北京_上海两地2004和2005年大气污染特征对比分析

根据2004 、2005 年大气质量监测数据,分析了北京、上海两地大气污染特征和两地主要大气污染物的变化规律。

第17卷第2期2008年3月长江流域资源与环境

ResourcesandEnvironmentintheYangtzeBasinVol.17No.2

Mar.2008

　　文章编号:100428227(2008)0220323205

北京、上海两地2004和2005年大气

污染特征对比分析

杨书申1,2,邵龙义2,杨园园2

(1.中原工学院环境工程系,河南郑州450007;2.中国矿业大学(北京)安全开采国家重点实验室及资源与地球科学系,北京100083摘　要:为了解北京、,年大气质量监测数据,分析了北京、,2004、2005年北京市的PM10最大值是最小值的6317倍,;2004、2005年北京市的SO2最大值是最小值的4617倍,上海市的SO2131,SO2污染的因素变化幅度较小;两市的NO2浓度都较高,2,但质量浓度都较高,这与两22005年外均满足国家空气质量二级标准,上海市SO2,北京市SO2污染物浓度年度变化剧烈与冬季取暖烧煤有关;两市可吸入颗粒物污染比较严重,北京市PM10浓度年平均值超过国家空气质量二级标准,上海市PM10浓度年平均值达到国家空气质量二级标准。总体上上海市的大气质量要好于北京市。两地大气主要污染物随时间的变化规律与两地的污染物来源、地理、气候等条件有关。

关键词:大气污染特征;可吸入颗粒物(PM10);SO2;NO2;北京市;上海市文献标识码:A

　　北京和上海是世界知名的特大城市,两市都非常重视大气质量问题,采取了多种措施治理大气污染,大气环境有较大改善,但大气质量仍不容乐观。因此,研究两市大气污染特征,有针对性地采取科学措施治理和预防大气污染,具有十分重要的科学和实际意义。本文分析了2004、2005年北京市和上海市大气污染特征及变化情况,初步分析了两市大气污染的主要影响因素。

况转换为质量浓度值,具体转换公式是按表1的数据进行线性插值。

表1　大气污染物污染指数与浓度的对应关系

Tab.1　AirPollutionIndex(API)andCorresponding

MassConcentration

污染指数

API

污染物浓度(日均值)(mg/m3)

SO20.050

0.1500.8001.6002.100NO20.0800.1200.2800.5650.750PM100.0500.1500.3500.4200.500

1　数据及处理

根据收集到的北京和上海两市2004、2005年大气空气质量监测结果(北京环保公众网http://,上海环境热线http://),

501002003004002　结果与分析

2.1　两市环境空气总体情况

将用污染指数(API)表示的当天可吸入颗粒物

(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)的污染情

收稿日期:2006211229;修回日期:2007201224

北京、上海两市2004、2005年环境空气质量分

基金项目:教育部高等学校博士学科点专项科研基金及国家自然科学基金项目(40575065)资助.

),男,河南省唐河人,博士,副教授,主要从事大气污染方面的教学和研究.E2mail:yangss@http://作者简介:杨书申(1966～　

3通讯作者E2mail:ShaoL@http://

根据2004 、2005 年大气质量监测数据,分析了北京、上海两地大气污染特征和两地主要大气污染物的变化规律。

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程度都较高,上海的NO2污染更严重,且NO2污染

程度还在上升,北京的NO2污染已经有所下降。两市机动车数量[3,4]占全国的近1412%[5],如何控制NO2污染是一个非常严峻的课题。2.2　两市污染物浓度变化情况2.2.1　污染物浓度逐日变化

布如表2所示,北京市环境空气质量年优良率与上

海市相比(优良率以“优”和“良”的天数除以全年天数得出),2004年较上海市低2217%,2005年较上海市低2411%。在空气质量为良以下的天数中,两市首要污染物为PM10、SO2和NO2,它们的天数分布如表3所示,最大区别在于上海市分别有1天和3天首要污染物为NO2。

表2　北京、上海两市2004、2005年大气

质量等级天数分布(d)

Tab.2　NumberofDaysofDifferentAirPollutionGrade

inBeijingandShanghaiin2004and2005(d)

优

北京(2004年)

北京(2005年)上海(2004年)上海(2005年)

33345676

由于两市的地理环境、气候条件、社会经济发展、产业结构等的不同,两市的污染物逐日变化有较大差别,图1a、b、cPM10、SO2、NO2的,。

1a)可以看出,北京～2005年北京的PM1001009、01573mg/m3,最大值是6317倍;2004～2005年上海的PM10最小、最大值分别为01015、01398mg/m3,最大值是最小值的2615倍。两地均在冬春两季产生较大的变化,夏秋两季变化较小,但北京的变化幅度明显较上海的大,说明北京颗粒物浓度受外因影响较大,这些因素主要包括降水、逆温、风等气象因素[6]。

从SO2年际变化曲线(图1b)可以看出,北京的逐日变化和上海的区别很大,北京从4月份到10月份,特别是6月中旬到9月中旬,SO2的逐日变化很小;随着冬季采暖季节的到来,SO2浓度逐渐升高,显示北京SO2污染受取暖影响非常大。2004～2005年北京的SO2最小、最大值分别为01006、01280mg/m3,最大值是最小值的4617倍。而上海

良

195

200255246

轻微轻度中度中度重严重污染污染污染污染污染

959147263175241860

表3　、年大气

(d)

Tab.3　NumberofDayswithTopPollutantinBeijing

andShanghaiDuring2004and2005(d)

PM10

SO22835

940

NO20013

北京(2004年)北京(2005年)上海(2004年)上海(2005年)

305294300246

　　2004年上海城区PM10、SO2和NO2年日均值分别为01099、01055和01062mg/m3,2005年分别为01088、01061和01062mg/m3,除2005年的SO2

(GB309521996)二外,均达到《环境空气质量标准》

级标准,2000～2005年的监测数据表明,PM10和NO2污染总体呈下降趋势,SO2污染总体呈平缓上升趋势[1]。

2004年北京市区PM10、SO2和NO2年日均值

的季节变化不是特别明显,2004～2005年上海的

SO2最小、最大值分别为01012、01157mg/m3,最大值是最小值的1311倍,说明造成上海市SO2污染的因素变化较小,这主要是因为上海以燃煤作为能源的主要是电厂等工业用户[7],消耗量变化较小,不似北京等北方城市受冬季采暖燃煤影响严重[8]。

从NO2年际变化曲线(图1c)可以看出,北京的逐日变化和上海的区别不大。2004～2005年北京的NO2最小、最大值分别为01013、01214mg/m3,最大值是最小值的161

8倍;2004～2005年上海的NO2最小、最大值分别为01014、01171mg/m3,最大值是最小值的1212倍。产生NO2污染的主要原因是机动车的尾气排放[9],而北京、上海两市机动车尾气排放的总量基本上是固定的,因此NO2浓度的变化主要受气象因素(如风、逆温等)影响[10],大气稳定度高时,污染物容易积累,浓度增加,而大气稳定度低时,污染物容易扩散,浓度较低。夏季北京大

分别为01149、01055和01071mg/m3,2005年日均值分别为01142、01051和01067mg/m3,除PM10外,均达到《环境空气质量标准》二级标准,2002～2005年的监测数据表明,PM10、SO2、NO2三种污染物总体呈下降趋势[2]。

上海、北京两市PM10污染程度都在降低,上海污染较轻。两市的SO2污染都很严重,上海SO2污染程度在上升,北京SO2污染程度在减少,上海SO2的污染已经超过北京。这主要和上海的煤炭消耗量大有关,上海市的煤炭消耗量是北京市的近2倍,煤炭燃烧释放了大量的SO2。两市的NO2污染

根据2004 、2005 年大气质量监测数据,分析了北京、上海两地大气污染特征和两地主要大气污染物的变化规律。

　第2期　　　　　　　　杨书申等:北京、上海两地2004和2005

年大气污染特征对比分析325

图1　两市2004～2005年大气污染物浓度日变化曲线(a)PM10(b)SO2

Shanghaiin2004and2005(a)PM10(b)SO2

(c)NO2

(c)NO2

Fig.1　DailyVariationofConcentrationofAirPollutantsinBeijingand

根据2004 、2005 年大气质量监测数据,分析了北京、上海两地大气污染特征和两地主要大气污染物的变化规律。

326　　　　　　　　　长江流域资源与环境　　　　　　　　　　　　　　第17卷

气气流活动频繁,污染物不容易积累,NO2经常保持在较低水平,冬季经常会有逆温存在,污染物不容易扩散,会造成积累,冷空气入侵时,将污染物输送出当地,因而NO2浓度变化比较大;而上海距离海洋较近,全年受海洋性气候影响,天气处于经常的变化当中,NO2的浓度也会有较大变化。2.2.2　污染物浓度月份及季度变化

从月份变化情况看,2004、2005年北京PM10的

月平均值大多比上海同月份的平均值高(图2),北京PM10污染随季节变化也较大(以3～5月为春季,6～8月为夏季,9～11月为秋季,12月和次年1、2

月为冬季),可以得出2004年PM10季度平均值的变化为:春>秋>冬>夏,2005年PM10变化为:秋>春>冬>夏(图3)。200410份连续的阴霾天气,,,使PM1011]

图3　北京、上海市2004、2005年大气污染

物季度变化曲线

Fig.3　SeasonlyVariationofAirPollutantsin

BeijingandShanghaiin2004and2005

年月份由于同样的

。上海市PM10的月平均变化也呈一定的季节性,2004、2005年PM10都是11月份的月平均污染浓度最高;分析表明,2004年

01012mg/m3,最高的12月份为01110mg/m3,相

差将近10倍,这一点和上海有较大区别,上海SO2浓度的月度变化较小,月平均最高01086mg/m3,最低

01040mg/m3,最高浓度与最低浓度之比仅为2∶1(图2)。SO2浓度季度平均比较,北京2004年和2005年均为冬>春>秋>夏。上海市SO2浓度季度平均值的变化2004年为冬>秋>夏>春,2005年为冬>春>秋>夏,季度平均值只有细微差别(图3)。

NO2的月度变化曲线显示,2004、2005年两地NO2的季节性变化规律有所不同,北京的月平均值基本没有变化,只是在秋季10月份略有增加,而上海随着气温升高逐渐降低,到8月份最低,随后又逐渐升高(图2),这可能和上海市在高温季节经常有风和阵雨有关。北京2004、2005年NO2季度平均值的变化均为:秋>冬>春>夏,上海2004年NO2季度平均值的变化为:冬>秋>春>夏;上海市2005年NO2季度平均值的变化为:春>冬>秋>夏(图3)。整体而言,上海的NO2污染水平要低于

上海PM10季度平均值的变化为:春>秋>夏>冬,2005年变化为:春>秋>冬>夏(图3)。

SO2的月度变化曲线显示,2004、2005年北京

市SO2月度变化剧烈,非取暖期浓度低,而在取暖期浓度较高,SO2浓度值平均最低的7

月份只有

北京的污染水平。

3　结论

图2　北京、上海两市2004、2005年大气污染物

月度变化曲线

Fig.2　MonthlyVariationofAirPollutantsin

BeijingandShanghaiin2004and

2005

(1)2004、2005年上海市的大气主要污染物年

平均值,除2005年的SO2外,都达到了大气质量的

二级标准;而2004和2005年北京市的PM10浓度年平均值分别超过国家二级标准49%、42%,

根据2004 、2005 年大气质量监测数据,分析了北京、上海两地大气污染特征和两地主要大气污染物的变化规律。

　第2期　　　　　　　　杨书申等:北京、上海两地2004和2005

年大气污染特征对比分析其它污染物达到国家二级标准,上海市的大气质量要好于北京市。

(2)2004、2005年北京市的PM10最大值是最小值的6317倍,北京市的变化幅度较上海市的变化幅度大;2004、2005年北京市的SO2最大值是最小值的4617倍;上海市的SO2最大值是最小值的1311倍;上海市的SO2污染的因素变化幅度较小;两市的NO2浓度都较高,且季节变化不太明显,反映了两市大气污染物来源、地理环境、气候等因素的不同造成的污染物变化特征。

327

[5]　中华人民共和国国家统计局.国民经济和社会发展统计公报

[R].2004.

[6]　孟燕军,程丛兰.影响北京大气污染物变化的地面天气形势分

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CHARACTERISTICSOFATMOSPHERICPOLLUTIONIN

BEIJINGANDSHANGHAIIN2004and2005

YANGShu2shen1,2,SHAOLong2yi2,YANGYuan2yuan2

(1.DepartmentofEnvironmentEngineering,ZhongyuanInstituteofTechnology,Zhengzhou450007,China;2.StateKeyLaboratoryofCoalResourcesandSafelyMiningandtheDepartmentofResourcesandEarthSciences,ChinaUniversityof

MiningandTechnology,Beijing100083,China)

Abstract:ToinvestigatethevariationofairpollutionandtherelationshipofthevariationanditsinfluencefactorsinBeijingandShanghai,theatmosphericpollutioncharacteristicsandvarietypatternofprimaryatmosphericpollutantinBeijingandShanghaiin2004and2005wereanalyzedaccordingtothemonitoringdataofambientairquality.TheresultsshowedthatthemaximumconcentrationofPM10was6317timesgreaterthantheminimuminBeijingin2004and2005;thevariationrangeofPM10concentrationinBeijingwaslargerthanthatinShanghai.ThemaximumconcentrationofSO2was4617timesgreaterthantheminimumvalueinBeijingin2004and2005,themaximumconcentrationofSO2was1311timesgreaterthantheminimuminShanghaiwiththevariationrangesmallerthanthatinBeijing.TheconcentrationsofNO2wererelativelylargeandhadnotobviousseasonvariations.TheannualdailymeanconcentrationofNO2inBeijingandShanghaimetthesecondlevelofthenationalambientairqualitystandard(NAAQS).TheannualdailymeanconcentrationofSO2inBeijingin2004～2005andShanghaiin2004metthesecondlevel,whereasthatinShanghaiin2005slightlyexceededthesecondlevel.TheseriousSO2pollutioninShanghairelatedwiththecombustionofplentifulcoal;thesmartvariationofSO2concentrationinayearinBeijingwasrelatedwiththecombustionofcoalforheatinginwinter.Thepollutionofinhalableparticulatematter(PM10)inthetwocitieswasserious.TheannualdailymeanconcentrationofPM10inBeijingin2004,2005exceededthesecondstandardlevelofNAAQS,andthatinShanghaimetthesecondlevelofNAAQSatthesameperiods.Onthewhole,theambientairqualityofShanghaiwasbetterthanthatofBeijing.ThetemporalvariationpatternoftoppollutantsinBeijingandShanghaiwererelatedwithvariousfactorssuchaspollutantsources,geography,climate,etc.

Keywords:characteristicsofatmosphericpollution;inhalableparticulatematter(PM10);SO2;NO2;BeijingCity;

ShanghaiCity