天水市PM2.5和NO2的污染特征及相关性分析
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作者:杨璐
摘要：以2019年天水市四个环境空气自动监测点位为依据，对环境空气中的PM2.5和NO2不同时间、不同点位的变化规律进行了研究，分析探讨了PM2.5和NO2的污染特征和相关性。
关键词：天水市PM2.5和NO2;污染特征;相关性分析
中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）05-0-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.081
Pollution characteristics of PM2.5 and NO2 in Tianshui city and correlation analysis
Yang Lu
（Tianshui Environmental Monitoring Station，Tianshui Gansu 741000，China）
Abstract：On the basis of four ambient air automatic monitoring points in Tianshui city in 2019，the variation rules of PM2.5 and NO2 in the ambient air at different time and at different points were studied， and the pollution characteristics and correlation between PM2.5 and NO2 were analyzed.
Key words：PM2.5 and NO2 in Tianshui city;Pollution characteristics;Correlation analysis
隨着工业的发展，空气中污染物种类越来越多，成分也越来越复杂，对人们的生活造成很大的影响。天水市位于甘肃省东南部，城区由秦州和麦积两区组成，为河谷地貌，整个呈“两山夹一河”的特殊地理形态，东西长、南北窄。建成区位于底部河谷位置，不利于污染物扩散;天水又属于大陆性半湿润季风气候，冬季多受蒙古高压和极地变性大陆气团影响，气温低，雨雪稀少，多干旱，城区盛行西南风，静风频率高，很容易出现雾霾天气，给群众生活带来诸多不便。利用2019年安装在城区的四个环境空气自动监测系统数据（两个为国家空气质量监测点，两个为甘肃省空气质量监测点），对主要污染因子PM2.5和NO2的污染特征进行了相关性分析，为天水市雾霾的治理提供一定的技术支持。
1 监测点位和数据来源
1.1 监测点位
天水市四个环境空气监测点位分别是公园小学、麦积区国土局、天水师院和麦积区政府，连续自动监测，数据通过VPN通道同时发送中国环境监测总站、甘肃省生态环境厅和天水生态环境监测中心，数据有效性主要由省、市两级审核。
1.2 仪器设备和数据来源
天水市四个环境空气监测点位中PM2.5自动监测仪器采用XH2000E型号产品，监测方法为β射线衰减原理法，NO2自动监测仪采用EC9841型号产品，监测方法为化学发光法，文章统计分析的数据是从市自动监测数据库中随机选取的，主要保证所选数据在一天内是完整有效的，不带任何倾向性[1]。
2 结果分析
2.1 天水市PM2.5与NO2浓度的污染特征
2.1.1 PM2.5与NO2浓度的年度变化特征
图1为2019年天水市PM2.5和NO2的月均值变化规律，其变化规律基本一致，但PM2.5变化幅度高于NO2。1月和12月监测值最高，PM2.5最高值为64ug/m3，NO2最高值为55ug/m3，2-6月逐渐下降，最低值出现在7月，PM2.5为10ug/m3，NO2为20ug/m3，9-11月又开始上升。PM2.5和NO2浓度季节变化明显，冬春高，夏秋低，且在夏季达到最低值。冬春高主要受冬季锅炉供暖和春季沙尘天气影响较大。
2.1.2 PM2.5与NO2浓度的日变化特征
对秦州区和麦积区四个站点2019年1月18日、5月21日、7月15日和10月27日的PM2.5和NO2小时变化趋势进行了综合比较分析，由图2-5可知，NO2浓度的日最低值出现在午后14时，主要由于这段时间太阳辐射最强，NO2作为二次污染物的主要前体物参与光化学反应而被消耗，所以浓度达到最低。PM2.5浓度在日内变化与NO2基本一致，低谷也出现在午后，但它们的高峰时间根据季节的不同而不同。在污染严重的冬季最高值出现在交通活动较强烈的晚高峰阶段，在污染较轻的春秋季节，最高值出现在夜晚和凌晨;在污染较轻的夏季，日内浓度变化幅度较小，基本没有高值出现。
2.1.3 PM2.5与NO2浓度不同点位的变化特征
通过分析公园小学、麦积区国土局、天水师院和麦积区政府四个点位PM2.5浓度随时间（月份）的变化趋势，由图可见，麦积区政府>国土局>天水师院>公园小学。受地形和位置影响，麦积区政府属于混合区，位于火车站附近，车流量较大，且被城中村包围，不利于污染物扩散，受汽车尾气、燃煤排放和餐饮油烟影响PM2.5浓度达到最高;国土局属于商业区，三面临近马路，车流量大，主要受汽车尾气影响较大，PM2.5浓度仅次于麦积区政府;天水师院属于文教区，但一侧临近马路，大车较多，污染主要来自于汽车尾气;公园小学位于人民公园内，周围基本没有污染源，PM2.5浓度最低。
通过分析公园小学、麦积区国土局、天水师院和麦积区政府四个点位NO2浓度随时间（月份）的变化趋势，由图可见，四个点位NO2变化趋势基本一致，秦州区NO2浓度高于麦积区，秦州区风速小于麦积区，基本处于静风状态，秦州区两个点位污染物浓度受汽车尾气影响很大，且扩散不好，NO2浓度较高。
2.2 PM2.5与NO2污染相关性分析
不同点位PM2.5与NO2相关性见表1。相关性分析可采用相关系数检验法[ 2，3]进行，相关系数r= ，回归线性方程为y=bx+a。
在a=0.05的置信水平上，相关系数的临界值为0.553。由表1可知，各点PM2.5和NO2之间存在显著的相关性，总体来看，两者变化以正相关为主，PM2.5与NO2容易产生叠加污染，PM2.5浓度高时，NO2浓度也高;反之，NO2浓度升高时，PM2.5污染也相应加重。
3 结论
PM2.5和NO2是环境空气中重要的污染物，通过统计分析天水市四个自动监测系统的数据，可得到以下结论：
（1）PM2.5和NO2为典型的季节性污染物，在不同月份浓度差异较大，冬春浓度较高，夏秋浓度较低。（2）在一天内，NO2浓度与太阳辐射有一定关联性，太阳辐射最强时NO2浓度最低，而PM2.5浓度出现极值的时间不确定。（3）PM2.5和NO2两者浓度以正相关为主，即PM2.5和NO2容易产生叠加污染，PM2.5浓度高时，NO2污染也增加，而NO2浓度升高时，也加重PM2.5的污染。因此在治理PM2.5污染的同时也可降低NO2浓度。
参考文献
[1]国家环保总局《空气和废气监测分析方法》编委会.空气和废气监测分析方法[M].第四版（增补版）.北京：中国环境科学出版社，2007.
[2]天水市环保局.天水市环境质量报告书（2019）[R].
[3]罗岳平，陈阳，郭卉，等.城市环境空气中PM2.5和NO2浓度的相关性研究[J].环境科学与管理，2014（10）：68-72.
[4]赵立建.从国内到国外细颗粒物的两种境遇[J].环境保护，2011（16）：22-24.
收稿日期：2020-03-16
作者简介：杨璐（1983-），女，工程师，研究方向为环境监测。
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