库尔勒市大气颗粒物浓度特征及来源

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00044

摘要/Abstract

摘要：

在塔里木盆地东北部库尔勒市大气颗粒物逐时数据（2015年1月至2020年12月）污染特征分析的基础上，利用HYSPLIT模型、聚类分析、潜在源贡献因子分析（PSCF）、浓度权重轨迹分析（CWT）分析不同季节库尔勒市颗粒物传输路径与潜在源区，揭示研究期间库尔勒市不同季节大气颗粒物的潜在源分布及其贡献水平。结果表明：2015—2020年库尔勒市PM_2.5、PM₁₀年均值分别为47.7±20.0、162.2±102.4 μg·m^-3，超过国家年均值二级浓度限值132%、36.3%，PM₁₀为主要污染物；颗粒物季节变化呈现冬春高、夏秋低的变化特征；PM_2.5/PM₁₀值春季最低（0.29），冬季最高（0.47），PM_2.5/PM₁₀值整体呈下降趋势；气流输送路径主要来自西风短气流，其次为吐鲁番盆地的东灌气流；塔里木盆地全年四季都是库尔勒市颗粒物的主要贡献源区，颗粒物浓度贡献水平春冬季较高，夏秋季较低。

关键词: 大气颗粒物, 聚类分析, 潜在源贡献因子分析, 浓度权重轨迹分析, 库尔勒

Abstract:

Based on the analysis of the pollution characteristics in the hourly data （January 2015-December 2020） of atmospheric particulate matter in Korla of the northeastern Tarim Basin， the backward trajectory model of HYSPLIT， cluster analysis， potential source contribution factor （PSCF）， and concentration weight trajectory （CWT） were used to analyze the main transport pathways and potential source regions of PM₁₀， and also revealed the potential source distributions and contribution levels of PM₁₀ in different seasons in Korla during the study period. The results showed that the annual average values of PM_2.5 and PM₁₀ in 2015-2020 in Korla were 47.7±20.0 μg·m^-3 and 162.2±102.4 μg·m^-3， respectively， exceeding the national annual average secondary concentration limits by 132% and 36.3%. The PM₁₀ was the main pollutant. The PM_2.5/PM₁₀ value was the lowest in spring （0.29） and the highest in winter （0.47）， and the overall PM_2.5/PM₁₀ value showed a decreasing trend. The airflow transport path mainly came from the short west wind flow， followed by the east irrigation airflow from Turpan Basin. The Tarim Basin was the main contributing source area of particulate matter in Korla throughout the year， and the contribution level of particulate matter concentration was higher in spring and winter， and lower in summer and autumn. It is important for Korla to prevent the impact of sand and dust aerosols from the Tarim Basin on air quality， followed by the east-flooding airflow from the Turpan Basin and the west-flooding airflow from Central Asia.

Key words: atmospheric particulate matter, cluster analysis, potential source contribution factor, concentration-weighted trajectory, Korla

中图分类号:

P427.2

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图/表 9

图1 研究区位置

Fig.1 Location of study area

图2 库尔勒市大气颗粒物浓度逐日变化虚线为环境空气质量标准日平均二级浓度限值

Fig.2 Variation of daily atmosphere particulate matter concentration in Korla

图3 库尔勒市大气颗粒物浓度季节变化图中上下短横线分别代表最高和最低质量浓度，矩形代表位于25%下四分位和75%上四分位之间的主要质量浓度范围，矩形中的横线和×号分别代表中位数和算术平均值

Fig.3 Seasonal changes of atmosphere particulate matters in Korla

图4 库尔勒市PM2.5/PM10月变化

Fig.4 Variation of monthly PM2.5/PM10 in Korla

表1 2015—2020年PM2.5/PM10 季节变化

Table 1 Seasonal variation of PM2.5/PM10 from 2015 to 2020

时段	年份
时段	2015	2016	2017	2018	2019	2020
春季	0.27	0.25	0.37	0.29	0.26	0.30
夏季	0.39	0.39	0.36	0.33	0.32	0.36
秋季	0.42	0.31	0.30	0.29	0.30	0.30
冬季	0.54	0.50	0.40	0.30	0.52	0.56
全年	0.43	0.36	0.37	0.31	0.31	0.38

图5 库尔勒市四季大气颗粒物后向轨迹聚类分布

Fig.5 The seasonal distribution of airflow back-trajectories clusters in Korla

表2 四季各类轨迹对应大气颗粒物聚类结果统计

Table 2 Trajectories results of particulate matter concentrations with airflow back-trajectories clusters in different seasons

季节	轨迹	途经区域	总轨迹
季节	轨迹	途经区域	轨迹比例/%	PM₁₀/（μg·m^-3）
春	1	巴州轮台县、铁门关市	54.5	246.9
	2	吐鲁番市、托克逊县、博斯腾湖南部	33.5	133.8
	3	哈萨克斯坦东南部、伊犁哈萨克自治州中部	12.0	244.4
夏	1	和静县东南部、焉耆回族自治县北部	58.7	88.7
	2	拜城县、库车市、轮台县中部	22.1	90.1
	3	鄯善县西北部、博湖县南部	14.8	75.6
	4	哈萨克斯坦南部、阿拉木图市、伊犁哈萨克自治州南部	4.4	71.5
秋	1	轮台县东南部、铁门关市	37.7	122.2
	2	新和县中部、库车市中部、轮台县	29.7	135.4
	3	哈萨克斯坦东南部、阿拉木图市、伊犁哈萨克自治州中部	11.2	116.5
	4	托克逊县中部、博斯腾湖南部	21.4	96.5
冬	1	库车市南部、轮台县南部、铁门关市	51.7	177.4
	2	吉尔吉斯斯坦南部、阿克苏地区南部、轮台县	19.6	149.8
	3	和硕县中部、博湖县南部	20.1	143.7
	4	哈萨克斯坦南部东南部、阿拉木图市、伊犁哈萨克自治州南部	8.6	208.3

图6 库尔勒市PM10潜在源贡献季节分布

Fig.6 Seasonal distribution of potential source contribution of PM10 in Korla

图7 库尔勒市PM10浓度权重轨迹季节分布

Fig.7 Seasonal distribution of concentration-weighted trajectories of PM10 in Korla

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