摘 要：枣庄市是传统的煤烟型重污染城市，在工业城市转型的过程中，解决空气质量问题迫在眉睫。对2014年—2015年枣庄市8个自动空气质量监测站的PM2.5数据进行分析，探讨PM2.5的季节分异特征、地域分布特征、日变化差异分析以及与大气氧化物的相关性分析。结果表明，夏季PM2.5的平均浓度最低、冬季最高。各监测站中浓度较高的是峄城区政府观测点、市中区政府观测点和高新区观测点；较低的是山亭区环保局观测点和台儿庄区环保局观测点。在一天中，PM2.5的浓度变化呈多峰分布，峰值分别出现在0：00、07：00、10：00及19：00。PM2.5浓度与SO2、NO2和CO浓度均为显着正相关，与O3浓度成明显负相关，表明大气氧化物对PM2.5浓度有显着影响。
关键词：枣庄 PM2.5 季节分布 地域分布 日变化 大气氧化物
中图分类号：F205 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2016）12-162-03
大气细颗粒物PM2.5是直径小于等于2.5μm的颗粒物，能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），可通过呼吸进入肺泡沉积，并由此进入人的血液之中，从而导致心血管疾病增加死亡率，成为空气中的“隐形杀手”。此外，PM2.5是雾霾的重要组成部分，其浓度的增加会降低大气的能见度，影响人们的日常生活安全，因而受到越来越多的关注。
枣庄市位于山东省的东南部，其地跨东经116°48′30″—117°49′24″，北纬34°27′48″—35°19′12″，总面积4563平方公里，常住人口394万，辖薛城区、市中区、峄城区、山亭区、台儿庄区、滕州市。北部接壤孔孟之乡济宁，南部与吴楚之邦徐州相邻，东部与革命圣地临沂接壤，西部是京杭大运河的源头微山湖，如图1。枣庄市因其悠久的采煤历史被称为鲁南煤城，但同时枣庄市近年来随着经济的发展，城镇化脚步的加快，城市建设规模的扩大，一些化工污染企业的增多，家庭汽车拥有量的增加等因素的影响，枣庄市已经成为全国重污染城市之一，解决环境问题迫在眉睫。
根据山东省环境监测部门公布的结果显示：2014年6月——2015年5月间，枣庄市“蓝天白云，繁星闪烁”天数（能见度≥10公里）最多的月份为2015年5月为19日，最少的月份为2014年8月为4日，PM2.5的平均浓度为91.33μg /m3，空气质量Ⅱ级，如图2、图3。
一、枣庄市PM2.5污染现状分析
AQI（空气质量指数）是定量描述空气质量状况的无量纲指数。参与评价的主要指标为PM2.5、PM10、SO2和NO2四个部分。对枣庄市2013年第四季度至2015年第三季度AQI及其相关指标进行时间、地域的差别分析，监测数据来源为市中区政府、污水处理厂、市环保局、薛城区环保局、峄城区政府、台儿庄环保局、山亭区环保局、高新区八个监测点，如图4。监测对象为AQI、PM2.5、PM10、NO2、SO2。
二、枣庄市PM2.5数据季节统计分析
（一）枣庄市2014年环境质量状况
2014年枣庄市AQI均值为128，PM2.5平均浓度为88μg/m3；PM10平均浓度为167μg/m3；SO2平均浓度为67μg/m3；NO2平均浓度为41μg/m3。PM2.5是影响全市环境空气质量的首要污染物。
如图5，四种污染物全年浓度变化走势相同，AQI值在12月份以及1月份达到全年最高值，其中，一月份AQI均值高达209；全市空气质量在夏季7-9月达到全年最佳，7-9月全市空气质量优良天数分别为21天、18天和23天；全年NO2以及SO2浓度全年走势平缓，对AQI值得贡献较低，PM2.5以及PM10浓度较高，且波动较大，对AQI值贡献大。2014年枣庄市空气质量在冬季较差，夏季较好，AQI、PM2.5浓度在1月份达到最高。监测的四种污染物随着时间变化趋势相同，NO2以及SO2变化趋势较为平缓，且全年值较低，PM2.5及PM10值较高，并随时间变化趋势较为明显；PM2.5是枣庄市空气污染的首要污染物。
（二）枣庄市PM2.5的季节性差异原因分析
枣庄市地处鲁中南低山丘陵南部地区，属于黄淮海冲击平原的一部分，是典型的煤炭型工业城市，随着煤炭资源的大量开采，且不合理的露天堆放，导致了枣庄市PM2.5浓度高于国家平均水平，近些年随着城市化的发展，家庭汽车拥有量的增加，新建住宅小区、城市公路的增加以及耕地的减少，都是空气质量的直接杀手。
在气候上枣庄市受中纬度暖温带大陆性季风气候影响，全年降水集中在6-9月，降水对空气中的PM2.5、PM10、SO2等污染物的浓度有很好的降低作用，此外由于夏季日照充足、天气炎热、太阳热辐射高、风速较其他季节大、大气热对流强烈、逆温现象较少等原因，PM2.5不易堆积，扩散较好，浓度较低。
枣庄市冬春两季寒冷少雨，逆温现象严重，大风、沙尘天气的频繁出现，此外我国北方冬季大量使用燃煤采暖、空调等供暖使用，且春节期间烟花爆竹的大量燃放，导致空气中AQI相关污染物浓度增高。
三、枣庄市PM2.5的地域分布统计分析
（一）枣庄市PM2.5地域分布统计分析
选取枣庄市8个大气采样点2015年夏季连续50d的AQI、PM2.5、PM10质量浓度均值数据进行统计分析。监测点1—8分别代表市中区政府、污水处理厂、市环保局、薛城区政府、峄城区政府、台儿庄区环保局、山亭区环保局、高新区，得图6—图8。
如图数据可知，夏季枣庄市8个监测点的AQI、PM2.5、PM10浓度值均处于高位，污染严重。从地域分异上来看：7（山亭区环保局）观测点和6（台儿庄区环保局）观测点三项指标浓度相对较低，空气质量相对较好；5（峄城区政府）观测点、1（市中区政府）观测点及8（高新区）观测点三项指标浓度最高，空气污染严重。
（二）枣庄市PM2.5地域差异原因分析
枣庄市是传统的煤炭城市，如图9，辖区内矿区和热电产业主要分布在滕州市乡镇，而造成二氧化硫、氮氧化合物的烟尘污染的水泥产业主要分布在市中区内，污染物排放量大，体现出了工业布局和区域传输对枣庄市PM2.5浓度的影响。同时枣庄市中区和滕州市区是主城区，人口密度大、交通发达、物流发达，汽车尾气和生活污染排放量较高，也会导致PM2.5指标浓度的升高；山亭区以山区为主，处于刚开发状态，绿色生态环境较好，人口密度和车流量较低，人工环境相对少，导致PM2.5浓度相对较低；台儿庄区东连沂蒙山、西濒微山湖是枣庄市重点发展的旅游区域，辖区内工业企业较少，人口密度低，绿地面积大PM2.5浓度低。
四、枣庄市PM2.5日变化统计分析
（一）枣庄市PM2.5日变化统计分析
选取枣庄市8个监测点以2015年7月26日同一时间点的AQI、PM2.5、PM10浓度的平均值，做出24h均值的变化曲线。如图10可知AQI、PM2.5、PM1024h变化曲线呈多峰变化趋势，峰值分别出现在0：00、07：00、10：00、19：00。
（二）枣庄市PM2.5日变化差异原因分析
枣庄市夜间PM2.5浓度处于一个较高的水平，是由于夜间对流层气温较低，易产生逆温层，使大气污染物的扩散受到影响，导致底层大气污染严重。随着上班交通高峰的到来，07：00左右PM2.5浓度略有上升，但对空气质量影响不大。由于枣庄市属于中等城市，城镇化水平较低，居民机动车拥有量相对较少，对环境不会造成直接影响。枣庄市是一个重工业城市，随着进入工作时间点，空气质量陡然上升，到10时—11时PM2.5浓度出现了全天最高值。随着气温的升高，大气扩散情况好转，夏季植物光合作用的加强，在加上交通高峰的过去，PM2.5浓度下降。直到晚上19：00点附近，由于气象条件的变化，人类活动、下半集体出行活动的增多，PM2.5浓度又出现了一个小峰值。21点之后，由于夏季烧烤在城市的流行，小型污染企业的夜间开工AQI、PM2.5、PM10平均浓度升高。
五、PM2.5和大气氧化物的相关性分析
SO2和NO2可以通过光学反映对PM2.5浓度产生作用，同时枣庄作为典型的烟煤型城市，其CO排放量对空气质量也形成较大影响。应用SPSS17.0软件对枣庄市8个观测点的PM2.5平均小时浓度与SO2、NO2、CO和O3进行Spearman相关性分析，得表1。
结果显示，枣庄市的PM2.5平均小时浓度与SO2、NO2和CO浓度均为明显正相关，与O3浓度成明显负相关。这其中O3对PM2.5浓度的影响最为显着，关联度达到0.54，其次是NO2、O3和CO，关联度分别为0.42、-0.36和0.25.这也证明了枣庄市的空气污染物主要为SO2、NO2和粉尘。
六、结论
对枣庄市不同年月的PM2.5浓度及其相关指标进行整理统计分析得到以下结论：
首先，枣庄市2014年AQI、PM2.5季节性浓度均值夏季7—9月最低，冬季最高，对人体造成一定伤害。
其次，8个功能监测点中山亭区环保局和台儿庄环保局空气质量较好，PM2.5浓度值较低；峄城区政府观测点、市中区政府观测点和高新区观测点指标浓度较高，空气污染严重。
第三，枣庄市24hPM2.5浓度呈明显的多峰形状，峰值分别出现在0：00、07：00、10：00、19：00，这与日常生活出行、人类活动与气象自然因素密不可分。
第四，枣庄市PM2.5浓度与SO2、NO2和CO浓度均为显着正相关，与O3浓度成明显负相关，说明其二次转化对PM2.5浓度影响明显，从相关性分析的结果来看，SO2对PM2.5浓度的影响最为显着，CO最不显着。
参考文献：
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（作者单位：枣庄科技职业学院 山东枣庄 277500）
（作者简介：程丽莉，讲师，硕士研究生，研究方向：遥感与土地开发。）
（责编：贾伟）
