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本文作者:牟敬鋒1嚴宙寧1林阮群1劉可1羅小生1林凱2作者單位:1.深圳市南山區疾病預防控制中心2.寧波市第二人民醫院
PM2.5指粒徑﹤2.5μm的大氣顆粒物,由于PM2.5具有較大的比表面積,能攜帶較多的有毒有害物質進入機體深部。國內外許多研究發現PM2.5對人體健康能產生負面影響:PM2.5可導致機體循環系統疾患[1]、呼吸系統疾患和中樞神經系統紊亂等[2-3],因此PM2.5帶來的健康損害不容忽視。有研究發現PM2.5還能影響空氣的能見度,造成灰霾天氣[4]。隨著深圳經濟的快速發展,大氣中細顆粒物也日益劇增,空氣污染逐漸加重。據深圳市氣象局有關資料顯示,深圳市灰霾天氣發生率較高,從2008年到2010年,深圳出現灰霾天氣分別為154、115和115d。南山區是深圳市的人口大區,人群比較集中,本研究選擇南山區某居民住宅區作為監測點進行了為期1年的PM2.5濃度監測來研究其PM2.5污染情況,并進一步分析其可能的影響因素,為以后制定相應的污染控制措施提供科學依據。
1材料和方法
1.1監測點布設
選擇南山區某中學教學樓第5層(樓頂)設立監測點(該點也作為深圳市環保局監測點),監測點周圍1000m范圍內主要有居民住宅,無高大建筑物。
1.2濾膜采集
監測時間為2010年每月10—16日,每天連續自動采樣24h;采用大氣可吸入顆粒物切割器PM2.5-100型(武漢市天虹儀器有限責任公司)連續自動采樣,采樣流量為100L/min;采樣濾膜為玻璃纖維濾膜。
1.3濃度分析
PM2.5濃度分析方法是稱重法,儀器為HM-202型電子分析天平(AND公司生產)。濾膜在穩定溫度條件下(20℃~23℃)于硅膠干燥器內衡重24h后,進行稱重。PM2.5的質量濃度等于采樣后濾膜質量(W2)與采樣前濾膜質量(W1)之差與采樣空氣標準狀況下體積(V0)的商,即(略)。
1.4氣象條件
采樣期間,在深圳市氣象局網站上記錄每天的氣象條件數據,主要包括:氣溫、相對濕度、風速和降水等情況。1.5數據處理采用Excel2007進行數據清理,使用SPSS15.0軟件包進行數據檢驗分析,檢驗水準α=0.05。
2結果
2.1PM2.5平均濃度
2010年1—12月,共獲得有效監測濾膜83份,PM2.5濃度在0.003~0.180mg/m3范圍內波動。PM2.5濃度最低為0.003mg/m3,出現在2010年6月14日;PM2.5濃度最高為0.180mg/m3,出現在2010年12月12日。2010年監測得南山區某居民住宅區PM2.5平均濃度為(0.050±0.038)mg/m3。3月份PM2.5平均濃度最高(0.090mg/m3),8月份PM2.5平均濃度最低(0.019mg/m3),結果見表1。分析四季大氣中PM2.5濃度發現,春、夏、秋、冬四季PM2.5平均濃度分別為0.058、0.027、0.046、0.069mg/m3,冬春季節南山區居民住宅區大氣中PM2.5濃度較高,而夏秋季節大氣中PM2.5濃度相對較低。
2.2PM2.5污染水平
到目前為止我國還沒有制訂PM2.5的環境衛生標準,而早在1997年美國就頒布了PM2.5環境衛生標準,規定日均值限值為0.065mg/m3,年均值限值為0.015mg/m3[5]。為了對南山區PM2.5污染水平作出判定,本研究選擇美國制定的PM2.5環境衛生標準作為參比限值,2010年南山區居民住宅區年均值超標倍數為2.333。2010年監測了83份PM2.5濾膜,其中有22份濾膜超標,日均值超標率為26.5%。其中1月份和3月份日均值超標率最高(71.4%),其次是11月份(57.1%);12月份日均值超標倍數最高(1.454),其次是11月份(1.136),具體結果見表2。
2.3氣象條件與PM2.5濃度相互關系
2.3.1采樣期間氣候條件
2010年1月10日至12月16日PM2.5采樣期間研究人員記錄了采樣當天的氣候條件,如:大氣溫度、相對溫度、風速和降雨等,具體氣象數據見表3。
2.3.2氣溫對PM2.5濃度的影響
將每月的大氣溫度和PM2.5平均濃度進行Pearson相關性分析。結果顯示:PM2.5濃度與氣溫呈負相關,r=-0.820(P<05),具體結果見圖1。
2.3.3相對濕度對PM2.5濃度的影響
將空氣相對濕度與PM2.5濃度進行Pearson相關分析發現,PM2.5濃度與空氣相對濕度呈負相關,r=-0.510(P<0.05),具體結果見圖2。
2.3.4風速對PM2.5濃度的影響
將風速與PM2.5濃度進行Pearson相關分析發現,PM2.5濃度與風速不具有相關性,差別無統計學意義(P>0.05),提示在本研究中風速不會對PM2.5濃度產生較大的影響。
2.3.5降雨對PM2.5濃度的影響
降雨情況只收集了2010年上半年降雨資料,2010年1—6月共收集41份濾膜,其中采樣當天出現降雨的有12份濾膜。研究顯示降雨時大氣中PM2.5濃度為(0.038±0.028)mg/m3,不降雨時大氣中PM2.5濃度為(0.064±0.035)mg/m3,前者明顯低于后者,差異有統計學意義(t=2.269,P<0.05)。
3討論
深圳市南山區居民住宅區2010年監測PM2.5平均濃度為0.050mg/m3,超標倍數為2.333倍(參考美國PM2.5衛生標準),低于2002年上海居民住宅區PM2.5濃度超標倍數[6]。不同月份監測得到的PM2.5濃度波動范圍較大,8月份平均濃度最低,而3月份平均濃度最高;在不同季節間PM2.5濃度也有較大波動,表現為夏秋季濃度較低而春冬季濃度較高,這與李穗等[7]研究結果一致。其可能與深圳市氣候屬亞熱帶向熱帶過渡型海洋性氣候有關。氣象條件能對空氣中細顆粒物濃度產生影響。
本次研究發現氣溫與PM2.5濃度值間呈負相關,這與魯興等[8]的研究結果一致,其可能原因是隨著氣溫的升高,空氣氣流流動加快,使一些污染物更容易擴散。相對濕度對PM2.5濃度的影響目前研究結果不一致,魯興等[8]研究發現相對濕度與PM2.5濃度正相關,而黃虹等[9]研究發現隨著相對濕度的增加,PM2.5濃度呈倒“U”型分布。此次研究發現空氣相對濕度與PM2.5濃度呈負相關,其原因可能是因為隨著空氣相對濕度的增加,大氣中的細顆粒物容易凝聚成為粒徑較大的粒子而發生沉降。
有研究發現顆粒物濃度與風速呈顯著負相關關系,風速越大,空氣中細顆粒物濃度就越低[10]。本次研究顯示風速與PM2.5濃度間不存在相關關系,可能是因為本次研究中從1月到12月風速的波動范圍為1.90~2.90m/s,風速變化不明顯有關系,另一個原因可能是本次研究沒有考慮風向因素。大氣中細顆粒物停留時間較長,濕沉降法能對大氣中細顆粒物具有很好的沉降作用,降低大氣中顆粒物濃度。本研究發現降雨天大氣中PM2.5濃度明顯低于非降雨天,可見降雨對大氣中細顆粒物有很好的清除效果。本研究中存在的不足是沒有考慮降雨強度對PM2.5濃度的影響,以后研究中可以將是否降雨和降雨強度綜合起來研究降雨對PM2.5濃度的影響。
綜上所述,深圳市南山區PM2.5污染水平雖然比其他一些城市低,但是按照美國衛生標準相比其污染程度較重;氣象條件對PM2.5濃度能產生較大影響,造成PM2.5水平的波動。由于PM2.5對人體健康能帶來影響,再加上我國很多城市PM2.5濃度較高,建議我國制訂出環境空氣中PM2.5濃度標準,從而保障人群健康。