中国甘肃省夏季大气城市PM2.5和PM10浓度的研究外文翻译资料

 2022-11-22 16:18:38

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中国甘肃省夏季大气城市PM2.5和PM10浓度的研究

Mikalai Filonchyk1,Haowen Yan2,ShuwenYang2 and Volha Hurynovich1

兰州交通大学环境与市政工程学院，兰州730070。

兰州交通大学GIS系，兰州730070。

*通讯作者。 电子邮件：fi lonchyk.mikalai@gmail.com

由于过去25年来国家经济飞速发展，颗粒物（PM）已成为中国极大兴趣的话题。工业的快速发展导致了污染造成的阴霾以及城市化水平的提高。 2012年，中国国家环境空气质量标准（NAAQS）对PM浓度进行了“更严格”的规定，即年平均PM2.5和PM10分别为35和70mu;g/ m3（二级，GB3095-2012） 。 Pearson相关系数用于确定污染水平与天气条件之间的污染线性关系以及邻近城市之间的时空变异性。本文的目的是调查甘肃省11个最大城市2015年6月1日至8月31日PM2.5和PM10的小时质量浓度。本研究表明PM2.5的总平均浓度研究区PM10为26和66mu;g/ m3。 PM2.5发作日（24小时浓度超过75mu;g/ m3）时，PM2.5的平均浓度比非发作日数高2-3倍。在所有被调查城市的平日/周末PM和其他空气污染物（SO2，NO2，COandO3）中，没有观察到明显的差异。

1.介绍

摘要：近几十年来，经济发展迅速扩大，导致中国能源消耗，空气污染物排放和空气污染大幅度增加。 空气质素的恶化一直是该国的主要环境问题之一。 PM2.5（颗粒空气动力学直径小于2.5mu;m）的研究表明，广州（Hagler et al。2006）年平均浓度超过90mu;g/ m3，北京超过120mu;g/ m3（姚等，2002; Guinotet al。2007）和95mu;g/ m3（Fenget al。，2009）。兰州空气污染研究表明，2007 - 2009年PM2.5的平均浓度为90mu;g/ m3（Fang et al。2014），PM10在同期的平均浓度超过了129,132和150mu;g/ m3 （Hou et al.2011），并制成了150mu;g/ m3（Tao et al。2014）。Zhai et al。 （2015年）显示，2013年冬季PM2.5和PM10的平均月浓度分别超过95和290mu;g/ m3，夏季月份浓度分别为48和110mu;g/ m3，大大超过世界卫生组织（WHO）年平均指标值为10mu;g/ m3（WHO 2005）

大气颗粒物（PM）PM10和PM2.5（空气动力学直径le;2.5mu;m的颗粒）近年来由于其在大气过程中的重要作用，对健康和全球气候的不利影响而引起越来越多的关注。 环境空气质量主要受颗粒物（PM），一氧化碳的影响（CO），二氧化硫（SO2），二氧化氮（NO2）和臭氧（O3）浓度。

关键词:中国;甘肃;颗粒物;情节日相关性空气污染。

空气污染的影响在空气污染问题越来越严重的许多发展中国家尤为重要（Gupta等，2003）。在中国，已经开展了大量研究来研究气象现象中PM和气态污染物浓度的变化，例如，（Xie et al。2005; Choiet al。2008; Chu et al。2008a，b; Yang et al。2011; Fan et al。2013）。 其他研究考察了一个大城市，几个城市或区域的污染状况（An et al。2007; Chu et al。2008a; Quan et al。2008; Wang等 2009年 Li et al。 2010; Fan et al.2014）。 其他调查人员聚焦于几个大城市PM2.5的化学成分（Yu和Yu 2012; Zhang et al。2012）

本文介绍了2015年夏季甘肃省11个城市的空气污染物组成，浓度和空气污染源的详细时间和季节性研究结果。对这些污染物的空间和时间变化进行了比较。 推动我们执行这项研究有几个原因。 第一：本区夏季高浓度PM污染情况。二，空气污染问题在中国引起了广泛的公众意识。 因此，对时空变化的调查中国PM和气体污染物的浓度是必要和重要的。 第三：以前在该地区的研究主要涵盖小领域（例如，Ta et al。2004）。这项工作的主要目的是介绍甘肃省11个城市夏季PM2.5和PM10的大小和特征以及地面测量数据主要气体污染物的最新信息。该知识可进一步用于调查 来源和PM管理策略。

2.方法

2.1调查区

甘肃省人口2580万（2010年），占地面积454,000平方公里，海拔1000-3000米。 该省位于中国西北部，西藏高原与蒙古高原之间; 它毗邻内蒙古自治区和宁夏回北部，东部，东部陕西，南部四川，西南青海，西部新疆，北部（戈维阿尔泰省）蒙古边界的一小部分。 省市最大的城市是兰州。该省包括高度发达的石油生产和改造，煤，铜，铁矿石以及有色金属冶炼，机械制造，化工，石油化工，金属加工，纺织工业的生产，建筑材料和电子产品。 该地区遭受戈壁沙漠的沙尘暴，特别是在冬季。 空气污染的主要来源包括工业排放以及煤矿红电站（Wang et al。2008）。本研究涵盖了甘肃省11个城市，即兰州，嘉峪关，张掖，武威，白银，滇西，天水，庆阳，平凉，金昌，陇南。

2.2数据源

中华人民共和国环境保护部数据中心记录了PM2.5，PM10，SO2，NO2，CO，O3的质量浓度（http://datacenter.mep.gov.cn/和113.108） .142.147：20035 / emcpublish /）。本研究提供的数据来自于2015年6月1日至2015年8月31日期间所研究的每个城市的国家空气质量监测站。已经建立了自动监测系统 根据中国环境保护标准HJ193-2013（MEP2013a）以及中国环境保护标准HJ655-2013（MEP 2013b）的PM2.5和PM10标准，SO2，NO2，O3和CO的环境浓度 ）。 从地面气象参数，地面风速（WS），温度（T）和地表相对湿度（RH）以及气象观测资料均从国家气象局气象中心收到（http：/nmc.cn /）。

2.3 PM2.5 / 10浓度数据和统计分析

为保护空气质量，监测空气质量标准，中华人民共和国环境保护部和甘肃省环境保护部在甘肃省建成了28个空气质量监测站。 这些地面监测站测量空气中加权粒子的浓度，显示小时和日平均浓度。 在这项工作中，我们使用了每天平均PM2.5质量浓度（mu;g/ m3）。使用锥形元件振荡微量天平（TEOM 1400a）测量这些站的PM2.5 / 10质量浓度，小时平均值精度为plusmn;1.5mu;g/ m3，日均24小时为plusmn;0.5mu;g/ m3 平均值，并计算实时PM质量浓度。 使用TEOM 1400a，以特定的时间间隔进行采样和确定颗粒的质量，对其在过滤器上的沉积进行加权和测量。 过滤器连接到振动中空圆锥形玻璃管，其频率受过滤器负载的影响。 TEOM的开口被加热到50℃，以消除过滤器中水粒子的冷凝和蒸发的影响。 这种加热气溶胶流是由半挥发物质的损失引起的（Charron等人，2004; Charron和Harrison 2005）。 本研究利用了所有台站的数据。 监测点的详细情况见表1。

通过对所有空气质量监测站的小时数据进行平均，获得每个城市的平均小时和每日二氧化碳浓度，以及数据。 所有污染物的日平均浓度在接收16小时后计算。

日平均浓度高于II级标准（PM2.5ge;75mu;g/ m3，PM10ge;150mu;g/ m3）的日期定义为平均浓度小于质量标准（PM2）的PM发作天数和天数。 5le;35mu;g/ m3和PM10le;50mu;g/ m3）确定为非发作日。 利用Pearson相关系数来确定影响污染水平和污染水平的因素之间的线性关系。 进行多变量分析，以评估与背景条件和潜在不利因素相关的PM2.5 / 10水平的主要因素（Hatch等，1982; Breiman和Friedman 1985）。

3.结果

3.1夏季空气质量概述

图2和图3显示质量浓度指标PM2.5和PM10，CO，NO2，SO2和8小时峰值O3整个研究期间的价值观（2015年6月1日至8月31日）。平均PM2.5集中在省内平均浓度不高25-28mu;g/m3在除兰州以外的所有城市平凉，平均浓度下午2.5超过35mu;g/ m3。最小浓度 -在南部观察到省份浓度为16mu;g/ m3（天水）。下午10显示类似的空间pat-燕鸥下午10浓度从50变化到70mu;g/ m3在大多数城市，为100mu;g/ m3在兰州市。气态污染物（CO，SO2，没有2，O3）表现出不同的空间分配。超过NO的水平2在兰州观察到平凉为42.59和40.8mu;g/ m3，res-果断地高浓度的NO2也是asso-与发达的煤炭工业相关平凉，化工石化，试试在兰州。 NO浓度增加2在兰州与汽车和铁路运输的大量废气排放相关联该市是该市的主要交通枢纽中国西北部SO的水平mer月份不高，平均12mu;g/ m3除白银和金昌市外具有最高的SO2超过了NAAQS标准1级（35.06和26.34mu;g/ m3，respec-活泼）。 O的浓度水平3没有超过指定污染水平平均值58plusmn;15mu;g/ m3为省。一般来说，气体几乎所有城市的污染量都不高甘肃省。浓度为在夏季所有城镇的t are如表2所示。

3.2空间变异性

为了研究PM污染指标的区域相关性，利用该地区各城市之间的Pearson线性相关分析，对空间变异性进行了测量。 全省所有研究城市PM10和PM2.5的平均相关系数（r）如表2所示。相关系数为0.000-0.299接受为弱相关，0.300-0.499为中度相关，0.500-1.000为强相关，-0.001〜-0.300为弱负相关。表3显示，大多数城市呈现中度和强烈的相关性。 兰州与白鹰与定西的相关性（PM2.5 r = 0.479）兰州与白鹰之间的PM10 r = 0.831; 兰州和定西之间的PM2.5为r = 0.475，PM10为r = 0.708; PM2.5的r = 0.653，PM10的r = 0.743白鹰与定西之间），嘉峪关与张掖，武威之间（r = 0.535 PM2.5，嘉峪关与张业市PM10的r = 0.667; PM2.5 r = 0.743，嘉峪关与武威之间PM10的r = 0.772; r = 0.729 PM2.5，张掖与武威之间PM10的r = 0.817）。这表明，城市地区的PM2.5比例显着高于次生有机气溶胶，如硫酸铵（（NH4）2SO4）），或者是与区域主要人为污染物相比分布更广泛的逸散性粉尘。 陇南与金昌城市成对Long差呈负相关（PM2.5 r = -0.1，PM10 r = -0.036），相距620公里。 与PM2.5相比，PM10的相关系数通常较高。 但是，有一些因素可能会影响城市地区PM2.5的浓度，包括：（1）主要PM的地方来源; （2）城市之间的地形障碍;（3）指标处理期; （4）气象现象; 和（5）半挥发性组分行为的差异（Sheppard et al.2001）。更接近每个呈现较高相关性的城市。

  1. PM2.5，（b）PM10，（c）CO，（d）NO2，（e）SO2和（f）8小时峰O 3的夏季时间浓度

对相关系数进行了比较，考虑了城市之间的距离。在该区域的各个城市之间的距离和距离间之也发现了相似的关系。 结果如图4所示。距离250公里的城市之间的相关系数在PM2.5时为0.6，PM10的距离为180公里以内，PM10的相关系数小于0.7。 PM2.5 / PM10夏季R2 = 0.54，p lt;0.01。 这种关系的结果可能与研究区域的气候，地理和地质条件有关。 该省北部有沙漠，中部是山区，南部平原。 所有这些都是颗粒在大气中运动的速度，特别是中部和北部的干燥空气。

3.3时间变异性

3.3.1 PM2.5 / PM10和气象变化

图5显示了全省最大的兰州和天水日平均PM2.5和PM10浓度，风速和温度参数的时间变化。PM2.5和风速指标之间存在负相关 ：弱风中通常含有高浓度PM2.5，PM2.5浓度较低，风力强劲。 一般来说，检测到的PM2.5 / PM10与空气温度之间没有明显的关系。 PM2.5浓度与WS，RH和T之间的这种关系将在夏季使用线性回归分析的进一步研究中得到证实。在兰州，PM2.5的回归系数与风速呈负相关，为-0.94，PM10为-0.71; PM2.5，PM10和空气温度之间的关系也显示为-0.13和-0.19之间的弱负相关，但分别与0.19和0.21的相对湿度呈正相关（表4b）。在天水，PM2.5与三个气象的关联参数是最小的，回归系数-0.007表征了大气中污染颗粒水平的温度，风速和空气湿度的小的影响。因此，甘肃省过渡时期，半干旱至干旱大陆性气候，夏季炎热，炎热，风速低，不是污染物分散的主要因素。通常，兰州经常会观察到风速小于3m / s，导致PM和其他气态污染物吸收的停滞状态，并增加PM污染指标。

3.3.2集中PM2.5和PM10发作和非发作日

图6显示了研究区所有城市PM2.5和PM10颗粒的浓度。 全省城市发生情节日，非事件日等事件发生不规律，因此，在发达国家，有色冶金 - 兰州，武威（分别为88和120mu;g/ m3 PM2.5）。 嘉峪关有一天，该地区的PM2.5达到250mu;g/ m3，增长率不寻常。 PM2.5的平均浓度在80〜100mu;g/ m3之间，远高于非发生PM2.5的浓度天（15-20mu;g/ m3）。

事件发生日PM10指标几乎同时在甘肃省所有城市进行。 图6显示PM10明确表达了8集：6月1日至4日，6月9日至10日，6月2

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