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Journal of Green Science and Technology
2021年4月第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452.434M g/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
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。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，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%。达标天数虽有反复但整体呈上升趋势。2014年以
来哈尔滨市取暖期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?』浓度的时空变化规律。②进一步了解大气污染状况，为相关部门大气污染防控提供科学的管理依据。
浮天水送无穷树 带雨云埋一半山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,20t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为主。
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(v/col/col4932/in-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
最流行歌曲监测点位PMzs小时数据。气象数据来源于中国气象数据网(https：//a/)，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。
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 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。
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(96.15M g/m3)和呼兰师专(94.2M g/m3)o岭北、道里PM?.：浓度较低，最低为松北商大(5&3M g/m3)o从整体上看，道外区、呼兰区、南岗区是pm2.5浓度高值区。
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无厘头太空战役
罗爻，等：哈尔滨市取暖期PM2.5污染特征分析环境与安全
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1PM2.5浓度等级
序号等级浓度(pg/m3)
1优0〜35
2良35〜75
3轻度污染75〜115
4中度污染115〜150
5重度污染150〜250
6严重污染250〜350
2017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452.434M g/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。
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图110月19B PM,5浓度变化曲线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26.4〜375.2M g/m3，采集的31个PM?》样品中有20个样品的日均值质量浓度在75fxg/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。
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采菊东篱下悠然见南山的作者电
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图21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
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2021年4月
绿科技
第8期
物排放量增大。
(3)采样区域1月份大气PM 2.5日浓度变化范围为
26. 4〜375.2 M g/m 3,PM 2.5质量浓度与温度呈正相关,
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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。
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----相对湿度/%
1.02 1.05 1.08 1.11 1.14 1.17 1.20 1.23 1.26 1.29□期50 | i 1 1
1.02 1.05 1.08 1.11 1.14 1.17 1.20 1.23 1.26 1.29
日期
小学生的菜谱图3 1月份釆样点各气象要素
参考文献：
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Protection of Xiaoche River City Wetland Park in Guiyang From the
Perspective of Ecological Civilization Construction
Zhang 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 maintenance.
Key words ： ecological civilization ； City Wetland Park ； sustainable development
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