”的共144 d;达到国家二级标准[35 μg/m3≤ρ（PM2.5）<75 μg/m3]，污染等级“良”的共152 d，轻中度污染天数62 d，重度污染天数7 d。2018年PM2.5质量浓度年平均为53.1 μg/m3，比较2019年河北省廊坊环境监测中心发布的《廊坊市环境质量概要（2018年）》数据显示，PM2.5年均浓度值为52 μg/m3，质量浓度值基本一致。PM2.5浓度与2017年相比下降了13.33%，PM2.5超标0.48倍，空气质量综合指数5.94，与2017年同期相比下降了10.14%，说明2018年廊坊市区大气中PM2.5污染情况良好。 2.3 季节日变化特征
按照春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月至次年2月）分析PM2.5质量浓度季节变化特征。不同季节的日变化（图3）强度特征呈现出冬季>秋季>春季>夏季。由图3可知，一年中四季的PM2.5质量浓度的日变化特征规律呈现“W”型。00：00～05：00，秋季PM2.5质量浓度持续下降，春季、夏季、冬季PM2.5质量浓度保持相对稳定的状态;06：00～08：00，PM2.5质量浓度开始逐渐增加;08：00左右达到峰值，后急剧下降;15：00左右出现谷值，四季中下午的浓度都保持在低浓度水平;17：00之后，PM2.5质量浓度开始急剧上升;21：00左右达到峰值，之后呈缓慢下降趋势或相对稳定状态。
秋季与冬季的日变化趋势相似，但是峰值和谷值出现的时刻有所区别。秋季变化存在两个较大谷值，分别在05：00与14：00，但是冬季只有一个谷值，在15：00左右。日变化范围更大，冬季的曲线变化在10：00之前变化相对平缓。秋冬季节PM2.5質量浓度日变化范围较大，呈现夜间浓度大于白天浓度，主要原因考虑秋冬季采暖方式和节空气较为干燥，夜间多晴朗天气，气温低，大气层结相对稳定，形成逆温现象，不利于PM2.5的稀释与扩散。
3 结语
2018年廊坊市区PM2.5质量浓度年平均值为53.1 μg/m3，相较于《廊坊市环境质量概要（2018年）》公布的PM2.5年均浓度值为52 μg/m3，质量浓度值基本一致。PM2.5空气污染较往年持续呈好转态势。PM2.5质量浓度逐小时分布在75 μg/m3以下，优良等级占样本数据的78.6%，达到一半以上。PM2.5作为首要污染物之一，占比达到33.1%，PM2.5对空气污染指数的（AQI）影响至关重要。季节变化特征呈现冬季>秋季>春季>夏季。
参考文献
[1] 任阵海，万本太，苏福庆，等.当前我国大气环境质量的几个特征[J].环境科学研究， 2004（1）： 1-6.
[2] 李令军，王英，李金香，等.2000～2010北京大气重污染研究[J]. 中国环境科学， 2012， 32（1）： 23-30.
[3] 曲晓黎，付桂琴，贾俊妹，等.2005—2009年石家庄市空气质量分布特征及其与气象条件的关系[J]. 气象与环境学报， 2011， 27（3）： 29-32.
[4] Chak K. C X Yao X H. Air pollution in mega cities in China[J]. Atmospheric Environment， 2007， 42（1）： 1-42.
[5] Sun Y L，Zhuang G S，Tang A A，et al. Chemical characteristics of PM2.5 and PM10 in haze-fog episodes in Beijing.[J]. Environmental science & technology， 2006， 40（10）： 3148-3155.
责任编辑：黄艳飞
Analysis on the Charact-eristics of PM2.5 Mass Concentration Changes in Langfang， Hebei in 2018
GAO Qing-quan et al （Langfang Meteorological Bureau， Langfang， Hebei 065000）
Abstract Based on the real-time obser-vation data of PM2.5 mass concentration released by Langfang meteorological information sharing platform， the mass concentration change of PM2.5 in Langfang City in 2018 was analyzed for the first time. The results show that the PM2.5 pollution situation in Langfang City in 2018 has continued to improve compared with previous years.
Key words Langfang; PM2.5; Change ch-aracteristics; Air pollution
基金项目 廊坊市科学技术局“基于小波分析的廊坊空气质量评价研究”（2019013084）。
作者简介 高清泉（1990-），男，山东潍坊人，助理工程师，主要研究方向：大气探测与环境气象。*通信作者：高清源（1986-），男，辽宁鞍山人，工程师，主要研究方向：环境气象与天气预报。
收稿日期 2021-04-15
关键词 廊坊;PM2.5;变化特征;大气污染
中图分类号：X513 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）06–0166–02
空气质量与人们生活、身体健康息息相关[1]。近年来，我国中东部地区空气重污染现象虽然有所改善，但是仍呈现出复合性、区域性、周期性等特征，引起政府和公众的广泛关注[2]。在空气中，存在的可吸入颗粒物容易被人体吸收，因呼吸系统中积累而引发多种疾病[3]。研究表明，PM2.5是造成空气重污染的罪魁祸首[4-5]。PM2.5在地球大气组成中含量很少，但对空气环境污染和人体健康危害产生重要影响，PM2.5属于一类大气污染物。
1 资料选取与研究方法
1.1 数据来源
数据采用廊坊市气象信息共享平台（http：//10.48.36.193/）公布的廊坊市2018年1月1日～12月31日逐时、逐日PM2.5質量浓度的实时观测数据。本研究首次完成对廊坊市区PM2.5的质量浓度分星期的日变化分析，选择人们的生活方式有所不同的工作日与周末分开讨论研究，有利于人们根据污染特征选择出行和开展户外活动，分星期日的变化特征显得更加重要。且分析了日变化、季节变化特征，数据来源于廊坊大气成分站。
1.2 观测站点
观测站点位于廊坊市国家气象观测站的建筑楼顶，位于廊坊市京津线廊坊南北史家务镇，东经116°42′，北纬39°30′，海拔为12.7 m，距离交通主干线200 m，代表廊坊市典型的大气环境，可以较好地反映区域污染传输特征。
1.3 观测仪器
观测仪器采用安徽蓝盾光电股份有限公司生产的β射线法大气颗粒物监测仪（以下简称监测仪）。基本技术指标：测量范围（0～1 000） μg/m3或（0～10 000） μg/m3;最低检测线≤2 μg/m3;最小显示单位为0.1 μg/m3;标准模重现性≤±2%标准值;仪器平行性≤±7%;采样流量偏差为16.67 L/min±2%。监测仪每年完成一次厂家标准校正测试，恒流稳定性高，观测精确，可以完成单点校准和多点校准。
监测仪利用β射线作为辐射源，采用恒定流量抽气，大气中的悬浮颗粒吸附在β源和探测器之间的滤纸表面抽前后探测器对β射线计数值的改变反映了滤纸上吸附颗粒物质量。根据抽气体积，可以换算单位体积空气中悬浮颗粒的浓度。该设备主要用于测量大气中可吸入颗粒物PM10和PM2.5。
2 结果与分析
2.1 逐时数据总体分析
目前，我国空气污染指数包括二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物或总悬浮颗粒物。2012年国务院新修订《环境空气质量标准》，将PM2.5监测指标加入污染指数项目。PM2.5作为一种重要的悬浮颗粒物，现阶段对人们健康影响很大。为更加直接了解PM2.5的全年定量污染特征，总体分析逐小时数据。统计发现，PM2.5逐时浓度值ρ（PM2.5）<35 μg/m3，占总体样本数据的42.2%;35 μg/m3≤ρ（PM2.5）<75 μg/m3，占总体样本数据的36.4%;75 μg/m3≤ρ（PM2.5）<115 μg/m3，占总体样本数据的12.1%;115 μg/m3≤ρ（PM2.5）<150 μg/m3，占总体样本数据的5.5%;150μg/m3≤ρ（PM2.5）<250 μg/m3，占总体样本数据的4.1%;ρ（PM2.5）>250 μg/m3，占总体样本数据的0.5%。
因此，全年逐小时PM2.5浓度分布在75 μg/m3以下，优良等级占样本数据的78.6%，达到一半以上，具有一定的参考性。根据全年逐时污染物统计得知，PM2.5作为首要污染物之一，占比达到33.1%。PM2.5对空气污染指数（AQI）影响至关重要（图1）。
2.2 全年数据变化特征
逐时数据可以直观地了解PM2.5质量浓度实时动态变化，为更好地了解廊坊市区PM2.5全年的变化趋势，进一步探究数据的集中趋势，分析2018年PM2.5质量浓度日平均浓度变化（图2）。由图2可以发现，质量浓度分布呈现“双峰”特征，污染天数共72 d，轻度污染38 d，中度污染24 d，重度污染及严重污染10 d。其中，污染天主要分布在上半年3月、4月及下半年11月、12月。3月、4月有5 d，PM2.5质量浓度日平均超过150 μg/m3。自2000年以来，廊坊地区沙尘天气，近5年来维持在平均5 d左右，主要在春季沙尘较多，其中4月达到1.3 d;11月、12月有5 d，PM2.5质量浓度日平均超过150 μg/m3，包括一次严重污染天气达到289 μg/m3，主要考虑北方供暖方式也会加重空气污染。
根据国家环境空气质量标准《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）划分日平均质量浓度。其中，达到国家一级标准[ρ（PM2.5）<35 μg/m3]，污染等级“优”的共144 d;达到国家二级标准[35 μg/m3≤ρ（PM2.5）<75 μg/m3]，污染等级“良”的共152 d，轻中度污染天数62 d，重度污染天数7 d。2018年PM2.5质量浓度年平均为53.1 μg/m3，比较2019年河北省廊坊环境监测中心发布的《廊坊市环境质量概要（2018年）》数据显示，PM2.5年均浓度值为52 μg/m3，质量浓度值基本一致。PM2.5浓度与2017年相比下降了13.33%，PM2.5超标0.48倍，空气质量综合指数5.94，与2017年同期相比下降了10.14%，说明2018年廊坊市区大气中PM2.5污染情况良好。 2.3 季节日变化特征
按照春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月至次年2月）分析PM2.5质量浓度季节变化特征。不同季节的日变化（图3）强度特征呈现出冬季>秋季>春季>夏季。由图3可知，一年中四季的PM2.5质量浓度的日变化特征规律呈现“W”型。00：00～05：00，秋季PM2.5质量浓度持续下降，春季、夏季、冬季PM2.5质量浓度保持相对稳定的状态;06：00～08：00，PM2.5质量浓度开始逐渐增加;08：00左右达到峰值，后急剧下降;15：00左右出现谷值，四季中下午的浓度都保持在低浓度水平;17：00之后，PM2.5质量浓度开始急剧上升;21：00左右达到峰值，之后呈缓慢下降趋势或相对稳定状态。
秋季与冬季的日变化趋势相似，但是峰值和谷值出现的时刻有所区别。秋季变化存在两个较大谷值，分别在05：00与14：00，但是冬季只有一个谷值，在15：00左右。日变化范围更大，冬季的曲线变化在10：00之前变化相对平缓。秋冬季节PM2.5質量浓度日变化范围较大，呈现夜间浓度大于白天浓度，主要原因考虑秋冬季采暖方式和节空气较为干燥，夜间多晴朗天气，气温低，大气层结相对稳定，形成逆温现象，不利于PM2.5的稀释与扩散。
3 结语
2018年廊坊市区PM2.5质量浓度年平均值为53.1 μg/m3，相较于《廊坊市环境质量概要（2018年）》公布的PM2.5年均浓度值为52 μg/m3，质量浓度值基本一致。PM2.5空气污染较往年持续呈好转态势。PM2.5质量浓度逐小时分布在75 μg/m3以下，优良等级占样本数据的78.6%，达到一半以上。PM2.5作为首要污染物之一，占比达到33.1%，PM2.5对空气污染指数的（AQI）影响至关重要。季节变化特征呈现冬季>秋季>春季>夏季。
参考文献
[1] 任阵海，万本太，苏福庆，等.当前我国大气环境质量的几个特征[J].环境科学研究， 2004（1）： 1-6.
[2] 李令军，王英，李金香，等.2000～2010北京大气重污染研究[J]. 中国环境科学， 2012， 32（1）： 23-30.
[3] 曲晓黎，付桂琴，贾俊妹，等.2005—2009年石家庄市空气质量分布特征及其与气象条件的关系[J]. 气象与环境学报， 2011， 27（3）： 29-32.
[4] Chak K. C X Yao X H. Air pollution in mega cities in China[J]. Atmospheric Environment， 2007， 42（1）： 1-42.
[5] Sun Y L，Zhuang G S，Tang A A，et al. Chemical characteristics of PM2.5 and PM10 in haze-fog episodes in Beijing.[J]. Environmental science & technology， 2006， 40（10）： 3148-3155.
责任编辑：黄艳飞
Analysis on the Charact-eristics of PM2.5 Mass Concentration Changes in Langfang， Hebei in 2018
GAO Qing-quan et al （Langfang Meteorological Bureau， Langfang， Hebei 065000）
Abstract Based on the real-time obser-vation data of PM2.5 mass concentration released by Langfang meteorological information sharing platform， the mass concentration change of PM2.5 in Langfang City in 2018 was analyzed for the first time. The results show that the PM2.5 pollution situation in Langfang City in 2018 has continued to improve compared with previous years.
Key words Langfang; PM2.5; Change ch-aracteristics; Air pollution
基金项目 廊坊市科学技术局“基于小波分析的廊坊空气质量评价研究”（2019013084）。
作者简介 高清泉（1990-），男，山东潍坊人，助理工程师，主要研究方向：大气探测与环境气象。*通信作者：高清源（1986-），男，辽宁鞍山人，工程师，主要研究方向：环境气象与天气预报。
收稿日期 2021-04-15