我国PM2.5区域分布特征及来源研究 The Study of Regional Distribution Characteristics and Sources of PM2.5 in China

doi:10.12677/AEP.2016.62B001

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Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2016, 6(2B), 1-5

Published Online April 2016 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/aep

http://dx.doi.org/10.12677/aep.2016.62B001

文章引用: 刘长兵, 罗小凤, 黄伟, 余乐. 我国 PM2.5 区域分布特征及来源研究[J]. 环境保护前沿, 2016, 6(2B): 1-5.

http://dx.doi.org/10.12677/aep.2016.62B001

The Study of Regional Distribution

Characteristics and Sources of

PM2.5 in China

Changbing Liu, Xiaofeng Luo, Wei Huang, Le Yu

Key Laboratory of Environmental Protection in Water Transport Engineering, Tianjin Research Institute for

Water Transport Engineering, Ministry of Transport, Tianjin

Received: Dec. 28th, 2015; accepted: Apr. 4th, 2016; published: Apr. 11th, 2016

Abstract

According to the distribution of PM2.5, the regional characteristics of PM2.5 were summarized as

follow: the north is higher than the south, the inland is higher than the coastal, and the plain is high-

er than the plateau. Focusing on several typical cities, the relationship am on g the source of PM2.5,

industrial structure and the climate factors was studied. The characteristic and the sources of

pollutants in our country were reviewed; the corresponding control measures were put forward.

Keywords

PM2.5, Regional Distribution, Sourc es , Control Measures

我国PM 2 .5区域分布特征及来源研究

刘长兵，罗小凤，黄伟，余乐

交通运输部天津水运工程科学研究所水路交通环境保护技术交通行业重点实验室，天津

收稿日期：2015年12 月28 日；录用日期：2016年4月4日；发布日期：2 016年4月11日

摘要

根据我国PM2. 5分布现状，总结了我国PM2.5 的区域分布特征是北方高于南方、内陆高于沿海、平原高

于高原，重点研究了几个典型城市的PM2.5来源及其与产业结构、气候等因素的联系，并对我国污染物

的特征和来源进行了综述，提出了相应的控制措施。

刘长兵等

关键词

PM2.5，区域分布，来源，控制措施

1. 引言

近年来，我国大部分城市地区雾霾天气加重，大气颗粒物是形成雾霾的重要成分。根据颗粒物的粒

径的大小，一般将颗粒物分为总悬浮颗粒物(T SP)、可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)。其中，TSP

是指空气动力学直径小于 100 μm的颗粒物，PM10 是指空气动力学直径小于的 10 μm颗粒物，PM2.5 为

空气动力学直径小于 2.5 μm 的颗粒物。相比 PM10，PM2.5 更易于富集空气中的有毒重金属、酸性氧化

物、有机污染物、细菌和病毒，且颗粒物的粒子半径越小，其化学成分越复杂，毒性越大。一是因为小

颗粒物较大的表面积使其能吸附更多的有害物质，并能使毒性物质有更高的反应和溶解速度；二是因为

这些细颗粒物可以进入人的肺部，对人体健康的危害远比粗颗粒物大[1]。

2. 我国 PM2.5 区域分布现状

根据我国现行环境空气质量标准，PM2.5 的年均浓度应小于 35 µg/m3，日均浓度应小于 75 µg/m3。

从表 1 [2]-[11]可以看出，我国大部分城市已经远超过这个标准，其中污染最严重的城市聚集在京津冀和

山东省范围，该地区，电力、钢铁、水泥、有色等企业是最主要的排放源。同时，从分布规律可看出，

北方的污染水平整体高于南方，内陆地区(如武汉、西安、长沙)的污染水平要高于沿海(如杭州、广州、

厦门)，平原地区(武汉、成都)的污染水平高于高原地区(昆明、拉萨)。在我国，导致这种分布格局的主要

Table 1. The PM2.5 distribution in so me typical cities in our country, 2014

表1. 2014 年我国部分典型城市 PM2.5分布情况

城市 2014年PM 2 . 5 年均值

(µg/m3) PM2.5月均值最大月份最大月的PM2.5值

(µg/m3)

石家庄 122.6 1月 212

济南 91 1月 138

天津 85.8 1月 112

北京 83.2 2月 148

武汉 79.5 1月 182

西安 75.7 2月 173

长沙 75 1月 160

南京 73.7 1月 128

成都 72.8 1月 179

哈尔滨 72.5 1月 128

乌鲁木齐 62.9 12月 139

重庆 62.8 1月 128

杭州 60.9 1月 103

广州 47.4 1月 90

呼和浩特 44 1月 131

厦门 35 1月 53

昆明 32.2 4月 51

拉萨 23.6 12月 37

刘长兵等

原因除了地理条件、人口水平、气候条件以外，还有产业结构和环境政策等。

图1显示的是根据国家环保部数据绘制的我国 2015 年不同季节 PM2.5分布情况。从时间分布看，1

月份的全国范围整体污染水平明显高于其余三个月份，其中以华北、华中和四川省境内最为严重；7月

份整体污染程度最低，除了河北和新疆局部，全国大部分城市的空气质量处于优良状态。从空间分布看，

新疆西部和河北大部分地区在四个季节的 PM2.5 浓度均处较高值，而海南、云南、西藏和大兴安岭地区

在不同季节 PM2.5浓度都很低，空气质量处于优的状态。此外，从图中还可看出，山东省威海市和浙江

省舟山市，虽然都位于污染较严重的区域，但因为自身处于三面环海的位置，在四个月份里 PM2.5 浓度

都很低。

3. 我国 PM2.5 来源分析

弄清 PM2.5 来源有助于更好地控制和治理 PM2.5。它可能来源于土壤扬尘、海盐、植物花粉和火山

灰等自然源，也可能来源于发电、冶金、石油、化学、纺织印染工业过程以及汽车尾气等各种人为源。

由于 PM2.5 来源和成分的复杂性，为来源解析也带来了一定的困难，表 2 [2]-[11]根据目前已有的源解析

成果，总结了我国部分城市的污染物来源情况。石家庄相关机构研究表明，燃煤排放是石家庄市 PM2.5

的首要污染来源，煤炭消费总量大、燃煤结构不合理是煤烟型污染严重的主要原因；工业排放也是石家庄

Figure 1 . The PM2.5 distribution throughout the country in January, April, July and October, 2015

图1. 2015 年1、4、7、10 月份全国 PM2.5 分布情况

刘长兵等

PM2.5 的主要污染来源，制药、冶金、石化、建材等是大气颗粒物主要排放行业。天津市作为历史悠久

的老工业城市，能源结构以燃煤为主，天津市区大气颗粒物污染类型总体上都属于燃煤源与流动源共存

的复合型污染，特别是冬季，由于煤炭燃烧量的增加，煤烟尘对 PM2.5 的贡献最高；二次粒子和机动车

尾气也是天津市颗粒物防治重点关注的对象。北京市环保局于 2014 年发布了北京 PM2.5 来源解析的研

究成果，显示全年 PM2.5 来源中，区域传输贡献约占 28%至36%，本地污染排放贡献占 64%至72%，在

一些特定的空气重污染过程中，通过区域传输进京的 PM2.5 会占到总量的 50%以上；在北京本地污染贡

献中，机动车、燃煤、工业生产、扬尘为主要来源。武汉市大气中 PM2.5质量浓度水平在我国城市中处

于中等偏高水平，秋冬值较高；秋季是武汉市灰霾的频发季节，灰霾天气发生时，大气边界层较低，不

利于污染物的扩散；而冬季由于采暖，燃煤的使用量增高，颗粒物的排放增加，并且在冬季大气边界层

较稳定，逆温现象多，污染物不易扩散。成都的 PM2.5 浓度季节变化明显，其中生物质燃烧源贡献率在

四个季节均维持在较高水平；土壤尘及扬尘的贡献率在春季较高，是因为成都春季降雨较少，难以清除

土壤尘所携带的细颗粒，且细颗粒经干、湿沉降聚集在地面后仍可在自然力或人为活动的影响下以扬尘

形式再次进入大气；机动车源的贡献率在夏季中表现突出，这可能是由于夏季较为频繁的降雨不仅抑制

了扬尘的生成，且能减少周边生物质燃烧气溶胶对城区的影响，从而突显了城区机动车源排放的贡献；

而二次硝酸盐/硫酸盐的贡献率在秋冬季中则最为显著，这表明了成都秋冬季边界层稳定和降雨少等天气

条件更加有利于二次污染的形成，进而使它成为秋冬季高 PM2.5 浓度水平的重要因素。

从表 2可以看出，在我国范围内，二次粒子(硫酸盐、硝酸盐)对PM2.5“贡献”非常大，二次粒子中

的硫酸盐主要是空气中的二氧化硫转化而来，而二氧化硫则主要来源于化工、电厂、家用燃煤、集中供

热锅炉的排放；硝酸盐则主要是由空气中的氮氧化物转化而来，氮氧化物主要来源于化工厂、供热锅炉、

机动车尾气的排放。我国当前是以煤炭为主要的能源结构，而煤炭在使用燃烧时会产生一氧化碳、二氧

化硫。因此，如果要想从根本上解决大气污染问题，必须应该调整我国目前的能源利用结构，推广洗煤

选煤工业，积极投入生产和使用，就此来降低对大气中排放的污染有害物体，降低对大气环境的污染。

Table 2. The source of PM2 .5 in some typical cities in our country

表2. 我国部分典型城市PM2.5来源分析

城市 PM2.5主要来源

石家庄燃煤尘(28.5%)、工业排放(25.2%)、扬尘(22.5%)、机动车尾气(15.0%)

济南土壤尘(22.8)、二次粒子(20%)、燃煤尘(18 .7 )、工业排放(17.5%)

天津开放源(城市扬尘(17.4%)、土壤尘(10.6%)和建筑水泥尘(2.0%))合计贡献40%、

二次粒子(28%)、煤烟尘(19.6%)、机动车尾气(15.9%)

北京土壤尘(18.1)、煤烟尘(16.4)、二次粒子(9.6)、机动车尾气(5.6)

武汉机动车源(27.1%)、二次粒子(26.8%)、工业源(26.4%)、生物质燃烧(19.6%)

长沙二次粒子(27.8%)、土壤扬尘(24.1%)、工业排放(16.4%)、家用燃油(16.1%)、垃圾焚烧(11.0%)和交通排放(5.8% )

南京扬尘(37.28)、煤烟尘(30.34)、硫酸盐(9.87)、建筑尘(7.95%)、汽车尘(2.98%)

成都土壤尘及扬尘(14.3%)、生物质燃烧(28.0%)、机动车源(24.0%)、二次粒子(31.3%)

哈尔滨燃煤尘(44.97%)、燃油和汽车尾气源(37.52%)、动力和电机工业(14.91%)

杭州机动车尾气(21.6%)、硫酸盐(18.8%)、煤烟尘(16.7%)、燃煤尘(10.2%)

厦门二次颗粒(55.96%)、土壤及建筑尘(10.74%)、生物质燃烧(6.55%)

刘长兵等

4. 我国 PM2.5 污染特征及治理措施

一个国家的大气污染特征与其在工业结构、城市化进程密切相关。西方发达国家的历程告诉我们，

在以劳动密集型产业为主的工业化早期，城市大气一般以粉尘污染为主，总体上并不突出；进入重工业

化阶段后，能源、原材料、机械制造等产业的迅猛发展使二氧化硫成为主要污染物；在以知识密集型产

业为主的后工业化时代，污染物则主要来源于交通源放、化石燃料燃烧等多种途径，大气污染表现为复

合污染[12]。我国目前还处于重工业化向知识密集型产业过渡的时期，工业污染是重点，但快速的发展也

让复合污染的问题进一步凸显，治理的难度加大。

因此我国 PM2.5 的治理，必须通过产业结构升级、空间结构优化和生态环境建设等手段，并辅之以

有针对性的治理措施方能取得好的效果。从当前来看，可首先从以下几个方面人手：

1) 要加快能源结构调整，推进使用清洁能源，推广洗煤选煤工业；

2) 加大节能减排力度，加强对钢铁、石化等行业的污染排放监控；

3) 提高环境准入门槛，在重点区域试试严格的大气污染排放限值，加大监管力度；

4) 进行区域联防联控，制定相关法规、政策、标准，建立区域大气污染联防联控机制。一旦监测到某区

域有气流停滞区时，该地区的工业气体排放都将受到控制，而当大气条件好、空气扩散能力强时，则

可充分排放。

基金项目

感谢交通运输部应用基础研究项目(2013329224310)对本论文的支持。

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