降水和风对大气 PM2 . 5 、 PM10 的清除作用分析

降水和风对大气 PM2 . 5 、 PM10 的清除作用分析

叶木林 王灿 周立 杜非

鄂州市气象局 湖北鄂州 436000

摘要：由于社会经济的快速发展和城市化的加速，可吸入的颗粒物质通过呼吸道进入人体并在上呼吸道积聚。粒径小于2.5μm的颗粒进入肺泡并可能与心脏和肺功能障碍有关。过量浓度的颗粒物质是中国许多城市空气质量管理中的一个重要问题，改善城市空气环境质量的方法是需要解决的主要环境问题。

关键词：降水；清除；初始浓度；雨强；PM2．5；PM10；

引言：子云去除是指雨滴捕获气溶胶粒子并将其从大气中去除的过程，主要是通过惯性碰撞过程和布朗扩散。抽样分析表明，降水对颗粒物质的质量浓度和离子组成具有清除作用。许多学者还从大气观测的角度讨论了去除云下降水的影响，并认为降水对不同粒径气溶胶的影响是可以考虑的。存在差异，沉淀过程不适合湿式去除中型气溶胶，但大小气溶胶具有明显的沉降效应。通过数值计算模拟了降雨过程中气溶胶尺度谱的时间演化过程，认为粒径小于0.1μm的粗模气溶胶粒子对1-1μm以上的核模态有显着影响。在夏季的一些降水过程中，一些粒径区段的粒径倾向于增加浓度，受气团和其他因素的影响。而且，由于湿度和沉淀对颗粒物质监测器的影响，收集的气流水的浓度下降并且吸湿性颗粒物质太高，导致研究结果的差异。可以看出，颗粒物沉积物去除机理非常复杂，仍存在很多不确定性。风速和风向的变化也对空气污染程度产生重要影响，在某些时期，是影响当地空气质量的主要天气因素。

1数据与方法

1.1地面气象观测资料

从2015年1月至2017年12月的1小时时间分辨率和数据时间序列中，从城市气象站的常规地面观测数据获得降雨，风速和风向数据。根据中国气象局的分类标准，降水等级分为小雨，中雨，大雨，大雨，大雨，大雨，24小时降雨量分别为0.1-9.9,10.0-24.9,25.0。-49.9,50.0-99.9,100.0-249.9，≥250.0mm。降水过程中的总降水量除以降水持续时间，得出每小时降雨强度。

1.2PM2.5、PM10观测数据

PM2.5和PM10浓度数据来自中国环境监测局中国空气质量监测数据网（http://106.37.208.233:20035/）。该市的PM2.5和PM10浓度监测站包括梅湖广场，三里街，阿三索，东坡水库，长江中央路，榆阳区，阳海区，包河区，滨湖新区和高新区等10个城市，包括监测站。

测量仪器是USMENETEBAM1020颗粒的在线监测，测量原理是β射线法。数据的时间序列是2015年1月至2017年12月。时间分辨率为1小时。在统计分析之前排除PM2.5或PM10缺乏症的监测数据。

根据“环境空气质量技术规程”（HJ633-2012），降水对PM2.5和PM10的影响是降水前后PM2.5和PM10的变化，即降水后1hPM2.5和PM10质量浓度与降水前PM2.5和PM10质量浓度的差异。PM2.5和PM10的初始浓度是沉淀前1hPM2.5和PM10的浓度。

夏季和秋季降水量较高，冬季和春季降水量较低。然而，这主要是由于5月至7月的大雨导致月降水量大幅增加。每月降雨量比例仅为7.1％至12.9％，降水主要为降雨，小雨为62.1％至89.3％，冬春季降雨超过80％。图1显示PM2.5和PM10的浓度从12月到3月显着增加，从降水的角度来看，可能与降水减少有关。

2结论

（1）降水对PM2.5和PM10有特定的影响，特别是秋冬季。由于秋冬季轻度和中度降雨，PM2.5和PM10浓度分别下降了23.1％，40.4％，32.0％和63.7％。

（2）降水前后PM2.5浓度的变化不仅受降水前PM2.5浓度的影响，而且与降水强度和降水期密切相关。当降水强度高（每小时降雨强度>4mm·h-1）时，降水后PM2.5降低程度与初始浓度有关，初始浓度越高，降水去除越多。当降水强度较弱（小时降雨强度<4mm·h-1）且初始污染较重（PM2.5>115μg·m-3）时，由于降水，PM2.5降低30μg·m-3以上。当降雨量较弱（小时降雨强度<4mm·h-1）且初始浓度较低（PM2.5<115μg·m-3）时，降水变得更加复杂。通常，在沉淀超过3小时后，沉淀物清除到PM2.5。功能。

（3）降水前后PM10浓度变化与初始浓度密切相关，但与降雨强度的相关性不显着。初始浓度超过50μg·m-3，沉淀可能对PM10有很大的清除作用。PM10的初始浓度越高，沉淀后的PM10浓度越低。如果初始浓度小于50μg-3，沉淀后PM10浓度将进一步反弹，去除降水的可能性很大。

（4）当风速超过2m·s-1时，PM2.5的浓度可以大大降低。当风速超过4m·s-1时，不太可能发生中等或更高的污染，但风速的增加可能导致地面上的灰尘，并且PM10浓度不会降低。湖严重的冬季污染主要发生在西北风的条件下。夏季（5月至8月），天气受到中度污染，主要发生在东南风向，风速小于3m·s-1。北风和西北风的PM2.5平均浓度明显高于其他风向，风速增加引起的去除效果明显弱于其他风向，PM2.5的浓度即将出现反弹。

3结束语

从统计结果来看，秋冬季降水对PM2．5、PM10产生明显清除作用，9月—次年2月无雨日、小雨日、中雨日PM2．5平均浓度分别为77．7、59．8、35．6μg·m－3，小雨、中雨对PM2．5的清除作用分别为23．1%、40．4%；无雨日、小雨日、中雨日PM10平均浓度分别为111．1、75．6、40．3μg·m－3，小雨、中雨分别导致PM10平均浓度降低32．0%63．7%．秋冬季降水对PM2．5的清除作用低于PM10，说明降水对PM10的清除作用更为显著。

总体而言，以往的研究缺乏对特定城市长期连续观测数据的分析，粒子浓度监测结果表明，降水过程后降水浓度往往会增加，城市气象过程中经常出现的降水和风的因素是必要的。对实际去除方法进行分类和分析，给出定量指标。这有助于提高预测者的主观判断能力和预测水平，并为某些城市严重污染天气的警告提供技术支持。

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