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住宅区PM2.5污染现状及影响因素

住宅区PM2.5污染现状及影响因素

本文作者:牟敬锋1严宙宁1林阮群1刘可1罗小生1林凯2作者单位:1.深圳市南山区疾病预防控制中心2.宁波市第二人民医院

PM2.5指粒径﹤2.5μm的大气颗粒物,由于PM2.5具有较大的比表面积,能携带较多的有毒有害物质进入机体深部。国内外许多研究发现PM2.5对人体健康能产生负面影响:PM2.5可导致机体循环系统疾患[1]、呼吸系统疾患和中枢神经系统紊乱等[2-3],因此PM2.5带来的健康损害不容忽视。有研究发现PM2.5还能影响空气的能见度,造成灰霾天气[4]。随着深圳经济的快速发展,大气中细颗粒物也日益剧增,空气污染逐渐加重。据深圳市气象局有关资料显示,深圳市灰霾天气发生率较高,从2008年到2010年,深圳出现灰霾天气分别为154、115和115d。南山区是深圳市的人口大区,人群比较集中,本研究选择南山区某居民住宅区作为监测点进行了为期1年的PM2.5浓度监测来研究其PM2.5污染情况,并进一步分析其可能的影响因素,为以后制定相应的污染控制措施提供科学依据。

1材料和方法

1.1监测点布设

选择南山区某中学教学楼第5层(楼顶)设立监测点(该点也作为深圳市环保局监测点),监测点周围1000m范围内主要有居民住宅,无高大建筑物。

1.2滤膜采集

监测时间为2010年每月10—16日,每天连续自动采样24h;采用大气可吸入颗粒物切割器PM2.5-100型(武汉市天虹仪器有限责任公司)连续自动采样,采样流量为100L/min;采样滤膜为玻璃纤维滤膜。

1.3浓度分析

PM2.5浓度分析方法是称重法,仪器为HM-202型电子分析天平(AND公司生产)。滤膜在稳定温度条件下(20℃~23℃)于硅胶干燥器内衡重24h后,进行称重。PM2.5的质量浓度等于采样后滤膜质量(W2)与采样前滤膜质量(W1)之差与采样空气标准状况下体积(V0)的商,即(略)。

1.4气象条件

采样期间,在深圳市气象局网站上记录每天的气象条件数据,主要包括:气温、相对湿度、风速和降水等情况。1.5数据处理采用Excel2007进行数据清理,使用SPSS15.0软件包进行数据检验分析,检验水准α=0.05。

2结果

2.1PM2.5平均浓度

2010年1—12月,共获得有效监测滤膜83份,PM2.5浓度在0.003~0.180mg/m3范围内波动。PM2.5浓度最低为0.003mg/m3,出现在2010年6月14日;PM2.5浓度最高为0.180mg/m3,出现在2010年12月12日。2010年监测得南山区某居民住宅区PM2.5平均浓度为(0.050±0.038)mg/m3。3月份PM2.5平均浓度最高(0.090mg/m3),8月份PM2.5平均浓度最低(0.019mg/m3),结果见表1。分析四季大气中PM2.5浓度发现,春、夏、秋、冬四季PM2.5平均浓度分别为0.058、0.027、0.046、0.069mg/m3,冬春季节南山区居民住宅区大气中PM2.5浓度较高,而夏秋季节大气中PM2.5浓度相对较低。

2.2PM2.5污染水平

到目前为止我国还没有制订PM2.5的环境卫生标准,而早在1997年美国就颁布了PM2.5环境卫生标准,规定日均值限值为0.065mg/m3,年均值限值为0.015mg/m3[5]。为了对南山区PM2.5污染水平作出判定,本研究选择美国制定的PM2.5环境卫生标准作为参比限值,2010年南山区居民住宅区年均值超标倍数为2.333。2010年监测了83份PM2.5滤膜,其中有22份滤膜超标,日均值超标率为26.5%。其中1月份和3月份日均值超标率最高(71.4%),其次是11月份(57.1%);12月份日均值超标倍数最高(1.454),其次是11月份(1.136),具体结果见表2。

2.3气象条件与PM2.5浓度相互关系

2.3.1采样期间气候条件

2010年1月10日至12月16日PM2.5采样期间研究人员记录了采样当天的气候条件,如:大气温度、相对温度、风速和降雨等,具体气象数据见表3。

2.3.2气温对PM2.5浓度的影响

将每月的大气温度和PM2.5平均浓度进行Pearson相关性分析。结果显示:PM2.5浓度与气温呈负相关,r=-0.820(P<05),具体结果见图1。

2.3.3相对湿度对PM2.5浓度的影响

将空气相对湿度与PM2.5浓度进行Pearson相关分析发现,PM2.5浓度与空气相对湿度呈负相关,r=-0.510(P<0.05),具体结果见图2。

2.3.4风速对PM2.5浓度的影响

将风速与PM2.5浓度进行Pearson相关分析发现,PM2.5浓度与风速不具有相关性,差别无统计学意义(P>0.05),提示在本研究中风速不会对PM2.5浓度产生较大的影响。

2.3.5降雨对PM2.5浓度的影响

降雨情况只收集了2010年上半年降雨资料,2010年1—6月共收集41份滤膜,其中采样当天出现降雨的有12份滤膜。研究显示降雨时大气中PM2.5浓度为(0.038±0.028)mg/m3,不降雨时大气中PM2.5浓度为(0.064±0.035)mg/m3,前者明显低于后者,差异有统计学意义(t=2.269,P<0.05)。

3讨论

深圳市南山区居民住宅区2010年监测PM2.5平均浓度为0.050mg/m3,超标倍数为2.333倍(参考美国PM2.5卫生标准),低于2002年上海居民住宅区PM2.5浓度超标倍数[6]。不同月份监测得到的PM2.5浓度波动范围较大,8月份平均浓度最低,而3月份平均浓度最高;在不同季节间PM2.5浓度也有较大波动,表现为夏秋季浓度较低而春冬季浓度较高,这与李穗等[7]研究结果一致。其可能与深圳市气候属亚热带向热带过渡型海洋性气候有关。气象条件能对空气中细颗粒物浓度产生影响。

本次研究发现气温与PM2.5浓度值间呈负相关,这与鲁兴等[8]的研究结果一致,其可能原因是随着气温的升高,空气气流流动加快,使一些污染物更容易扩散。相对湿度对PM2.5浓度的影响目前研究结果不一致,鲁兴等[8]研究发现相对湿度与PM2.5浓度正相关,而黄虹等[9]研究发现随着相对湿度的增加,PM2.5浓度呈倒“U”型分布。此次研究发现空气相对湿度与PM2.5浓度呈负相关,其原因可能是因为随着空气相对湿度的增加,大气中的细颗粒物容易凝聚成为粒径较大的粒子而发生沉降。

有研究发现颗粒物浓度与风速呈显著负相关关系,风速越大,空气中细颗粒物浓度就越低[10]。本次研究显示风速与PM2.5浓度间不存在相关关系,可能是因为本次研究中从1月到12月风速的波动范围为1.90~2.90m/s,风速变化不明显有关系,另一个原因可能是本次研究没有考虑风向因素。大气中细颗粒物停留时间较长,湿沉降法能对大气中细颗粒物具有很好的沉降作用,降低大气中颗粒物浓度。本研究发现降雨天大气中PM2.5浓度明显低于非降雨天,可见降雨对大气中细颗粒物有很好的清除效果。本研究中存在的不足是没有考虑降雨强度对PM2.5浓度的影响,以后研究中可以将是否降雨和降雨强度综合起来研究降雨对PM2.5浓度的影响。

综上所述,深圳市南山区PM2.5污染水平虽然比其他一些城市低,但是按照美国卫生标准相比其污染程度较重;气象条件对PM2.5浓度能产生较大影响,造成PM2.5水平的波动。由于PM2.5对人体健康能带来影响,再加上我国很多城市PM2.5浓度较高,建议我国制订出环境空气中PM2.5浓度标准,从而保障人群健康。