摘要：本文主要介绍了风速和大气污染扩散的关系，并利用位于石家庄市世纪公园电视塔上的4个梯度监测站2014年1月份至7月份的连续监测数据，观察和讨论了风速对PM10 和PM2.5的垂直分布规律的影响，本文从三个方面进行观察分析，分别是静风天气，瞬时大风天气和多风天气，得到了一些结论，在静风气象条件下，各层级颗粒物浓度都较高，但浓度大小与层高无线性关系，在大风气象条件下，对116米层级的颗粒物浓度影响最大。
Abstract： This paper describes the relationship between wind speed and atmospheric pollution diffusion， and uses the continuous monitoring data of four gradient monitoring stations in television tower of Shijiazhuang Century Park from January to July in 2014 to observe and discuss the influence of wind speed on the vertical distribution law of PM10 and PM2.5 from three aspects， namely， calm winds， instantaneous windy weather and windy weather， and gets some conclusion that in calm wind weather conditions， particulate matter concentrations at all levels are higher， but the size of concentration does not have linear relation with storey， and in windy weather conditions， the particle matter concentrations in 116 m level are greatly affected.
关键词：垂直分布；PM10；PM2.5；风速；浓度分布
Key words： vertical distribution；PM10；PM2.5；wind speed；concentration distribution
中图分类号：X513 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）28-0201-02
0 引言
环境空气质量监测已成为环保部门为经济社会发展、公众健康、环境保护及科学研究服务的日常工作。在城市内建设大气梯度监测站可将不同近地层的污染物浓度进行时时监测，对于了解大气扩散和污染物的分布规律具有重要意义，本文就风速和污染物垂直扩散的关系展开讨论。
1 风速与大气污染物扩散
刘天奇等主编的《环境保护概论》中指出，风和湍流对污染物大气中的扩散和稀释起着决定性作用。风速对污染物的扩散影响是非常重要的一个条件，本文以颗粒物为研究对象，以石家庄市位于电视塔上20米，86米，116米，200米的梯度监测测站为背景，选取2014年1月份至7月份的连续监测数据，观察讨论风速对颗粒物在垂直方向的分布规律。
2 分组研究讨论
2.1 风速小于1.5米/秒时颗粒物垂直分布特点
2014年1月14日至1月16日，连续三天小时平均风速均小于1.5米/秒，基本处于静风天气，大气层结稳定，污染物不易扩散，空气中颗粒物浓度较高。以这个监测时间段为例，来讨论颗粒物的垂直分布特点和规律。
2.1.1 静风时PM10垂直分布特点
做1月14日至16日3个自然日的24小时平均值的变化曲线，如图1，从图中可以看很出，在静风的气象条件下，各个层级的PM10污染物浓度86米最高，并且4各层级日变化幅度均不大，具体变化如表1所示。
分析表1发现，在1月份200米层级处在静风的气象条件下染物的累积比例最大，其次为20米，116米，86米累积比例最小；在静风气象条件下，3天的污染物浓度的小时均值，24小时内的变化率可以看出，20米层级处污染物浓度日变化最大，其次为200米，86米，116米层级处日变化最小。
2.1.2 静风时PM2.5垂直分布特点
做1月14日至16日3个自然日的24小时平均值的变化曲线，如图2，从图中可以看很出，在静风的气象条件下，各个层级的PM2.5污染物浓度86米和200米最高，且均值相同。其次为20米，116米，，并且除去200米层级外，其余3个层级日变化幅度均不大，具体变化如表2所示。
分析表2发现，在1月份200米层级处在静风的气象条件下PM2.5浓度的累积比例最大，其次为86米，20米，116米累积比例最小，这个排名和PM10的变化稍有差别；在静风气象条件下，3天的污染物浓度的小时均值，24小时内的变化率可以看出，200米层级处污染物浓度日变化最大，其次为20米，116米，86米层级处日变化最小，和PM10的变化顺序也有所差异。
2.2 瞬时风力大于7米/秒时颗粒物垂直分布特点
2014年3月23日11：00，小时平均风力为7.5米/秒，出现瞬时大风，3月23日平均风力3.2米/秒，天气晴朗，能见度8.5，以3月23日0：00-24：00时间段为例，来讨论颗粒物的垂直分布特点和规律
2.2.1 瞬时大风时PM10垂直分布特点
选取2014年3月23日00：00至3月23日23：00这一时间段的小时均值得出PM10各层级的变化曲线（图3）。
分析图3可知，当基本处于静风状态时，各层级浓度水平污染物浓度水平一直在不断上升累积，直到6：00到达峰值，随着6：00以后风速的快速上升，扩散条件有利，4个层级的污染物浓度也快速下降，从图中可以看出，116米层级浓度下降的最快，且幅度最大，其次为200米，86米和20米。瞬时大风对116米这个层级的PM10影响最大。
2.2.2 瞬时大风时PM2.5垂直分布特点
选取2014年3月23日00：00至3月23日23：00这一时间段的小时均值得出PM2.5各层级的变化曲线（图4）。
分析图4可知，当基本处于静风状态时，各层级浓度水平污染物浓度水平一直在不断上升累积，直到6：00左右到达峰值，随着6：00以后风速的快速上升，扩散条件有利，4个层级的污染物浓度也快速下降，从图中可以看出，116米层级浓度下降的最快，且幅度最大，其次为20米，86米和200米。瞬时大风对116米这个层级的PM2.5的影响最大。对200米的PM2.5影响最小。
3 结论
3.1 在1月份采暖期，风速小于1.5米/秒，气象条件接近静风状态时，各层级PM10和PM2.5的浓度均高于本月平均浓度值，三天平均浓度PM10和PM2.5顺序相同，86米最高，其次200米，20米，116米，浓度和高度无线性关系，其中200米层级处PM10和PM2.5两项累计浓度比例最大。静风天气污染物浓度累计明显，近地面的细粒子浓度累计尤为明显，主要本地排放源的贡献，建议静稳天气，防控以及减排为主，建议在市区分时段控制机动车上路，对钢铁、水泥、电力、玻璃四个行业实行企业排污总量控制，对重点企业的燃煤锅炉、工业窑炉实施除尘、脱硫、脱硝改造等具体措施。
3.2 在春季三月份瞬时大风气象条件下，瞬时大风对116米这个层级的PM10影响最大，其次为200米，86米和20米。瞬时大风对116米这个层级的PM2.5的影响最大，对200米的PM2.5影响最小，可见细粒子的浓度在较高层级较为稳定，建议在大风的天气，一定要注意对扬尘的控制，注意加快路面的洒水频率，以减少扬尘对颗粒物浓度的贡献。从结果看，100米上下高度是一条污染带，颗粒物浓度较高，建议控制高架源的排放。
参考文献：
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