PM2.5影响因素的统计分析

影响因素的统计分析影响因素的统计分析2 5PM 摘要摘要 大气细颗粒物污染已经成为安庆市主要的环境问题之一 本文通过2 5PM 对与中其他指标进行相关性分析 得到与 呈2 5PMAQI2 5PM 2SO2NO CO 正相关 与和温度呈负相关 同时利用多元回归模型得到与主因子的 3O 2 5PM 数量关系 给安庆市防控提供参考意见 2014 年 12 月至 2016 年 1 月2 5PM 关键词 关键词 主成分分析 多元回归模型2 5PMAQI 以京津冀为代表的华北地区成为中国空气污染最严重的地区并非偶然 12 月 14 日 环保部通报对华北地区 22 个城市 区 的环保综合督查结果 发现 各地市的大气污染治理工作存在一些共性问题 有的事关地方长远发展 有的 涉及工作落实机制和精细化管理水平 环保部称 由于规划布局不合理 一钢独大 一煤独大 等现象在华北 地区一些城市比较普遍 其中 除北京 天津外 华北地区煤炭在能源消费结 构中占比近 90 远超过全国平均水平 有业内专家告诉 每日经济新闻 记者 从整个华北地区的空气污染来看 燃煤是造成雾霾的主因 据有关研究表明 全国 PM2 5 浓度之所以严重超标 与燃煤有直接关系 燃煤对 PM2 5 浓度贡献率在 61 左右 PM2 5 雾霾的主要成分之一 将是未来大气污染控制面临的难点问题 工业生产是常州 PM2 5 第一大来源 武汉市武汉市 PM2 5PM2 5 影响因素多元回归分析影响因素多元回归分析 关键字 关键字 引言引言 PM2 5 将首次纳入 十三五 环境质量指标 一 一 PM2 5PM2 5 总介绍总介绍 PM2 5 一般指细颗粒物 细颗粒物又称细粒 细颗粒 PM2 5 细颗粒物指 环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2 5 微米的颗粒物 它能较长时间悬 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 虽然 PM2 5 只是地球大气成分中含量很少的组分 但它对空气质量和能见度等有重要的影 响 与较粗的大气颗粒物相比 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 且在大气中的停留时间长 输送距离远 因而对人体健康和大气环境质量的影响更大 2013 年 2 月 全国科学技术名词审定委员会将 PM2 5 的中文名称命名为细 颗粒物 细颗粒物的化学成分主要包括有机碳 OC 元素碳 EC 硝酸盐 硫酸盐 铵盐 钠盐 Na 等 PM2 5 1 指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2 5 m 的颗粒物 直径不到人的头发丝粗细的 1 20 这个值越高 代表空气污染越严重 可吸入 颗粒物又称为 PM10 指空气动力学当量直径在 10 微米以下的颗粒物 PM2 5 在 大气成分中含量很少 但对空气质量和能见度等有重要影响 2012 年 2 月 国 务院发布 环境空气质量标准 增加细颗粒物监测指标 北京城六区 PM2 5 年 均上限 60 微克 未达国家标准 2013 年 9 月 2 日发布清洁空气 重点任务分 解 计划北京城六区 PM2 5 浓度年均降三成 2014 年 1 月 14 日 2013 年 中 国气候公报 正式公布 2013 年的霾天创 52 年来最多 卫星遥感监测表明 2014 年 2 月 23 日我国中东部地区空气污染影响面积约为 98 万平方公里 其中 空气污染较重面积约为 80 万平方公里 2015 年 8 月 5 日 中国科学家发现 PM2 5 中煤烟聚集物最具毒性 二 二 生成来源生成来源 颗粒物的成分很复杂 主要取决于其来源 主要有自然源和人为源两种 但危害较大的是后者 在学术界的分为一次气溶胶 Primary aerosol 和二次 气溶胶 Secondary aerosol 两种 2 12 1 人为源人为源 人为源包括固定源和流动源 固定源包括各种燃料燃烧源 如发电 冶金 石油 化学 纺织印染等各种工业过程 供热 烹调过程中燃煤与燃气或燃油 排放的烟尘 流动源主要是各类交通工具在运行过程中使用燃料时向大气中排 放的尾气 PM2 5 可以由硫和氮的氧化物转化而成 而这些气体污染物往往是人类对 化石燃料 煤 石油等 和垃圾的燃烧造成的 在发展中国家 煤炭燃烧是家 庭取暖和能源供应的主要方式 没有先进废气处理装置的柴油汽车也是颗粒物 的来源 燃烧柴油的卡车 排放物中的杂质导致颗粒物较多 在室内 二手烟是颗粒物最主要的来源 颗粒物的来源是不完全燃烧 因 此只要是靠燃烧的烟草产品 都会产生具有严重危害的颗粒物 使用品质较佳 的香烟也只是吸烟者的自我安慰 甚至可能因为臭味较低 而造成更大的危害 同理也适用于金纸燃烧 焚香及燃烧蚊香 但是炒菜 5 分钟 PM2 5 增加 20 倍 系误读 1 2 22 2 大气化学反应大气化学反应 除自然源和人为源之外 大气中的气态前体污染物会通过大气化学反应生 成二次颗粒物 实现由气体到粒子的相态转换 如 其中气态硫酸来自 OH 自由基氧化二氧化硫 SO2 的气态反应 2 盐的水 合物 如 xCl yH2O xNO3 yH2O xSO4 yH2O 随着湿度的变化 水合物对 PM2 5 的影响较大 水不仅与盐化合物生成水合物 由于湿度的改变还形成了 盐的微小溶液液滴 2 32 3 指数标准指数标准 细颗粒物的标准 是由美国在 1997 年提出的 主要是为了更有效地监测随 着工业化日益发达而出现的 在旧标准中被忽略的对人体有害的细小颗粒物 细颗粒物指数已经成为一个重要的测控空气污染程度的指数 到 2010 年底为止 除美国和欧盟一些国家将细颗粒物纳入国标并进行强制 性限制外 世界上大部分国家都还未开展对细颗粒物的监测 大多通行对 PM10 进行监测 2 42 4 PM2 5PM2 5 检测网空气质量新标准检测网空气质量新标准 根据 PM2 5 检测网的空气质量新标准 24 小时平均值标准值分布如下 表 1 空气质量等级空气质量等级24 小时 PM2 5 平均值标准值 优优 0 35 良良 35 75 轻度污染轻度污染 75 115 中度污染中度污染 115 150 重度污染重度污染 150 250 严重污染严重污染大于 250 及以上 2 52 5 危害影响危害影响 全球每年约 210 万人死于 PM2 5 等颗粒物浓度上升 虽然细颗粒物只是地球大气成分中含量很少的组分 但它对空气质量和能 见度等有重要的影响 与较粗的大气颗粒物相比 细颗粒物粒径小 富含大量 的有毒 有害物质且在大气中的停留时间长 输送距离远 因而对人体健康和 大气环境质量的影响更大 研究表明 颗粒越小对人体健康的危害越大 细颗 粒物能飘到较远的地方 因此影响范围较大 细颗粒物对人体健康的危害要更大 因为直径越小 进入呼吸道的部位越 深 10 m 直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道 2 m 以下的可深入到细支气管 和肺泡 细颗粒物进入人体到肺泡后 直接影响肺的通气功能 使机体容易处 在缺氧状态 伦敦毒雾事件伦敦毒雾事件 1952 年 12 月 5 日的毒雾事件是伦敦历史上最惨痛的时刻之一 那场毒雾 造成至少 4000 人死亡 无数伦敦市民呼吸困难 交通瘫痪多日 数百万人受影 响 世界卫生组织首次认定世界卫生组织首次认定 PM2 5 致癌致癌 2013 年 10 月 17 日 世界卫生组织下属国际癌症研究机构发布报告 首次指认大气 污染对人类致癌 并视其为普遍和主要的环境致癌物 然而 虽然空气污染作为一个整体 致癌因素被提出 它对人体的伤害可能是由其所含的几大污染物同时作用的结果 伤害器官伤害器官 对颗粒的长期暴露可引发心血管病和呼吸道疾病以及肺癌 5 当空气中 PM2 5 的浓 度长期高于 10 就会带来死亡风险的上升 浓度每增加 10 总死亡风险上升 4 心肺疾病带来的死亡风险上升 6 肺癌带来的死亡风险上 升 8 此外 PM2 5 极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属 使致癌 致畸 致突变 的机率明显升高 影响气候影响气候 人们一般认为 PM2 5 只是空气污染 其实 PM2 5 对整体气候的影响可能更糟糕 PM2 5 能影响成云和降雨过程 间接影响着气候变化 大气中雨水的凝结核 除了海水中 的盐分 细颗粒物 PM2 5 也是重要的源 有些条件下 PM2 5 太多了 可能 分食 水分 使天空中的云滴都长不大 蓝天白云就变得比以前更少 有些条件下 PM2 5 会增加凝结 核的数量 使天空中的雨滴增多 极端时可能发生暴雨 6 影响分布图影响分布图 全球空气质量地图全球空气质量地图 美国国家航空航天局 NASA 2010 年 9 月公布了一张全球 全球空气质量地图 空气质量地图 专门展示世界各地细颗粒物的密度 地图由达尔豪斯大学的两位研究 人员制作 他们根据 NASA 的两台卫星监测仪的监测结果 绘制了一张显示出 2001 年至 2006 年细颗粒物平均值的地图 在这张图上红色 即细颗粒物密度最高 出现在北非 东亚和中国 中国华北 华东和华中细颗粒物的密度 指数甚至接近每立方米 80 微克 甚至超过了撒哈拉沙漠 在这张 2001 2006 年间平均全球空气污染形势图上 全球细颗粒物最高的地区在北 非和中国的华北 华东 华中全部 世界卫生组织 WHO 认为 细颗粒物小于 10 是安 全值 而中国的这些地区全部高于 50 接近 80 比撒哈拉沙漠还要高很多 7 全球各地区细颗粒物浓度和致死人数分布图全球各地区细颗粒物浓度和致死人数分布图 全球各地区细颗粒物浓度和致死人数分布图 美国国家航空航天局地球观测站 NASA s Earth Observatory 公布了一幅地图 展 示了 1850 年至 2000 年之间全球各地区大气污染物细颗粒物浓度变化和致死人数情况 2010 年 韦斯特发表了一项基于单一的大气环境计算机模型的研究报告 估算了全 球空气污染对人们健康的影响 韦斯特和他的同事们认为 利用一系列不同的大气环境计 算机模型 总共六个 他们可以提高此前估算数据的精确度 2013 年 他们在 环境研究 通讯 Environmental Research Letters 发表了他们的研究论文 得出如下结论 全世 界每年因为室外的有毒空气污染物细颗粒物而死亡的人数为 210 万 这幅地图显示了 1850 年至 2000 年全球空气污染水平变化 以及平均每平方公里每 年因空气污染致死人数分布情况 颜色越深 表明该地区平均每平方公里每年空气污染致 死人数越多 咖啡色地区比浅棕色地区有更多的人过早死亡 蓝色地区的空气质量 1850 年以来已经改善 早逝人数下降 在中国东部 印度北部和欧洲 工业革命带来的城市化导致空气中的细颗粒物大大增 加 并对人们的健康造成了很大的影响 在这些人口稠密 空气污染严重的地区 深褐色 人为造成的空气污染导致每年每平方公里超过 1000 人过早死亡 少数地区 蓝色 如美国东南部 细颗粒物浓度相对于工业化前的水平有所下降 因空气污染而过早死亡的人数下降 在美国东南部地区 细颗粒物浓度的下降可能与过去 160 年中当地生物质燃烧水平的下降有关 8 9 各国政策各国政策 中国中国 可怕的 PM2 5 2011 年 1 月 1 日开始 环保部发布的 环境空气 PM10 和 PM2 5 的测定重量法 开 始实施 首次对 PM2 5 的测定进行了规范 但在环保部进行的 环境空气质量标准 修订 中 PM2 5 并未被纳入强制性监测指标 2012 年 05 月 24 日环保部公布了 空气质量新标准第一阶段监测实施方案 要求 全国 74 个城市在 10 月底前完成 PM2 5 国控点 监测的试运行 14 2012 年 10 月 11 日 中国国家环境保护部副部长吴晓青表示 新的 环境空气质量 标准 颁布后 环保部明确提出了新标准实施的 三步走 目标 按照计划 2012 年年底前 京津冀 长三角 珠三角等重点区域以及直辖市 计划单列市和省会城市要按新标准开展 监测并发布数据 截至目前 全国已有 195 个站点完成 PM2 5 仪器安装调试并试运行 有 138 个站点开始正式 PM2 5 监测并发布数据 15 三 以常州为案例分析三 以常州为案例分析 12 月 14 日下午 市环保局监测中心发布常州 PM2 5 的源解析 燃煤 机 动车 工业过程和扬尘是四大主要污染来源 如图 常州市环境空气 PM2 5 来源中 本地各类污染源排放分担率为 工业生产 过程 25 燃煤源 23 其中电力行业 12 2 工业锅炉及窑炉 8 8 扬尘 22 其中道路扬尘 15 0 建筑工地扬尘 5 3 移动源 22 包含汽柴油车 尾气 非道路机械等 其它 生物质燃烧 餐饮 农业生产等 8 源解析结果表明 我市 PM2 5 污染来源以本地污染源贡献为主 达到 67 79 因此 必须加强我市大气污染综合防治水平 其中应重点解决 4 个问 题 问题一 能源结构不合理 常州市能源结构中 燃煤占比高达 77 8 而电力行业的燃煤仅占 26 9 钢铁等高污染行业用煤占比大 小锅炉燃煤占比小 但负荷贡献大 问题二 工业布