哈尔滨市取暖期PM2.5污染特征分析

2023年12月21日发(作者：二手马自达mx5)

2021年4月缘乞科枚Journal

of

Green

Science

and

Technology第23卷第8期哈尔滨市取暖期PM2.5污染特征分析罗爻，刘硕,高俣唯，张美琲,宣立强(哈尔滨师范大学地理科学学院，黑龙江哈尔滨150025)摘要：分析了

2017年哈尔滨市大气监测数据冬季取暖期PM2.5质量浓度的污染特征，并结合气象资料进一

步探究了

PM2.5与气象因子的关系。结果表明：取暖期哈尔滨市多次出现重污■染天气，尤其是在开始供暖

后最为严重，2017年10月19日PM2.5质量浓度达到最大值，日均值为452.434

Mg/m3是国家二级标准的

6.

03倍，燃煤等固定源仍是取暖期PM2.5的主要来源；PM2.5质量浓度与风速、相对湿度呈负相关，与温度

呈正相关。关键词：PM?』；大气污染；取暖期中图分类号：X513

文献标识码：A

文章编号：1674-9944(2021)08-0042-03相关部门大气污染防控提供科学的管理依据。1引言改革开放以来的40多年里，中国工业化和城市化

进程加速了空气污染，主要表现为污染物扩散、人体呼

2研究区概况哈尔滨是中国纬度高的省会城市。属于典型的温

带大陆性季风气候，冬季长达5?6个月，采暖期为10

月至次年3月,20

t以上取暖锅炉分布密集。哈尔滨作

为北方典型的工业城市，重点污染企业多以重工业

吸道受损、诱发酸雨和能见度下降等现象山，而在各项

空气污染指标中，颗粒物污染尤其显著⑵。PM2.5又称

细颗粒物，指的是空气动力学当量直径V2.

5

的可

入肺颗粒物闪。PM2,5因表面富集PAHs、重金属等有

为主。毒有害物质,可引起急慢性呼吸系统和心血管系统等疾

病发病率甚至死亡率的升高，引起人们广泛关注口~心。

2.1数据来源大气PM2.S的监测数据来源于哈尔滨人民政府生

态环境局(http:

//www.

harbin.

gov.

cn/col/col4932/in-

但是，目前已有研究大多集中在京津冀、长三角和珠三

角等区域的热门地区和城市，对东北地区空气颗粒物的

研究仍然较少。哈尔滨受历史原因影响仍有“东北老工业基地”之

dex.

html),哈尔滨市建立了完整的空气监测系统，通过

Python编写接口程序，自动获取哈尔滨市11个监测点

位PMzs小时数据。气象数据来源于中国气象数据网

称，重工业多，能源消耗大，易造成大量污染。此类工业

活动会产生大量的PM2,5,PM10,SO2等污染物的排放。

根据黑龙江生态环境厅监测的空气质量在线监测数据，

(https：//data. cma.

cn/)，哈尔滨地面站

1981

?2010

年

整编数据,2017年哈尔滨市日20?20时降水量、日平

均风速、日平均温度、日平均相对湿度。2015年取暖期平均达标天数为73%,2016年取暖期平

均达标天数为85%,2017年取暖期空气质量达标天数

为80.

5%,2018年达标天数为90.6%。达标天数虽有

2.2数据处理方法本研究季节采取北方通用季节。本次研究区范围

为哈尔滨市主城区，11个监测站点。运用ArcGIS软件

反复但整体呈上升趋势。2014年以来哈尔滨市取暖期

的统计功能对11个站点PM?』取暖期月平均浓度进行

空间差值处理，这里采用的是反距离权重法。用origin

PM?.：浓度虽然呈下降趋势，但持续性雾霾天气仍频繁

出现。采暖期由于居艮对供暖需求的增加，气象条件也

对哈尔滨市2017年11个监测站点的小时数据进行时

间序列分析，取11个监测站均值。与非采暖期有所差异，从而导致PM?\"在浓度及成分组

成上的变化。由于采暖季燃烧排放增加和污染物不易扩散，秋冬

3结果与讨论3.1哈尔滨市PM2.5的空间分布通过对各监测站点污染物分析，浓度最高的是省农

科院，年均值为101遽/n?,其次是太平宏伟工园

季雾霾天气频发丽。本文选取哈尔滨市污染严重的

2017年取暖期(2017年1月至3月15日,2017年10月

15日至12月31日)作为研究时段。研究了哈尔滨市

取暖期PM?\"空间格局分布、时间分布规律以及与气象

因子之间的关系。旨在：①系统的探索哈尔滨市PM?』

(96.15

Mg/m3)和呼兰师专(94.

2

Mg/m3)o岭北、道里

PM?.：浓度较低，最低为松北商大(5&

3

Mg/m3)o从整

体上看，道外区、呼兰区、南岗区是pm2.5浓度高值区。

浓度的时空变化规律。②进一步了解大气污染状况，为

收稿日期=2021-01-22基金项目：基于大数据解析的哈尔滨大气污染时空分布归路挖掘及影响机制研究(编号:LC2017018)

作者简介:罗爻(1995-),女，硕士研究生，研究方向为大气污染。通讯作者:刘硕(1978-),女，副教授，研究方向为流域水环境管理。42

罗爻，等:哈尔滨市取暖期PM2.5污染特征分析道外区是哈尔滨的老城区，几乎全天拥堵,PM?.：受机动

车排放影响增大，大量建筑在进行大面积拆迁重建，并

且区域内燃煤锅炉众多。而呼兰区与南岗区也都是车

流密集来往人流量大的区域。可以看出这两个高污染

区域与哈尔滨市大气污染企业和燃煤锅炉集中带比较

吻合，并且区域人口和车流量都比较密集。3.2时间序列分析根据生态与环境保护部发布的《环境空气质量指数

(AQI)技术规定(试行)》(HJ633

—

2012),将PM2.5日均

浓度划分为6个等级并分别给予数值范围(表l)o表1

PM2.5浓度等级序号等级浓度(pg/m3)1优0?352良35

?753轻度污染75

?1154中度污染115?1505重度污染150?2506严重污染250?3502017年哈尔滨市取暖期从10月15日至次年3月

15日。2017年1

J0.11月出现了多次重度污染天气以

及严重污染天气,2、3、12月出现了多次轻度污染天气,

而5?9月天气情况以优秀和良好为主。可见哈尔滨市

取暖期PM2.5污染比较严重。每日7：00?10：00,19:00

?23：00为PM?』浓度高值区，每日13：00?18：00为一

天中PM?』的浓度低值区。其主要原因是取暖期时哈

尔滨为冬季，气温0

°C以下，早晚为燃煤供暖和出行的

高峰期。寒冷天气路面易结冰，机动车行驶速率降低,

在外滞留时间延长，污染物排放也变高跑。而非取暖

期时为早晚高峰，污染物排放量也会变高。根据对监测数据的计算得出，2017年10月19日

PM?,质量浓度达到最大值，日均值为452.

434

Mg/m3

是国家二级标准的6.03倍(图1)。出现最高值主要原

因是哈尔滨市集中供暖，且正值秋季农忙结束,农民大

量燃烧秸秆等生物质，导致空气严重污染。另外，哈尔

滨取暖期为冬季，气温低,PM2.5的质量浓度与日均温显

著相关，因此气温的急剧下降和逆温天气的消失可能是

造成PM2.5质量浓度降低的一个关键原因。(E、里)、鏗堤戦wsd图1

10月19

B

PM,

5浓度变化曲线环境与安全3.3哈尔滨市PM2.s质屋浓度水平与气象要素的关系

图2为1月份采样区域PM?』质量浓度日均变化曲

线图，图3为1月份采样区域各气象要素变化曲线图。

采样区域1月份PH.5的日质量浓度范围为26.

4?

375.

2

Mg/m3，采集的31个PM?》样品中有20个样品的

日均值质量浓度在75

fxg/tn3以上，超出国家二级标准

(GB3095-2012)PM2.5浓度限值2.

5倍,最大超标倍数

为5倍，平均超标为2.

5倍，日均浓度的超标66%。可

见哈尔滨市在取暖期时PM2.5污染尤其严重。主要原

因是取暖期天气寒冷，而哈尔滨市冬季取暖以燃烧煤炭

为主，污染物排放量大，并且哈尔滨冬季降雪多,导致路

面积雪结冰，机动车滯留时间长，污染量排放变高。(sd=L)、姿奚H电

W

d图2

1月份PM2.5质量浓度日变化根据图2可以分析出PM^质量浓度日变化起伏

较大,且呈波浪型,PM.5的质量浓度在1月1日、1月2

日、1月8日和1月16?18日保持较高水平，这与

PMz.5的排放和气象因素有密切的关系。1月份PM2.5

逐小时气象数据来源于省农科院气象监测站。结合图

2、3,发现PM2.5质量浓度与温度呈正相关，但相关系数

不高，在PM2.5浓度的峰值或谷值附近表现明显，说明

温度高时PM2.5质量浓度较高，反之则低。而与相对湿

度和风速呈负相关，相对湿度与风速也呈负相关。在1

月22日附近的PM2.5浓度较低时,有从西北吹来的风,

且风力较强，风速大，有利于PM2.5质量浓度的降低。

在1月8日与1月4日PM2.5质量浓度较高时,虽然主

要风向为从西方吹来的风，但风速小。当风速减小，相

对湿度增大时，容易使地面空气处于稳定状态,不利于

扩散，因而加重了大气污染。4结论(1)

哈尔滨市PMu质量浓度空间分布规律与大气

污染企业和燃煤锅炉集中带呈正相关，且人口密集和车

流量大的地区PM2.5质量浓度较高。(2)

哈尔滨市2017年月出现了多次重度

污染天气以及严重污染天气，而5?9月天气情况以优

秀和良好天气为主，10月19日PM?.：浓度为全年最大

值，是因为哈尔滨市开始集中供暖。可见取暖期PM2.5

质量浓度较高，主要原因是取暖期对燃煤需求量大，且

气温低，路面易结冰，机动车在外滞留时间长，导致污染

43

2021年4月物排放量增大。绿色科技第8期但相关系数不高，在PM2.5浓度的峰值或谷值附近表现

明显，与相对湿度1月份采样点各气象要素呈负相关。(3)采样区域1月份大气PM2.5日浓度变化范围为26.

4?375.2

Mg/m3,PM2.5质量浓度与温度呈正相关,-科

一温度代----相对湿度/%?舊50

|

i

1

11.02

1.05

1.08

1.11

1.14

1.17

1.20 1.23

1.26

1.291.02

1.05

1.08

1.11

1.14

1.17

1.20

1.23

1.26 1.29□期日期图3

1月份釆样点各气象要素[5]

Nelin

T

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and

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variation,

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chemical?species

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mortality

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5

in

Xi，an,

a

central

city

in

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of

Xiaoche

River

City

Wetland

Park

in

Guiyang

From

the

Perspective

of

Ecological

Civilization

ConstructionZhang Xin(.Guizhou

Polytechnic

of

Construction,

Guiyang

>

Guizhou

551400,

China)Abstract:

In

recent

years,

with

the

environment

damage

becoming

more

and

more

serious,

ecological

civilization con?struction

not

only

has

attracted

global

attention

but

also

is

an

effective

strategy

for

ecological

protection.

City

Wetland

Park

plays

an

important

role

in

protecting

city

ecological

environment.

The

article

took

Xiaoche

River

City

Wetland

Park

as

an

example

to

analyze

the

necessity

of

City

Wetland

Park

in

ecological

civilization

construction.

Besides,

in

order

to

provide

ideas

for

promoting

sustainable

development

of

City

Wetland

Park?

it

also

proposed

advice

for

the

problems

in

construction

and

maintenance

of

City

Wetland

Park,

such

as

highlighting

regional

features,

dividing

pro?tection

zones

reasonably

and

strengthening

ecological

words：

ecological

civilization；

City

Wetland

Park；

sustainable

development44