莫高窟PM10浓度与气象要素的关系

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00089

摘要/Abstract

摘要：

采用2018年敦煌莫高窟第16窟窟内与窟区PM₁₀浓度及气象数据，分析PM₁₀时空分布特征及其影响因素。结果表明：（1）两处监测点PM₁₀浓度主要分布在50 μg·m^-3以下，受重污染天气影响较小；春、冬、秋、夏季依次降低，窟区PM₁₀浓度在春、冬季高于窟内，夏、秋季反之。（2）PM₁₀浓度3月最高，9月最低，5—9月窟内月均值高于窟区。PM₁₀污染日数窟内5月最多，而窟区3、5月较多。（3）PM₁₀浓度日变化曲线在春季和秋季呈“双峰”型，夏季和冬季呈“单峰”型。（4）在半封闭环境的洞窟内，沙尘暴发生前后，PM₁₀浓度达到极值及恢复至原来水平的时间均滞后于窟区。（5）在不同季节PM₁₀浓度与气温、风速和降水呈负相关。除秋季外，PM₁₀浓度与相对湿度、气压呈正相关。（6）窟区全年主风向为ESE，在冬春两季，此风向PM₁₀浓度最高，PM₁₀主要来自三危山前的戈壁滩、干涸的大泉河河道以及窟前裸露的地表积尘。

关键词: 莫高窟, PM₁₀, 变化特征, 气象要素, 文化遗产保护

Abstract:

The PM₁₀ concentration and meteorological data in the cave 16 and the cave area of Mogao Grottoes in Dunhuang in 2018 were used to analyze the temporal and spatial distribution characteristics of PM₁₀ and its influencing factors. The results show that：（1） PM₁₀ concentrations at the two monitoring points are mainly distributed below 50 μg·m^-3， which are less affected by heavy pollution weather. Seasonal changes from high to low are spring， winter， autumn， and summer. The PM₁₀ concentration in the cave area is higher than that in the cave in spring and winter， and vice versa in summer and autumn. （2） The concentration of PM₁₀ was the highest in March and the lowest in September. The monthly average value in the cave from May to September was higher than that in the cave area. The number of PM₁₀ pollution days is the most in May in the caves， while March and May are more in the cave areas. （3） The diurnal variation curve of PM₁₀ concentration showed a "double peak" type in spring and autumn， and a "single peak" type in summer and winter. （4） In a cave with a semi-enclosed environment， before and after a sandstorm， the time for the PM₁₀ concentration to reach the extreme value and to recover to the original level lags behind the cave area. （5） PM₁₀ concentration is negatively correlated with temperature， wind speed and precipitation in different seasons. Except for autumn， PM₁₀ concentration is positively correlated with relative humidity and air pressure. （6） The main wind direction in the cave area throughout the year is ESE. In winter and spring， PM₁₀ concentration is highest in this wind direction. PM₁₀ mainly comes from the Gobi Desert in front of Sanwei Mountain， the dry Daquan River channel and the exposed surface dust in front of the cave.

Key words: Mogao Grottoes, PM₁₀, variation characteristics, meteorological elements, cultural heritage protection

中图分类号:

P424.2

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图/表 11

图1 窟顶风向玫瑰图

Fig.1 Wind rose on the top of the cave

图2 采样点示意图

Fig.2 Schematic diagram of sampling points

图3 窟内、窟区PM10质量浓度概率分布

Fig.3 Probability distribution of PM10 concentration in cave 16 （A） and outside the cave （B）

图4 窟内、窟区PM10质量浓度季节变化

Fig.4 Seasonal variation of PM10 concentration in cave 16 （A） and outside the cave （B）

图5 窟内、窟区PM10质量浓度月均值及超标率

Fig.5 Monthly average concentration and the over-standard rate of PM10 in cave 16 （A） and outside the cave （B）

图6 窟内、窟区空气质量百分比

Fig.6 Percentage of air quality in cave 16 （A） and outside the cave （B）

图7 窟内、窟区PM10四季质量浓度日变化

Fig.7 Diurnal variation of PM10 concentration during the four seasons in cave 16 （A） and outside the cave （B）

图8 沙尘暴期间PM10质量浓度及气象要素变化

Fig.8 Variation of PM10 mass concentration （A） and meteorological elements （B） during sandstorms

表1 PM10质量浓度与气象要素的相关系数

Table 1 Correlations coefficients between PM10 mass concentration and meteorological elements

时间	监测点	气温	相对湿度	气压	风速	降水
春季	窟内	-0.089	0.148	0.088	-0.152	-0.038
春季	窟区	-0.098	0.149	0.062	-0.113	-0.055
夏季	窟内	-0.206^*	0.159	0.159	-0.073	-0.004
夏季	窟区	-0.140	0.065	0.077	-0.053	-0.088
秋季	窟内	-0.045	-0.039	-0.045	-0.239^*	-0.037
秋季	窟区	-0.087	-0.020	-0.073	-0.207	-0.032
冬季	窟内	-0.270^*	0.283^**	0.037	-0.271^**	-0.039
冬季	窟区	-0.234^*	0.294^**	0.013	-0.257^*	-0.030
全年	窟内	-0.070	0.003	-0.078	-0.113^*	-0.032
全年	窟区	-0.118^*	0.006	-0.136^**	-0.065	-0.040

图9 PM10浓度与气象要素的线性关系

Fig.9 Linear relationship between PM10 concentration and meteorological elements

图10 PM10质量浓度在春季、夏季、秋季和冬季不同风向的分布

Fig.10 Distribution of PM10 mass concentration in different wind directions in spring， summer， autumn and winter

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莫高窟PM₁₀浓度与气象要素的关系

Relationship of PM₁₀ concentration in Mogao Grottoes to meteorological elements

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