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关键词：大气扩散能力；大气扩散指数；混合层高度
中图分类号：P4
文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）10001603
1 引言
当前我国大气污染形势严峻，国家和社会各界高度关注，环境气象俨然成了当今时代的焦点。有效地防止大气污染的途径，除了采用除尘及废气净化装置等各种工程技术手段外，还需充分利用大气的湍流混合作用对污染物的扩散稀释能力，即大气的自净能力。大气扩散是指将一定量的含有有害物质的气体排入高空，借大气湍流和分子运动，向大气中低浓度区域迁移，从而把有害物质稀释到容许浓度以下的过程。在污染源排放相对稳定的条件下，大气扩散能力的强弱直接决定着空气质量的好坏，与人们的生活息息相关[1]。就大气污染成因而言，污染是主因，气象是诱因。历史上发生过的重大空气污染危害事件，都是在不利于污染物扩散的气象条件下发生的。为了掌握污染物的扩散规律，以便采取有效措施防治大气污染的形成，必须了解气象条件对大气扩散的影响，以及局部气象因素与地形地貌状况之间的关系[2]。
目前大气扩散能力的衡量没有一个确定的标准，通过大气扩散模式计算大气扩散指数是一种行之有效的方法。大气扩散模式的种类很多，按模式理论的发展途径可分为统计理论模式、K理论模式和相似理论模式。按模拟的时间尺度可分为短期平均及长期平均浓度模式；按污染源的形态又可分为点源、线源、面源、体源、多源或复合源模式。尽管大气扩散模式的种类繁多，但从应用角度出发，在实际工作中使用的大气扩散模式多属高斯模式及高斯模式的变形[3]。
近年来，针对空气质量与气象条件关系的研究很多，但对大气扩散与气象条件的关系研究却很少。马香香等对几种大气污染扩散模式应用进行了比较[4]。王伟平等用高斯模式估算了台州电厂一期工程的SO2浓度分布[5]。王文等则介绍了基于高斯模式的几个主要扩散模型，并比较了它们的优劣，指出了开发新模型需解决的问题[6]。胡春梅等根据重庆市地面常规要素、L波段雷达探测资料风速和温度与API的相关性，建立了空气污染扩散条件的综合气象指数[7]。陈宣庆等在对Turner大气扩散等级的分类方法进行部分修正的基础上，对长春市大气扩散能力进行了定级分类，并分析了其气候特征，对长春市大气扩散能力做了初步评价[8]。
此外，环保部门和气象部门一直紧密合作，双方不仅加强信息共享，充分发挥信息资源效益，还对规范实施了标准化，联合开展重污染天气监测预警业务和基于AQI（空气质量指数）的预报，建立定期交流机制，完善会商机制和重大信息协调机制，不断把两部门在信息共享、预警服务甚至科研等方面的合作推向深入，更好地履行职责、服务社会。双方还根据“大气十条”要求，深化开展针对重污染天气的预报预测预警工作，建立重污染天气监测预警体系。
2 资料与方法
大气扩散能力资料采用浙江省气象科学研究所根据高斯模式计算出的大气扩散指数，是定量描述大气扩散能力的无量纲指数，在此取湖州（站号：58450）2013年1～12月逐日资料。同时用到的混合层高度数据也是该模式计算输出产品。
气象资料采用同时段湖州国家基本观测站地面观测逐日资料。
空气质量资料采用同时段湖州市环境保护监测中心监测获得的AQI及PM2.5等逐日资料。2013年之前，环保部门采用空气污染指数API来表示空气污染状况，2013年起则启用空气质量指数AQI来表示空气质量状况。根据环境保护部《环境空气质量指数（AQI）技术规定》分级方法，空气质量指数（AQI）划分为0～50、51～100、101～150、151～200、201～300和大于300六n，分别对应于空气质量的六个级别：优、良、轻度污染、中度污染、重度污染、严重污染，指数越大，级别越高，说明污染越严重，对人体健康的影响也越明显。
首先对2013年湖州大气扩散指数及AQI数据进行月平均处理，分析其月际变化特征。然后对逐日大气扩散指数与对应的气象要素数据进行相关分析，并将样本分为有降水样本和无降水样本，分别研究了大气扩散指数与气象条件之间的关系。此外，还将环境气象中衍生的重要参数混合层高度与大气扩散指数进行了相关分析，得出了其对大气扩散能力的影响。
3 大气扩散指数的月际变化特征
图1为2013年湖州大气扩散指数和AQI的月平均值的逐月变化，可见，2013年湖州大气扩散指数的月变化较为明显，除3～5月和8月、10月大气扩散指数较高大于等于3之外，其他月份均低于3。其中4月最高，达到了3.5，这主要是因为春季日照充足，回暖明显，湍流活动相对比较旺盛；8月次之，达到了3.3，则是因为盛夏季节天气炎热，热力不稳定条件好，云团易发展，对流活动频繁所致。1月和11～12月大气扩散指数则处于一个低谷期，表明晚秋到隆冬季节里，多冷性高压控制，大气层结较为稳定，且风力较小、降水较少，大气扩散能力明显变弱。
另外，从图1还可以看出，AQI的变化与大气扩散指数的变化基本趋于相反，AQI值越高，即空气质量越差，大气扩散指数则越小，即大气扩散能力越弱；AQI值越小，即空气质量越好，大气扩散指数则越大，即大气扩散能力越强。经计算，大气扩散指数与AQI之间的相关系数达到了-0.32，两者呈显著负相关，这也印证了大气扩散能力的强弱直接影响着空气质量的好坏。
4 大气扩散能力与气象条件的关系
4.1 大气扩散指数与各气象因子的关系
在气象学中，气象要素是指用于描述的物理状态与现象的物理量，包括气压、气温、湿度、云、风、能见度以及太阳辐射等。这些要素都能从观测直接获得，并随着时间经常变化，彼此之间相互制约。不同的气象要素组合呈现不同的气象特征，因此对污染物在大气中的输送扩散产生不同的影响。其中风和大气不规则的湍流运动是直接影响大气污染物扩散的气象因素，而气温的垂直分布又制约着风场与湍流结构。
采用湖州市2013年逐日大气扩散指数及地面观测资料，对大气扩散指数与各气象要素进行了相关性分析（表1）。从2013年全年样本分析来看，与大气扩散指数相关性较好的气象因子有平均气压、最低气温、降水量、最低气压、平均风速，且均通过了0.01的显著性检验。其中相关性最好的为平均风速，相关系数达到了0.96，其次为降水量，相关系数为0.35。
由表1可以看出，降水量对于大气扩散能力的影响是较为显著的，为了进一步研究，将2013年全年样本再分为有雨样本（152个）和无雨样本（215个），分别计算各气象因子与大气扩散指数的相关性。可以看出，有雨样本中，气象因子中还是平均风速与大气扩散能力的相关性最好，相关系数同样达到了0.96，此外则是降水量和蒸发量相关性较好，相关系数分别达到了0.38和0.27，且均通过了0.01的显著性检验，而其他气象因子都没有通过显著性检验。这说明，在有降雨的情况下，假设排除风的影响，则降水量是大气扩散能力决定性的因素，降水量越大，大气扩散能力越强，降水量越小，大气扩散能力越小。无雨样本中，大气扩散指数相关性较好的气象因子有平均气压、平均气温、相对湿度、日照时数、平均风速，且均通过了0.01的显著性检验。其中相关性最好的还是平均风速，相关系数也达到了0.96。
大气扩散能力与气象条件息息相关，大的天气系统决定了大气扩散能力的整体背景，而风、压、湿及降水等气象条件的细微变化直接导致了大气扩散能力的强弱变化。从以上与大气扩散指数的相关性可见，风速为正相关，风力增大有助于大气扩散；相对湿度为负相关，湿度高有利于气溶胶粒径增大并在空气中滞留；气压为负相关，高气压时，气流下沉，容易形成逆温，低气压时，气流上升，容易扩散。温度为正相关，温度高整体上有利于扩散，虽然温度高同时也有助于二次污染物的形成。降水量为正相关，降水有助于冲刷空气中的污染物。
4.2 大气扩散指数与混合层高度的关系
大气边界层中的空气明显地受地面摩擦或热力作用的影响，因而在某个高度的稳定层下会出现显著的垂直混合，造成混合层。大气混合层高度与逆温的形成和消散过程有密切关系，混合层底面对烟气的向上扩散起着抑制作用，混合层高度的变化影响着大气污染物的浓度分布，它是影响大气扩散的一个重要因素。
通过计算2013年全年样本中混合层高度与大气扩散指数的相关性，得出两者的相关系数高达0.92，且通过了0.01的显著性检验，表明混合层高度与大气扩散能力呈明显正相关。这也充分印证了混合层高度是衡量大气扩散能力的一个重要指标，混合层高度越高，大气扩散能力越强，混合层高度越低，大气扩散能力越弱。
5 结语
（1）2013年湖州大气扩散指数的月变化较为明显，3～5月和8月、10月大气扩散指数较高，1月和11～12月较低，表明春、夏季大气扩散能力较强，秋、冬季扩散能力较弱。
（2）AQI的变化与大气扩散指数的变化基本趋于相反，两者呈显著负相关，说明大气扩散能力的强弱直接影响着空气质量的好坏。
（3）在决定大气扩散能力强弱的气象因子中，风速是最主要的，其次是降水量。排除风的影响，有降水情况下，降水量是大气扩散能力决定性的因素，降水量越大，大气扩散能力越强，降水量越小，大气扩散能力越小；无降水情况下，决定大气扩散能力的气象因子较多，主要有相对湿度、气压和平均气温，大气扩散指数与相对湿度和气压呈负相关，与平均气温呈正相关。
（4）混合痈叨扔氪笃扩散指数有很高的正相关性，可以作为衡量大气扩散能力的一个重要指标。
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龙海市位于东经117°29′～118°5′，北纬24°09′～24°36′，地处九龙江下游出海口，东南与台湾隔海相望，东北与厦门经济特区同处一个港湾，西接漳州市区，区域面积1128km2。根据龙海市环保监测站2010～2014年城市空气质量监测数据，统计结果见表1。由表1可知，近五年龙海市城市大气主要污染物日均浓度符合《环境空气质量标准》（GB3095－1996）二级标准。首要污染物为可吸入颗粒物，虽然可吸入颗粒物日均浓度和空气污染指数（API）呈逐年下降状态，但二氧化硫、二氧化氮日均浓度呈平稳上升趋势，表明龙海市城市大气污染趋势依然存在。
2空气质量影响因素
鉴于城市空气污染状况是由污染源和气象条件这两个内外因素共同决定的，龙海市空气质量中二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物浓度均以本地源影响为主，污染浓度贡献主要取决于污染源排放量大小、“源”与“受体”的相对位置、气象特征和排放高度等因素[2]。下面简要分析其影响：
2.1大气污染源强的影响
2.1.1大气污染源强根据2010～2014年龙海市环境统计数据，全市年均燃煤总量855.53×104t，污染物排放量为：烟（粉）尘5150.2t、SO29313.1t、NOx34045.4t。主要污染源为：（1）工业源：燃煤量854.71×104t，占全市99.9%；污染物排放量为：烟（粉）尘5073.4t、占全市98.5%，SO29203.8t、占全市98.8%，NOx34027.5t、占全市99.95%。工业源中漳州后石电厂燃煤量841.09×104t，占全市98.3%；污染物排放量为：烟（粉）尘3075.0t、占全市59.7%，SO24554.8t、占48.9%，NOx32872.0t、占96.6%。（2）生活源：燃煤量0.813×104t，占全市0.1%；污染物排放量为：烟尘76.8t、占全市1.5%，SO2109.3t、占全市1.2%，NOx17.9t、占全市0.05%。此外，还有未经统计的机动车、建筑场地排放的尾气和扬尘。
2.1.2污染源排放状况（1）工业源：近五年，除与城区相距约30km的漳州后石电厂7台发电燃煤锅炉烟气通过静电除尘、海水脱硫、触媒脱硝处理后经210m烟囱高空排放和淘汰11家落后造纸厂13台小锅炉外，其他企业锅炉烟气均未采取规范有效的处理。10蒸吨以下锅炉占了62.7%，分布在各乡镇工业区内，有的在城市周围或在城市主导风上，呈低空排放。（2）生活源：近五年，城市常住人口新增9.96万人，增长了25.6%，虽然新增燃料被LNG天然气和石油液化气所替代，城市居民用煤量基本不变，但民用燃煤烟气均未处理直接排放。（3）机动车：近五年，虽淘汰黄标车和老旧车辆1875辆，但仍有3335辆黄标车未淘汰；2014年底，全市机动车（汽车、农用运输车和挂车）保有量50474辆，比2010年增加了21682辆，增长75.3%。机动车尾气在城市近地面周围呈线状排放。（4）建筑场地：2014年城市建成区面积19.69km2，比2010年增加了15.6%，建筑工地18处，总建筑面积36.154×104m2。建筑扬尘在城市四处周围呈片状排放。
2.2污染气象条件的影响污染气象因子是指与大气污染物扩散有关的气象要素，它制约着大气污染物的稀释、扩散、输送和转化过程,进而影响着大气污染物的分布及污染程度。污染气象学的研究表明,风向、风速、大气稳定度对大气扩散的影响较大，风对大气污染的影响主要表现在对大气污染物的水平输送上，风向决定着大气污染物影响的区域位置，风速决定着大气污染物影响的区域面积和影响程度，大气稳定度是是决定大气对污染物垂直稀释扩散能力的一个重要因子[4]。大气越不稳定，其扩散能力越强，污染物在大气中稀释越快。根据龙海市气象站市区多年气象观测资料，统计分析如下。
2.2.1风频及污染系数龙海市属南亚热带海洋性季风气候。市区年平均风速1.6m/s，主导风向为ESE，平均频率17.6%；年静风频率16.7%，除静风外平均风速2.87m/s，冬、春季主导风向为ESE，夏季以S为最多，秋季ESE和SE相当。历年风向频率及污染系数见表2。由表2可知，市区除静风外，年平均风速较小，介于2.1m/s～4.6m/s之间，各季主导风方向风速差异不明显，污染系数以ESE风向为最大，SE风向为次之。由此可见，冬、春季东南偏东方向，夏季正南方向，秋季东南偏东及东南方向污染物排放对龙海市城市环境空气质量影响较大。
2.2.2大气稳定度市区年平均气温21.5℃，年平均日照时数2000.8h，年均总云量达6.8成，低云量为5.4成，年平均降水量1563.2mm，年平均相对湿度80%。各季大气稳定度频率见表3。由表3可知，市区全年大气稳定度以D类为最高、频率占55%，E和F类次之、频率之和占24.6%；各季大气不稳定型频率出现以秋季为最高、达25.5%，春季为最低，占17.5%。由此可见，龙海市城市大气活动状态不利污染物的水平输送、垂直扩散和稀释。由于龙海市北部、西部、南部三面环山，中部为平原，东南部临海，地势南北较高，中间低缓，而城市位于平原中部低缓处，更不利于大气污染物消散，易造成大气污染物累积。春、夏季比秋、冬季更甚。
3对策与建议
3.1产业结构调整应结合“十三五”社会发展和城市规划的制定，科学规划重点产业发展布局、结构和规模，合理调整现有工业园区和设立各类产业园区，形成有利大气污染物扩散的空间格局；按照国家产业政策要求，控制高能耗、高污染项目，淘汰落后和过剩产能；禁止在城市建成区新建每小时20蒸吨以下燃煤锅炉，其他地区不再新建每小时10蒸吨以下燃煤锅炉。
3.2能源结构调整应控制煤炭消费总量，2015年单位GDP综合能耗控制在0.408tce/万元，比2010年降低16％；新建工业园区应同步实施集中供热，现有各类工业园区应逐步实施热电联产或集中供热改造。应对重点耗能行业和企业实行煤炭减量、清洁能源替代,提高城市管道煤气普及率。
3.3燃煤锅炉节能减排应鼓励企业使用洁净煤，应用高效除尘、脱硫脱硝和多污染物协同控制等技术进行锅炉技术改造；新、改扩建项目应优先选用列入高效锅炉推广目录或能效等级达到Ⅰ级产品。应严格执行《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014），治理不达标燃煤锅炉。
3.4机动车污染控制应根据城市发展规划，实施公交优先战略，合理控制机动车保有量；2017年之前，完成黄标车和老旧车辆淘汰任务。应加强机动车尾气监管，对年度检验环保指标不达标的，不予发放环保合格标志；定期检测或道路抽检，对排气不合格的，依法依规予以查处。
致病的主要因素
大气污染和吸烟 流行病学调查证实，呼吸系统疾病的增加与空气污染、吸烟密切相关。空气中的污染物质可刺激呼吸系统引起各种肺部疾病；吸烟是小环境的主要污染源，目前我国青年人吸烟人数增多，是慢性阻塞性肺疾病和肺癌发病率增加的重要因素。
吸入性变应原增加 随着我国工业化及经济的发展，特别在都市可引起变应性疾病的变应原的种类及数量增多，如地毯、窗帘的广泛应用使室内尘螨数量增多；宠物饲养导致动物毛变应原增多；还有空调机的真菌、都市绿化的某些花粉孢子、有机或无机化工原料、药物及食物添加剂等，均是哮喘患病率增加的因素。
肺部感染 肺部感染病原体的变异及耐药性的增加，是呼吸系统疾病发生的的重要因素。
外感寒邪 中医学认为一旦气温骤降或贪凉饮冷超出人体适应能力，即可导致人体感寒而病。体质与病因、发病、病机、辨证、治疗及养生预防都有密切的相关。所以，中医重视人的体质及其差异性，这也是中医学的一大特点。饮食不当、情志所伤及过度劳倦也与呼吸系统疾病的发生有一定的关系。
呼吸病的预防与调理
关键词：新乡；大气污染；PM2.5；浓度；区域功能
中图分类号：X831
文献标识码：A文章编号：16749944（2017）8009302
1引言
在环境空气中，PM2.5又称细颗粒物，是空气动力学当量直径小于等于2.5 μm的颗粒物，其来源和成因极其复杂，主要来源包括二次颗粒物、汽车排放、化石燃料燃烧、道路扬尘、生物质燃烧、土壤层以及金属加工处理等。PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气能见度有重要的影响，也是造成空气环境污染，对人体健康危害最严重的大气污染物之一[1，2]。因此，PM2.5是评价大气环境质量的重要指标，已成为近年来城市大气环境研究的焦点[3～6]。
新乡市地处河南省北部黄河中下游，由于特殊的地理位置以及产业结构，其大气环境质量备受社会各方面关注。笔者将借助空气自动监测数据，分析新乡市大气污染物中PM2.5浓度变化特征，通过探讨环境空气中PM2.5浓度随季节、月份变化的关系，对新乡市的PM2.5污染状况进行了客观评价，为管理部门控制空气污染决策提供科学依据。
2数据来源
数据采用“国家空气质量联网监测管理平台（市级版）”的监测数据，研究中选用数据为2015年1月1日至2016年12月31日新乡市国控站点连续监测的PM2.5小时平均质量浓度，并获取该时间段内日平均质量浓度，各月、各季节以及年PM2.5的平均浓度时空分布特征。
表1所示为大气污染物PM2.5浓度划分国家标准，日均质量浓度及年均质量浓度的统计满足《环境空气质量标准》（GB3095-2012）的要求。依据国家环境空气质量标准，新乡市执行二级标准。
由表1、表2可知，2015年和2016年新乡市区大气污染物PM2.5浓度均超过国家大气洁净水平二级标准；2015年四个国控点位，环保西院年平均PM2.5污染最重，开发区的污染最低，2016年四个国控点位PM2.5污染水平基本一致；虽然城区和四个国控点位2016年相对于2015年均有明显下降，但均超过了国家规定的二级标准，这也说明城区和四个国控点位大气环境中PM2.5污染程度仍然较重。
2015年各站点污染物年均值显示，开发区PM2.5的年均值相对较低，而环保西院年均值相对较高，符合其功能区周边环境现状情况，而2016年各个功能区PM2.5年均浓度基本一致。整体上看，新乡市PM2.5污染物呈现区域性污染（图1）。
3.2各监测点污染物PM2.5浓度随季节变化的特征分析
如图2所示，四个季节中，污染物PM2.5在整个市区的浓度表现为“V”形状特征，夏季、秋季PM2.5浓度较低，春季、冬季PM2.5浓度较高。污染物PM2.5浓度整体上呈现出冬强夏弱的季节变化规律。
夏秋两季气温较高，雨水丰富，盛行西南风和东南风，风力较强，有利于空气中污染物的稀释和扩散；春冬两季则相反，降水较少再加上近地面逆温层和静风等天气现象发生频率较高，不利于污染物扩散和稀释。
3.3污染物PM2.5浓度变化与社会功能区域关系分析
如图3所示，环保西院，工业较多，人口密度大，车辆多交通拥挤，人类活动频繁，其年均PM2.5超过其他城区；开发区，人口密度低，绿地分布广，无明显污染源，其年均PM2.5浓度最低。PM2.5年平均浓度的区域差异，工业居民混合区的PM2.5浓度变化最为明显，而居民区的PM2.5浓度变化略低。这说明人类活动、交通状况、商业活动强度是全市PM2.5浓度影响最主要因素，因此各区域的社会功能对城市空气质量起着不同的作用。
4结果与结论
新乡市大气环境中PM2.5浓度年度变化呈现明显下降，但均超过了国家规定的二级标准， PM2.5污染程度仍然较重。季节变化呈现出春、冬季高，夏、秋季低的差异性。各功能区域中大气污染中PM2.5浓度变化为人口密集、交通拥堵、经济活跃的工业混合区最为显著；人口密度低，绿地分布广，无明显污染源的居民区最不明显。
本研究表明人类日常活动、季节变化是该市PM2.5浓度变化的主要因素，这也说明城市大气环境质量的变化是人类活动和自然环境相互作用的结果。但导致大气环境质量状态变化的因素是多方面的，需要进一步采用更多指标，更全面揭示城市大气环境质量动态变化规律。
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关键词：
目前，在世界范围内儿童的健康状况已成为全世界的社会问题，改善儿童的健康状况是我们所共同面临的问题。呼吸系统疾病、胃肠道疾病以及其它感染性疾病是影响儿童健康的重要疾病[1]。儿童由于体质虚弱，导致其致病因素繁多，且无法逐一得到有效预防。近些年来，随着对儿童呼吸系统疾病诱因相关研究的不断深入，空气污染已被广泛公认为儿童呼吸系统疾病的主要致病因素。气候因素、大气污染以及粉尘污染等作为呼吸系统疾病的重要诱因，在儿童呼吸系统疾病的诱发方面发挥着重要的作用。近期，对大气污染的关注度持续增高，大气污染物中的总悬浮颗粒物TSP、可吸入的微粒PM10以及细颗粒PM2.5等也已被公认为导致大气污染的重要污染源[2]，且可被人体吸入而直接影响呼吸系统和心血管系统而诱发呼吸系统疾病和心脑血管疾病，对儿童的作用尤为明显。
1影响儿童呼吸系统疾病的空气污染因素
1.1室外空气污染对儿童呼吸系统疾病的影响 通过研究发现，室外空气污染主要表现为空气中微粒物质增多和空气中其它有害气体含量超标，且以微粒悬浮物对人体的影响最为显著。室外空气中的微粒主要分为PM2.5和PM10，前者是指粒径小于或等于2.5？滋m的极细微粒，后者则指直径小于10？滋m的颗粒状物质。就人体的肺部和呼吸道结构和生理特征而言，粒径超过10？滋m后很难被吸入到呼吸道并进入肺中，多数能够被鼻毛、鼻腔粘膜或呼吸道粘膜捕捉[3]。但是，当微粒的直径小于10？滋m大于2.5？滋m时 ，颗粒则可随着呼吸进入人体的呼吸道和肺部，可诱发呼吸系统不适。但是随着人体粘膜的外排作用的不断加强，颗粒最终可随着人体的呼气、打喷嚏或者痰液排除体外，对人体的危害较为有限。但是，当空气中的微粒直径小于2.5？滋m时，不仅容易进入人体呼吸道系统，而且可以在呼吸道内大量蓄积并逐渐进入人体肺部，当人体免疫力下降到一定程度后，其可在人体支气管或肺泡内发生致炎反应，诱发慢性阻塞性肺部、支气管炎甚至是尘肺病。儿童作为免疫功能较弱的特殊群体，相对于成年人而言更易于收到PM2.5或更小粒径微粒的影响。魏复盛等对PM2.5所致疾病的流行病学进行的研究结果显示，长期吸入PM2.5可大大增加哮喘、支气管炎的发病几率。Desqueyroux等[4]对空气污染致病的相关流行病学研究结果显示，哮喘、慢性阻塞性肺部的发病与PM10、PM2.5以及臭氧在空气中比例的增加有着较为直接的关系。国外一些临床研究还证实[5]，NO2和臭氧是目前导致上呼吸道感染、肺病患者住院率上升的重要原因，且一直处于恶化态势。在呼吸系统疾病患者的死亡率方面，大量的临床研究证实[6]，NO2和PM10的浓度是导致呼吸系统患者死亡的重要原因，线性回归分析结果显示其与患者的死亡率之间存在着较大的正相关性，进一步说明了空气微粒对人类健康的危害。王海荣等[7]对支气管炎、肺炎以及哮喘等呼吸系统疾病的流行病学进行的研究结果表明，PM2.5、SO2、NO2、PM10等空气污染物的浓度是导致儿童哮喘、肺炎的主要致病因子；支气管炎的主要致病因子则为NO2和PM10，而导致儿童肺功能减弱的主要致病因素则为SO2，且女性儿童更易受到影响。关于SO2导致人体肺功能下降的原因，Sam等[8]进行的临床研究证实，当人体吸入大量SO2后，可导致患者出现呼气流量峰值（PEF）下降，使肺部无法获取足够的氧气而逐渐导致肺部功能受限、肺部功能下降。
1.2室内空气污染在儿童呼吸系统疾病中的致病作用 随着人们生活水平的不断提高，人们越来越重视室内的装修质量，大量新型的装饰材料不断被广泛使用。甲醛、苯等在室内空气中的含量超标，一直是困扰人类健康的主要因素，也已被社会广泛肯定为室内主要的污染源。室内装饰材料所释放出的甲苯、甲醛、苯等有害气体，人类长期接触不仅会出现神经过敏症状或免疫功能紊乱症状，严重时可导致白血病、肿瘤等恶性疾病，对人类健康的威胁巨大。研究证实，当甲醛的在室内的含量超过0.25ppm/m3时，即可诱发呼吸系统疾病，对儿童和体质虚弱的成年人最为明显[9]。儿童长期在室内污染较为严重的环境中玩耍，可因室内污染源发生各种呼吸道疾病以及其它较为严重的器质性病变。因此，在新房装修时，应对房间及时通风、尽量购买释放有害气体或有害颗粒较少的装饰材料，以减少装饰材料对室内环境污染的程度。朱悦等[10]对室内环境在影响儿童呼吸系统疾病方面进行的研究结果显示，室内空气中的甲醛、苯以及室内环境中的螨虫、微粒等均是儿童呼吸道疾病的重要诱因，针对性的采取相应的预防措施极为重要，对于降低儿童因室内环境而诱发的呼吸系统疾病具有重要的临床意义。
1.3煤炭燃烧后的一次、二次污染物对儿童呼吸系统的影响 一直以来，煤炭作为我们日常生活中的主要能源被广泛使用，已成为我们日常生活中的必需生存资料。虽然煤炭的燃烧可以为我们带来电、热等能源，但其所产生的粉尘或有害气体同样是困扰人类健康的重要因素。煤炭燃烧后所产生的SO2、烟尘等一污染物在空气中可与其它污染物发生反应，并逐渐形成二次污染物，比如SO2、NOX和CO等。二次污染物可通过呼吸系统而进入人体，且不可经肝脏代谢而消除，NOX和CO可以逐渐进入人体血液而导致人体产生一些炎症性疾病或者全身不适症状。北方相对于南方而言，煤炭燃烧后的二次污染物对人类健康的危险情况更为明显，主要由于北方冬季因天寒采暖需燃烧大量煤炭，其空气中煤炭燃烧所致的污染物的释放量较大，可对儿童的健康产生直接影响。近些年来，冬季燃煤取暖导致室内CO中毒的案例发生率逐渐升高，这需要引起我们的高度关注。赵宝新等[11]对冬季采暖燃煤所致空气污染对儿童呼吸系统健康的影响所进行的研究结果表明，采暖期时空气中的PM10、SO2水平大幅增加，所处该环境的儿童一秒用力呼气容积（FEV1）呈降低趋势但呼气流量峰值（PEF）有所升高，即说明PM10、SO2可降低儿童的肺功能。此外，就季节而言，冬季时儿童呼吸道感染性疾病、肺炎、支气管炎等发病率明显高于其它季节，除与冬季气温交替频繁有关以外，与冬季燃煤导致的空气内污染物含量增加也有着显著的相关性。
2户外尘沙对儿童呼吸系统疾病的影响
有大量的研究证实[12]，沙尘天气是导致儿童呼吸系统疾病频发的一个重要原因之一，且具有季节性的特点。王振全等[13]指出，在一些沙尘天气高发的地区，尘肺病特征的呼吸系统疾病的发生率大大高于无沙尘天气的地区。赵春霞等对沙尘暴对儿童呼吸系统的影响以及呼吸系统症状的相关因素进行的研究结果显示表明，在沙尘天气发生的前一天，该地区的儿童呼吸系统疾病的发生率大幅上升，且主要集中于体制虚弱、免疫力低下爱的儿童。孟紫强等进行的关于沙尘天气影响儿童呼吸系统的相关研究也表明，处于沙尘天气地区的儿童呼吸系统疾病发病率高于其它地区，且沙尘天气能够与其它户外污染因素相互作用，共同对儿童的心脑血管、呼吸系统产生影响而诱发相关的疾病[14]。
3展望与结论
从上文中可见，室内外的空气污染、环境污染等均是导致儿童出现呼吸系统疾病的重要诱因。儿童作为免疫力和身体机能均较弱的特殊群体，对于一些致病诱因的抵御能力较弱，探明导致儿童出现呼吸系统疾病致病因素很有必要。就上述的内容而言，空气污染导致儿童呼吸系统疾病的原因主要有以下：① 室外环境污染、大气污染所致的空气中PM2.5、PM10等微粒的含量大幅增加，儿童吸入体内后在免疫力低时可诱发呼吸系统相关疾病。②室内装饰材料或其它污染源所释放的甲醛、苯等有毒气体，可刺激儿童的呼吸系统并进行其肺部，诱发相关呼吸系统疾病。③煤炭燃烧、秸秆燃烧等导致大气中烟尘、SO2、CO等有害物质的含量增加，增加了儿童患病几率。④沙尘暴、尘沙天气或者高发区域空气中粉尘和尘沙的含量较高，容易导致儿童出现慢性阻塞性肺部样症状或者相关呼吸系统疾病。因此，改善大气环境和周边生活环境对于降低上述因素所致的呼吸系统疾病的发病率具有重要的实质性意义。环境问题已经成为我国乃至世界的共同难题，欲从根本上得到解决任重而道远。但从世界范围内的儿童以及全世界人类的健康出发碳、节能、环保洁净的生活模式是我们所面临的共同任务。
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关键词：塔城市；空气质量；现状；变化趋势
お
1 引言
塔城市是以农业为主的西部城市,从塔城市三次产业结构来分析,经济结构不尽合理,第二产业特别是工业是制约经济社会发展的主要因素。同时落后的产能是造成资源过度消耗,环境严重污染的主要原因。随着塔城市各族人民对环保意识的提高,在以科学发展观为统领,以保持经济快速增长,加快结构调整步伐,转变经济增长方式的时刻,紧紧抓住经济社会发展的战略机遇,认真落实科学发展观,大力推进社会主义新农村建设,坚定不移的走“农业稳市,工业富市,边贸活市,科教兴市,人才强市”的发展道路,努力建设“绿色塔城,人文塔城,人居塔城,和谐塔城”的发展思路,环境空气质量也发生了很大变化。2001~2009年的监测结果表明塔城市区环境空气质量逐年改善,TSP污染呈下降趋势。
塔城市三面环山,地势北高南低,由东北向西南倾斜。塔尔巴哈台山横亘于北,巴克图山纵贯于西,额敏河自东向西横贯于南。地形分为北部山地,中部丘陵、洪积扇平原,中部洪积扇扇缘平原和南部冲积扇平原。有喀浪古尔河、阿不都拉河等河流和山泉。塔城市大气的常规监测项目有SO2、NOX、可吸入颗粒物PM10。监测结果的统计分析表明,塔城市大气污染以PM10为主（其平均负荷系数为20%）。
2 塔城市大气污染物特征分布
2.1 大气污染物的季节变化
由图1曲线变化可见,各污染物TSP(PM10)、SO2、NOX的高浓度值都出现在冬季,夏季浓度最低,春、秋季次之（2006年第3季度由于测点附近建筑施工造成pm10偏高）。造成污染物浓度季节性变化的主要原因是：塔城市属北方典型的煤烟型空气污染城市,特别是冬季采暖期环境空气质量较非采暖期有所下降,采暖期煤耗量大,排入大气中的TSP(PM10)、SO2、NOX等污染物的量增加；塔城市属中温带大陆性干旱气候,冬季漫长寒冷,夏季短促炎热,春季气温回升快,秋季降温迅速。城市全年主导风向为西北风。该风向决定了塔城市的境外输入的大气污染物对塔城地区产生一定影响。这些不利的气象条件使近地面污染物不易稀释和扩散,从而导致采暖期空气中污染物浓度增加。夏季煤耗降低,污染物排放量相对减少,大气的混合层也变厚了,这就有利于各种污染物的稀释扩散。
图1 2001年~2009年大气污染物PM10季节变化おお
2.2 大气污染物的年度变化趋势
近5年来,塔城市PM10年平均浓度在0.039~0.066mg/m3之间,最高值出现于2006年,见图2。若与GB3095-1996二级年均值标准（0.10mg/m3）比较,年均值达标率为100%。由于能源结构没有彻底改变,土地多,绿化率低,易起风沙,加上到处施工,PM10污染始终维持统一水平。
图2 2001~2009年塔城市大气污染物年际变化图おお
NOX年平均浓度为0.01～0.025mg/m3,最高值出现在2009年（见图2）。低于GB3095-1996二级年均值标准（0.05mg/m3）,随着2009年机动车辆的迅速增加,NOX总体呈逐年增长趋势。
SO2年平均浓度为0.005～0.017mg/m3,最高值出现在2009年（见图2）。低于GB3095-1996二级年均值标准（0.06mg/m3）,随着城市的扩大,冬季燃煤量增加,SO2总体呈增长趋势。
2.3 大气污染物平均负荷系数
为了反映大气环境中各污染物影响的大小,确定各污染因子重要的顺序,引进污染物负荷系数的概念。
Fi=Pi/∑Pi,Pi=Ci/Si.
式中Fi为污染物i的负荷系数;Ci为污染物i的年平均值；Si为污染物i的评价标准；Pi为污染物i的单项质量指数。
SO2、NOX 、TSP(PM10)选用GB3095-1996二级标准（日平均浓度TSP030mg/m3、NOX 010mg/m3、SO2015mg/m3PM10 01mg/m3）,根据以上公式,计算出2001年以来塔城市逐年的大气污染物平均负荷系数,见表1。
表1 大气污染物平均负荷系数 %
年份SO2NOXTSPPM10
20018.010.013.8/
20028.010.011.9/
20038.011.510.2/
20048.011.514.0/
20058.010.814.122.9
20068.010.012.126.1
200711.47.77.618.6
200846.99.28.517.0
200927.519.27.815.4
平均14.8711.111.120.0
从表1可知,自2001年以来塔城市大气污染负荷系数的大小顺序依次为： PM10＞SO2＞NOX,PM10的污染负荷系数平均达20%,说明影响塔城市大气环境质量的主要污染物是PM10。这跟近年来塔城市经济发展逐步增加,基建施工、道路改造等所引起的地面扬尘污染由密切关系。
3 塔城市大气污染变化趋势分析
3.1 大气污染变化趋势
2001~2009年塔城市环境空气污染物监测结果列入表2中。
表2 环境空气污染物监测结果mg/m3
项目2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年
总悬浮
颗粒物0.2120.1820.1570.2150.2160.1860.1160.130.12
可吸入
颗粒物////0.0580.0660.0470.0430.039
二氧
化硫0.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0070.0080.017
氮氧
化物0.0130.0130.0150.0150.0140.0130.010.0120.025
采用Spearman秩相关系数法,对塔城市空气污染物2001-2009年年均值进行了定量分析,检验结果见表3。
表3 主要大气污染物的Spearman检验结果
项目年rs值
总悬浮颗粒物-0.57
可吸入颗粒物-0.9
二氧化硫0.99
氮氧化物0.05
将计算出的秩相关系数rs 的绝对值同临界值进行比较,如果rs ≥WP,则表示变化趋势有显著意义；如果rs≤WP,则表示变化趋势没有显著意义,说明在评价时段内变化稳定或平稳；如果rs是负值,则表示有下降趋势或好转趋势；如果rs是正值,则表示有上升趋势或加重趋势（当N=9时,WP=0.600）。Spearman检验结果得出如下结论。
3.1.1 总悬浮颗粒物（可吸入颗粒物）
2001~2009年塔城市总悬浮颗粒物相关检验rs值为-0.57,可吸入颗粒物相关检验rs值为-0.9,表明变化趋势有显著意义,说明近几年总悬浮颗粒物（可吸入颗粒物）呈显著下降趋势。
3.1.2 二氧化硫
2001~2009年塔城市二氧化硫相关检验rs值为0.99,rs >WP,表明变化趋势有显著意义,说明近几年二氧化硫的污染有明显加重,呈显著上升趋势。
3.1.3 氮氧化物
2001~2009年塔城市氮氧化物相关检验rs值为0.05,rs ≤WP,说明近几年来塔城市氮氧化物的污染变化不大,仍维持在同一个水平上。
3.2 NOX浓度与车辆数的关系
近几年,随着塔城市城市规模的扩大和人口的增加,塔城市的经济发展,运输行业迅速发展,机动车数量急剧增加。机动车在运行中产生许多有害物质,机动车尾气污染日趋严重。机动车尾气对大气中NOX的贡献增大,最终导致大气中NOX逐渐上升,严重影响环境空气质量。
4 大气环境质量控制措施
据统计塔城市2005~2009年,塔城市SO2年平均浓度控制在0.020mg/m3以下,NOX年平均浓度控制在0.030mg/m3以下。到2015年,SO2、NOX年平均浓度将继续控制在环境空气质量二级标准以内。为使达到环境质量控制目标,积极开展大气环境综合整治工作,拟采取的措施包括以下几个方面。
（1）工业污染源防治。加强源头控制,拓展减排空间。严格实行总量控制,合理利用环境容量。加强废气污染治理,节能减排,大力发展清洁生产,循环经济,坚持走可持续道路。
（2）机动车污染防治。控制机动车尾气污染。控制车辆数量,对车辆能源进行改造,限制进入市区的机动车车流量和类型以及行驶路线。逐步推广无铅汽油,环保类车,采用加气装置,使用尾气净化装置。从长远角度,利用对大气无污染的新能源车辆,如太阳能、电能车辆等,从根本上解决车辆尾气污染问题。
（4）扬尘污染防治。施工工地必须达到规定的环保要求,改善道路状况,减少地面扬尘的发生量。加强建筑工地的环境管理,减少建筑粉尘的发生量。
（5）煤烟型污染防治。提高优质能源比重,大幅度减少市区燃煤量,集中供热,降低面源污染。开发利用新能源。
（6）增加环境保护投入。紧紧抓住国家对口援疆,从改善民生、创造优美生活环境的角度,加大环境保护投入力度。积极推进城市绿化美化,提高绿化覆盖率。
5 结语
根据以上分析表明,2001~2009年塔城市环境空气中,大气主要污染物可吸入颗粒物、二氧化硫、氮氧化物浓度均达到国家二级标准。其中可吸入颗粒物呈明显下降趋势,二氧化硫呈上升趋势,氮氧化物变化趋势不明显。塔城市属北方典型的煤烟型空气污染城市,生活污染对塔城市大气环境质量有一定的影响。随着经济的发展,城市机动车辆的增加,交通污染源增加将逐步成为影响塔城市大气环境质量的重要因素之一。
お
参考文献：
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关键词：铜山矿 大气环境质量 污染物排放 监测分析
中图分类号：X37 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（a）-0000-00
作者简介：李毛毛（1986-），汉族，女，安徽池州，本科，助理工程师，主要从事矿山环境保护的管理工作。
铜山矿是铜陵有色金属集团公司的主力矿山之一，地处安徽省池州市境内，主要从事铜矿采选，采选能力为2000t/d。矿山深部资源项目分两期开采，一期开采-613m中段以上矿体，二期开采-613m中段以下矿体。工程主要包括主井、副井和风井等采矿工程、选矿工程及其他公共辅助设施。矿山采选作业可能会产生矿区环境大气污染，为了了解其正常生产情况下的污染情况，对该矿区大气环境进行现状调查与分析。
1工程概况
该矿原工程设计内容中选矿工艺为“三段一闭路破碎+球磨”，充填工艺为分级尾砂充填。随着全尾充填技术日臻成熟并在集团内的冬瓜山铜矿和凤凰山矿业公司的运用，企业采用“全尾充填替代分级尾砂充填”，增加尾砂井下充填量。
另外，矿山在实际建设中还发生了一些工程内容变更，主要变更内容包括以下四方面：
（1）破碎磨矿工艺变更。采用“半自磨+直线振动筛闭路系统”替代“三段一闭路破碎+球磨”，取消了地面破碎工序，增加井下粗破碎工序，减少粉尘污染。
（2）尾矿脱水设施变更。采用全尾充填工艺，尾砂输送量和输送浓度大幅度提高，配套的浓缩和过滤设施能力也相应提高，因此采用高效率的新型浓密机和陶瓷过滤机取代老式浓密机和外滤式过滤机，优化浓缩和脱水效果，从而提高充填输送浓度和充填能力。
（3）充填工艺和充填站位置变化。充填工艺由原来设计的分级充填变更为全尾充填。另外，由于充填送浓度的提高，最大输送距离受到限制，将充填站迁建于距离选矿厂较近的位置，缩短了地表尾砂输送距离。
（4）尾矿库尾砂入库地点变更。实施全尾充填后，由于进入尾矿库的尾砂将大幅度减少，尾矿库所需库容也相应减少。为了减少尾矿库对环境的影响，在原有尾矿库干滩上建立子坝，将尾矿放砂地点由坝体变更到子坝，将子坝和原坝体之间实施生态复垦工程，从而缩小干滩面，减少尾矿库干滩扬尘污染范围。
2 大气污染物排放变化情况
该矿工程项目变更前废气污染源主要是井下采矿作业粉尘、选矿破碎筛分产生的粉尘，道路运输扬尘水泥仓扬尘、尾矿库扬尘等。变更后，项目废气污染源主要有井下废气（包括粗碎系统粉尘）、转运站粉尘、充填站粉尘、尾矿库扬尘、以及运输道路扬尘、废石场粉尘等。工程变更前后主要大气污染物排放变化情况见表1所示。
由表1可以看出，变更后，因转运站、原矿仓的无组织排放变为有组织排放，同时中细碎系统和筛分系统取消，因此废气产生量大大减少，减少约13.843t/a。
3 大气环境质量监测变化情况
3.1变更前大气环境质量监测分析
工程变更前于2007年3月12日-3月16日委托铜陵市环境监测站对项目所在地环境质量进行了连续5天的监测，监测项目为PM10、TSP、SO2、NO2，共布设铜山矿区、南泉村、铜山镇政府三个点，监测结果见表2。
由表2监测结果可知，矿区环境影响范围内SO2、NO2均达到《环境空气质量标准》（GB3095―1996）中二级标准，TSP浓度超标率达6.7%、PM10浓度超标率达46.7%。
TSP、PM10浓度超标时段出现在3月14日的2#点（南泉村）、和3#点的（镇政府），主要因气象条件与汽车扬尘影响所致。
3.2 变更后大气环境质量监测分析
1、监测结果
工程变更后，委托上海检测技术有限公司于2015年3月24日至3月28日、3月30日至31日共7天对设定的监测点（刘冲村、铜山镇政府、铜源村、南泉村4个监测点）进行了大气环境质量现状监测，日均浓度监测结果见表3。
2、监测结果分析
分析方法
评价方法采用单因子标准指数法：
分析标准
分析标准采用《环境空气质量标准》（GB3095-2012）二级标准。
结果分析
日均浓度监测结果分析见表4。
由表4可以看出：刘冲村、铜山镇政府、铜源村、南泉村4个监测点TSP、PM10、SO2、NO2标准指数均小于1，日均浓度未出现超标。总体来看，项目区域环境空气TSP、PM10、SO2及NO2日均浓度可满足《环境空气质量标准》（GB3095-2012）二级标准要求，无超标现象。
4 结论与分析
经过对铜山矿深部矿产资源采选工程项目变更后的工程分析，计算了项目变更前后大气污染物排放的变化情况，主要大气污染物排放总量有所减少；同时对变更前后的大气环境质量进行了现场监测，结果表明项目变更后的大气环境影响在当地环境可接受的允许范围内。
变更后的大气环境质量现状与变更前的相比，区域环境质量大大改善，主要原因是因企业最近几年加强了矿区的大气污染控制措施，改善了运输路面，增设了洒水车，同时废弃了原有的选厂，新建了选厂，取消了中细碎车间，并配套建设各项除尘设施。
参考文献
关键词:大气汞;自动监测;汞浓度;气象因子
中图分类号:X831文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)25-0102-02
汞在自然中以多种形式存在,有七种稳定和四种不稳定(放射性)的同位素,不同形态的汞有不同的物理化学特性。环境大气中的汞包括气态汞、颗粒态汞和液态汞,气态汞又可分为原子态汞和活性气态汞。活性气态汞的含量很少,但由于其水溶性和相对活泼的化学性质,使其成为大气汞的干湿沉降的主要贡献者之一。在环境的各个介质中都可能存在汞的环境污染,多数是由于人类开发和使用汞而造成汞的释放产生的。现有的汞污染物大部分是向大气中排放,通过大气进行传输,并随着干、湿沉降进入水和陆生态系统,在细菌的活动或非生物机制下发生甲基化,然后通过食物链进行生物富集,并通过对鱼等水产品的食用最终进入人体,从而对人体产生危害。由于其能长时间存在于大气中,且进行远距离传输,因此大气汞污染成为当前大气环境研究的热点问题(图1)。
近年来随着我国经济的迅猛发展,对电的需求日益扩大,特别是作为全国发达地区与能源消耗的大省――江苏,对电力的需求与日俱增,截至去年底,我省发电装机容量达到5682万千瓦,其中燃煤机组为4824.8万千瓦,占总发电量的80%以上。江苏长江流域是火力发电厂较为集中的区域,从2000年16座到2009年22座。火力发电曾为人民生活带来巨大方便,但是对环境也产生巨大的影响,特别是环境空气中的汞污染已成为人们关注的热点。
1研究方法
1.1区域概况
南京位于北纬31°14″至32°37″,东经118°22″至119°14″――长江下游沿岸,属于亚热带季风气候。
南京是长江下游地区重要的产业城市和经济中心,中国重要的文化教育中心之一,也是华东地区重要的交通枢纽。全市面积6598km2,其中市区面积4844km2,建成区面积720.45km2。
截至2009年年末,全市户籍人口629.77万人,市区户籍人口545.98万人,全市常住人口771.31万人。南京的工业以电子信息、石油化工、汽车机械、生物制药、食品饮料、仪器仪表等产业占有重要地位。
1.2采样点选择
以南京主城区为研究范围,综合考虑均匀分布与功能区特征选择5个监测点:交通区(城西干道附近),工业区(火电站附近)和商业区(新街口附近),文化区(南京理工大学)和自然保护区(滨江公园)。
1.3主要监测设备
RA-915M汞分析仪(俄罗斯Lumex 公司产品)。
1.4大气汞的监测方法
常规监测:从2010年4月16日到2010年5月4日,5个采样点每天24小时连续测定,采样高度1.5～8m。
2总结
从各样点的大气汞含量看,城区浓度高值中心多次出现在火电站、城西干道、新街口商业区,这是由于这些地点是交通发达和人口密集区,来往人员车辆频繁,烟尘较大,大气汞易为飞尘所吸持。而在学校和自然保护区,植被较多,大气汞浓度值很低,接近背景值。如在南京理工大学校园内大气汞浓度只有0.9～8.8ng/m3,而在南京火电站附近却达到了5.4～86.2ng/m3。
南京主城区大气汞具有一定的空间分布特征和明显的时间变化特征。南京市主城区不同地区大气汞浓度范围为0.4～98.2ng/m3。均值达6.94ng/m3,远远高于全球大气汞浓度背景值(1.5～2ng/m3)。最新研究成果得出,全球城市环境大气汞浓度范围为1.8～9.8ng/m3,亚洲城市的大气汞浓度明显高于美洲地区。
交通区(城西干道附近),工业区(火电站附近)和商业区(新街口附近)大气汞分别为8.49ng/m3,8.77ng/m3和8.03ng/m3,差异性不显著,但明显高于南京理工大学(5.02ng/m3)和滨江公园(4.38ng/m3)。
利用RA-915AM汞分析仪,以在南京一条交通要道(城西干道)附近为例,从4月16日～5月4日连续不断自动监测。监测情况如下(图2,图3):
从单日情况看,在城西干道上下班早晚高峰时间段大气汞浓度值偏高,夜间汞浓度达到高值。由于受夜间空气流动小,大气污染物扩散条件差且相对湿度较高等不利因素影响,都能导致夜间汞浓度值高。
从对一个点不间断大气汞自动监测的情况看,每日走势也有一定的空间跨度,通过分析得出气象因素可能对大气汞浓度产生影响。
气象参数是影响大气污染物迁移转化的重要因子,利用监测数据,进行大气汞与气象因子的相关分析研究。通过对气象台提供数据针对相对湿度进行研究,大气汞浓度与相对湿度呈极显著的正相关,结果如图4所示:
参考文献
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工业化，城市化，经济增长和能源需求增加导致城市空气质量深刻恶化[1]。经过多年对大气颗粒物进行的深入研究表明，其对环境的影响很大，比如能够改变太阳辐射的平衡并且降低能见度等，由于地区环境、经济的发展存在着差异，大气颗粒物的化学成分、组成具有很大变化[2]。空气中的悬浮颗粒物通常分为总悬浮颗粒物（TSP）和可吸入颗粒物[3]。可吸入颗粒物是指空气动力学粒径小于10μm的分散在大气中呈固态或液态的颗粒状物质，是目前大气环境质量评价中的一个通用的重要污染指标。在PM10中，小于2.5μm的颗粒物（PM2.5）称为细颗粒物，介于2.5~10μm之间的颗粒物（PM2.5~10）称为粗颗粒物[4]。这些细颗粒物粒径小，在大气中滞留时间长，通过呼吸作用进入人体后可以沉积在肺泡内，从而危及人类健康。PM2.5由于其比表面积较大，携带有大量重金属、PAHs、诱变剂以及病菌等有毒有害物质，比起粗颗粒物更容易对人体健康构成威胁。研究表明，PM2.5与人类呼吸道疾病、心肺疾病引起的死亡率呈正相关关系[5]。
大气颗粒物中的重金属进入人体的途径主要有呼吸作用[6]、吞食作用[7]和皮肤接触。大气气溶胶是影响辐射传输的一个重要因素，它不但吸收和散射太阳辐射，影响大气的光学性质，改变大气能见度，而且对地气系统的辐射能量平衡也有重要影响。PM2.5细粒子污染对城市灰霾的形成及能见度的恶化有极大贡献。气溶胶粒子数浓度日际变化，主要受降水、风速、风向及相对湿度等气象条件的影响。偏东风有助于气溶胶浓度的增加[8]。能见度和细粒子质量浓度呈现较好的负相关，而与PM10质量浓度的相关性就差一些。细粒子质量浓度的高低是决定能见度好坏的主要因子。可以尝试利用细粒子质量浓度的观测结果来估算大气能见度。1999年6月持续高温期间即使细粒子质量浓度很高，能见度并不很低，而2000年1月细粒子质量浓度在并不高的情况下，能见度却较低。这可能是因为细粒子中的成分不同的缘故，因为能见度的细粒子中主要的化学组分具有密切关系。活跃的光化学可能是前者的主要来源，燃煤可能是后者的主要来源，二者在化学成分上具有很明显的差别[9]。有研究表明：全球变暖会导致地表水分蒸发的增加，从而引发全球干旱化的发展和加剧，干旱半干旱区问题将变得更为严重。对1970－1990年中国大气水分的变化研究表明：大气水分在20年中是增长的，其中增长多在对流层低层，主要增长地区在东北、西南和南部沿海地区，在华北和中南部分地区却呈下降趋势。大气水分与地面气温的关系取决于地区与季节。在东北地区，大气水分的增长与地面气温增暖相一致，华北地区则不然；在西南地区只有秋、冬两季的大气水分与地面气温有明显的相关关系。大气水分与降水具有密切的正相关关系。美国的相对湿度也呈下降趋势，与水滴蒸发成负相关关系。蒸发增加40%，相对湿度减少25%~45%，湿度减少是造成干旱的原因之一[10]。
乌鲁木齐市由于其特殊的地理位置、气象因素等条件使得其冬季采暖期风速变为全年最小，极易出现阴雾天气。此种气象现象经常持续数天使得大气污染物不易水平运动和扩散稀释，随大气污染物不断累积，阴雾范围也随之扩大，导致采暖期内的乌鲁木齐市经常笼罩在烟雾之中[11]。可吸入颗粒物又是乌鲁木齐市最为严重的大气污染物。过去几年，政府采取了一系列污染治理措施，但是到后期可吸入颗粒物浓度变化不明显。到目前为止，关于乌鲁木齐市大气颗粒物中可吸入颗粒物的污染特征和源解析研究较少，而对于与人体健康和大气能见度密切相关的细粒子（PM2.5）的研究则更少。本实验通过采集乌鲁木齐市一年的可吸入颗粒物并对其进行分析研究，探讨了大气可吸入颗粒物中重金属在采暖期和非采暖期的变化规律，并对不同的重金属的来源进行了解析，同时还对其污染水平进行了评价。
1材料和方法
1.1样品采集
本研究从2009年7月－2010年4月，在新疆大学5号楼楼顶（北纬43°77′、东经87°61′）采集大气可吸入颗粒物样品。采样设备有日本产NL20型撞击式大气颗粒物采样头、转子流量计、真空泵组成。采样头设定流量为20L/min，样品的采集时间设定为24h，总共81个样品。该采样头共有3层构成，第一层放有2500QAT-UP型环形滤膜可以截留dp>10μm的颗粒；第二层放有2500QAT-UP型环形滤膜可以截留2.5~10μm的颗粒（PM2.5~10）；最底一层放有QR-100型滤膜，可以截留dp<2.5μm的颗粒，采样介质为玻璃纤维膜，采样前后滤膜均恒温恒湿48h（温度25℃，湿度50%）并称重以确定可吸入颗粒物的质量浓度。
1.2样品的前处理
将1/2的样品滤膜剪碎，放入消解瓶内，加人6mLHNO3，3mLHClO4。瓶口放置小玻璃漏斗，放置过夜后在电板上加热至近干，取下小玻璃漏斗。电板上再加热至HClO4耗尽，取下样品冷却。用10mL左右的1%HNO3淋洗瓶壁，继续于电板上加热，保持微沸10min，取下冷却，微孔滤纸过滤，用1%HNO3定容至25mL容量瓶中，摇匀待测。取同批号，等面积空白滤膜按样品超声波提取及消解过程消解，测定空白值[12]。
1.3重金属测定
待测样品中Mn、Cr、Pb、Ni和Cu，Fe采用原子吸收分光光度法测定；Hg、As检测用双道原子荧光光谱法检测定。
2结果与讨论
2.1PM2.5~10和PM2.5质量浓度的分析
PM2.5和PM2.5~10样品的质量浓度变化如图1所示，PM2.5-10质量浓度范围为12.3~138.9μg/m3平均值为79.85μg/m3，PM2.5质量浓度的变化范围为36.6~406.6μg/m3，平均值为222.40μg/m3，超过美国EPA1997年颁布的PM2.5日平均值35μg/m3的6.4倍[13]。由2010年7月-2011年4月采样的可吸入颗粒物的日平均值可知，乌鲁木齐市PM2.5的月平均浓度最高的是2011年1月为406.25μg/m3；最低是2010年9月为36.7μg/m3。PM2.5~10的月平均浓度最高的是2011年1月为138.9μg/m3；最低是2010年9月为12.3μg/m3。由于乌鲁木齐市雾天气集中出现在冬季，从而导致颗粒物浓度较高，特别是由于可吸入颗粒的富集作用，导致1月的浓度最高。乌鲁木齐从12月开始进入深冬季节，光照较弱、日照时间短、逆温出现频率增大及大气对流不活跃等不利于空气中污染物质扩散的因素较多，因此空气质量维持在严重污染的水平。乌鲁木齐市的6、7、8月是较典型的夏季季节，温暖、湿润雨量充，雨水的冲刷及其他气象因素使得大多时候的空气质量较好[14]。
2.2PM2.5~10和PM2.5季节性变化
图2表示的是不同季节的PM2.5~10、PM2.5的浓度和气象因素的关系，从图2中可以看出在冬季浓度较大，这可能是由于在冬季风速低和湿度高于其他的季节（易发生相际反应）；夏季可吸入颗粒物浓度较小，这可能是夏季的温度高、湿度低、风速较高，粒子干燥。环境对粗颗粒的贡献比在其他的两个季节中的要高[1]。
2.3PM2.5和PM2.5~10中重金属的浓度分布特征
2.3.1采样期间PM2.5和PM2.5~10中重金属的总浓度分布特征
图3给出了PM2.5~10、PM2.5中重金属在采样期内的总平均含量。由图3可知：乌鲁木齐市PM2.5~10和PM2.5中7种金属元素的浓度顺序排列为Cr>Pb>Mn>Cu>Ni>As>Hg。Cr、Pb和Mn的含量也较高，平均浓度分别为195.43、120.15、100.03ng/m3和327.57、295.89、145.31ng/m3；Ni、Cu、As和Hg的含量较低，平均浓度分别为57.74、47.96、35.22、0.99ng/m3和59.55、81.88、30.78、2.03ng/m3，而且重金属在PM2.5中的含量均高于PM2.5~10中的含量，特别Mn、Cr、Pb、Hg、Cu和As。说明对人体危害较大的金属元素主要富集在小于2.5μm的细颗粒上，即重金属在细离子中易于富集。
2.3.2采暖期、非采暖期PM2.5和PM2.5~10中重金属的总浓度分布特征
由表1、2可知，除Ni之外其他重金属的浓度采暖期均高于非采暖期。
2.4重金属污染水平的评价
为了进一步了解乌鲁木齐市采暖期可吸入颗粒物中重金属污染水平及其对人体的危害，本研究采用评价沉积物重金属污染常用的地积累指数法，对重金属污染进行了评价。Mull污染指数Igeo的数学表达式为：Igeo=log2（Cn/1.5Bn）式中，Cn表示元素n在沉积物中的含量（mg/kg）；本研究中为各重金属元素在颗粒物中的含量；Bn表示沉积物中该元素的地球化学背景值。这几种重金属取其在乌鲁木齐市土壤背景平均值，其值分别为Mn688.00、Cr47.40、Ni28.95、Pb11.20、Ni28.95、Cu26.70、Hg0.06、As10.78mg/kg，Fe3.60（百分数）为中国土壤背景平均值[15]。Igeo≤0被列为无污染，0≤Igeo≤1为无污染到中等污染，1≤Igeo≤2为中等污染，2≤Igeo≤3为中等至重污染，3≤Igeo≤4为重污染，4≤Igeo≤5为重污染至严重污染，Igeo≥5为严重污染[16]。
2.4.1采暖期、非采暖期PM2.5~10中重金属污染水平的评价
由图4污染指数可以看出，无论是采暖期还是非采暖期，污染指数的最高点及最高平均值都落在了Pb、Hg上，两者采暖期的污染指数均高于非采暖期且为严重污染；Cr、Ni、As、Cu在非采暖期污染指数分别为5.42、4.64、4.5、4.48，在采暖期分别为5.48和4.06、4.89，4.08为重污染至严重污染，其中Cr采暖期及非采暖期的污染指数相当，Ni、Cu在非采暖期的污染指数高于采暖期，而As与Pb、Hg相同采暖期高于非采暖期；Mn的最小为非采暖期时的0.5，在采暖期时的0.90为无污染。
2.4.2采暖期、非采暖期PM2.5中重金属污染水平的评价
在PM2.5中Hg和Pb的最大值仍出现在采暖期，在非采暖期污染指数分别为6.36和6.44，采暖期分别为8.41和6.61并为严重污染；Cr和Ni、As在非采暖期的Igeo值分别为5.31和5.20、4.80，在采暖期分别为4.64和3.62、3.65判断为重污染至严重污染，并且这3种金属在非采暖期的污染水平高于采暖期；Cu在非采暖期的Igeo值为4.54判定为重污染至严重污染，而在采暖期为3.15，为重污染；Mn的污染指数最小，非采暖期为0.15，采暖期为-0.29，无污染（图5）。
2.5PM2.5~10和PM2.5中重金属的来源分析
富集因子（EFs）是一个反映人类活动对自然环境扰动程度的重要指标。它是通过样品中元素的实测值与元素的背景含量进行对比来判断表生环境介质中元素的人为影响状况。富集因子计算公式为：EF=（Ci/Cn）样品（/Ci/Cn）土壤背景式中，Ci表示重金属元素i的质量百分数（W/W）；Cn表示标准化元素Fe的浓度（W/W）。如果元素富集因子接近于1，可以认为该元素相对于土壤来源基本没有富集，主要来自于土壤颗粒；如果元素富集因子大于10，则表明元素除土壤来源外还受人类活动影响[17]。由图6、7可知在PM2.5~10还是PM2.5中不论是采暖期还是非采暖期，除Mn之外，所测金属的EF值均大于1，均受出土壤之外的外部环境的影响。对于Cr、Ni、Cu、As而言非采暖期和非采暖期的EF值相当，既有相同的污染源；而Pb、Hg采暖期的富集因子远高于非采暖期，即乌鲁木齐市冬季的环境条件有利于2种金属的富集。
3结论
（1）乌鲁木齐市冬季大气颗粒物PM2.5~10的平均质量浓度超过了国家二级标准的1.07倍，PM2.5污染比较严重超过美国EPA1997年颁布的PM2.5日平均值的6.4倍。
（2）重金属在PM2.5中的含量均高于PM2.5~10中的含量，特别Mn、Cr、Pb、Hg、Cu和As。说明对人体危害较大的金属元素主要富集在小于2.5μm的细颗粒上，即重金属在细离子中易于富集。
（3）除Ni之外其他重金属的浓度采暖期均高于非采暖期。
