城市建成区空气颗粒物监测分析及影响因素研究

一、引言

在当前环境治理体系中，随着工业化和城市化进程的加速，空气污染问题日益严峻，对人类健康和生态环境造成严重威胁。第三方检测机构承担着大量污染源监测任务。从实际业务来看，有组织废气（如工业烟囱排放）与无组织废气（如堆场扬尘、道路扬尘）的颗粒物监测是核心业务板块。然而，现有研究对城市建成区颗粒物的宏观分析较多，缺乏从第三方检测实操视角的针对性研究。对于第三方检测公司而言，受限于监测资质与服务范围，通常聚焦特定污染源或功能区，而非全域性监测。因此，基于第三方检测业务场景，开展有组织与无组织排放颗粒物的精细化监测研究，对提升检测数据有效性、支撑污染源精准管控具有重要意义。

二、监测方法

2.1 监测点位设置

依据第三方检测项目常见场景，在城市建成区内选取四类典型监测区域：

工业企业聚集区：选取 3 家不同行业的重点企业（包含化工、建材、机械加工），在其厂界外 1 米处设置无组织排放监测点，同时在企业废气处理设施排放口设置有组织排放监测点。

交通干道沿线：在城市主干道（双向六车道）两侧 50 米、100 米处分别设置监测点，同步监测机动车尾气排放对周边环境的影响。

施工场地周边：选取 2 个处于不同施工阶段（基础施工、主体施工）的建筑工地，在其场界四周设置无组织扬尘监测点。

居民区对照点：在远离工业源和交通干道的居住小区内设置对照监测点。

2.2 监测仪器与指标采用符合国家标准的监测设备：

有组织排放监测：使用崂应3012H 型自动烟尘（气）测试仪，搭配β 射线吸收法颗粒物采样器，监测PM10、PM2.5 浓度及烟气参数（温度、湿度、流速等）。无组织排放监测：采用青岛崂应环境空气采样器，对 TSP、PM10、PM2.5进行连续监测，同步配备气象站监测风速、风向、温度、湿度等参数。

2.3 监测时间

监测周期为6 个月（涵盖春、夏两季），具体安排如下：

工业企业监测：每个月选取连续 5 天，每天按生产周期（早班 8:00-16:00、中班16:00-24:00、夜班 0:00-8:00）进行采样，每次采样时长不少于 3 小时。

交通干道监测：每周选取工作日早高峰（7:00-9:00）、午间（12:00-14:00）、晚高峰（17:00-19:00）及夜间（22:00-24:00）四个时段进行监测。

施工场地监测：根据施工进度，在土方开挖阶段、混凝土浇筑阶段各安排15 天连续监测，每天监测时长为8:00-18:00。

三、时空分布特征

3.1 空间分布特征

3.1.1 污染源类型差异

有组织排放源：化工企业废气排放口 PM2.5 浓度均值为 45μg/m³ ，高于建材企业的 38μg/m³ 和机械加工企业的 25μg/m³ 。这是由于化工生产过程中涉及更多复杂的化学反应，产生的颗粒物粒径更细，且成分更为复杂。

无组织排放源：施工场地周边 TSP 浓度最高，基础施工阶段场界外 1 米处TSP 浓度可达 850μg/m³ ，主要是土方开挖、运输过程中产生的大量扬尘；交通干道两侧 100 米处 PM2.5 浓度为 35μg/m³ ，较50 米处的 42μg/m³ 降低 16.7% ，表明距离污染源越远，颗粒物浓度衰减越明显；工业企业厂界外无组织排放PM10 浓度均值为 82μg/m³ ，其中建材企业因原料堆场露天堆放，浓度高于其他两类企业。

3.1.2 功能区差异

工业企业聚集区 PM10、PM2.5 浓度分别为 78μg/m³ 、 42μg/m³ ，显著高于居民区的 45μg/m³ 、 28μg/m³ 。

交通干道沿线 PM2.5 浓度在早高峰时段达到峰值，50 米处浓度为 48μg/ m³ ，是居民区同时段浓度的1.7 倍。

施工场地周边 PM10 浓度在基础施工阶段是主体施工阶段的 1.8 倍，反映出不同施工工序对扬尘排放的影响差异。

3.2 时间分布特征

3.2.1 生产周期影响

工业企业有组织排放颗粒物浓度随生产班次呈现规律性变化。化工企业中班生产时 PM2.5 浓度最高，为 52μg/m³ ，这与中班时段某些高温反应工序运行有关；机械加工企业夜班排放浓度最低，为 22μg/m³ ，因夜班主要进行设备维护，生产负荷较低。

施工场地无组织扬尘在每日 10:00-12:00 浓度最高，TSP 可达 750μg/m³ ，此时段土方运输车辆进出频繁，且午后气温升高，地面扬尘易扬起。

3.2.2 气象因素影响

风速对无组织排放颗粒物扩散影响显著。当风速 ⩾3m/s 时，交通干道两侧PM2.5 浓度较静风条件（风速

湿度对颗粒物浓度的影响呈双向性。相对湿度在 50%-60% 时，颗粒物浓度较低；当相对湿度超过 70% 时，施工场地周边 PM10 浓度反而升高 15% -

20% ，可能是由于高湿度条件下，尘粒易团聚，导致沉降速度减慢。

四、影响因素分析

4.1 污染源排放特征

4.1.1 有组织排放源

工业生产工艺直接决定颗粒物排放特征。建材企业的窑炉烧制工序是PM10 排放的主要环节，其排放的颗粒物中粗颗粒（粒径 >10μm ）占比达 60% 以上；化工企业的反应釜废气排放则以细颗粒物（PM2.5）为主，占比超过70% ，且含有多种挥发性有机物。废气处理设施运行效率对排放浓度影响显著，某化工企业因布袋除尘器滤袋破损，导致排放口 PM2.5 浓度瞬间升高至正常水平的3 倍。

4.1.2 无组织排放源

施工场地扬尘排放量与施工强度、物料堆放方式密切相关。基础施工阶段土方开挖量是主体施工阶段的 2.5 倍，相应的扬尘排放量也更高；裸露土方未覆盖时，TSP 浓度是覆盖防尘网时的3-5 倍。

交通扬尘与路面清洁度、车辆行驶速度有关。在相同车流量条件下，路面积尘负荷每增加 1g/m² ，道路扬尘PM10 浓度升高 10-15μg/m³ ；车辆行驶速度超过 60km/h 时，扬尘排放量较低速行驶时增加 40% 。

4.2 气象条件

4.2.1 常规气象参数

温度通过影响大气稳定度间接影响颗粒物扩散。当出现逆温现象时（近地面气温低于高空），工业企业厂界外 PM10 浓度较正常情况升高 50%-80% ，因为逆温层阻碍了污染物的垂直扩散。

降水对颗粒物具有明显的清除作用。中等强度降雨（降雨量 10-25mm ）后1 小时，交通干道沿线 PM2.5 浓度可下降 40%-60% ，降雨持续时间越长，清除效果越显著。

4.2.2 特殊气象条件

在静风且空气湿度较低（ <40% ）的天气条件下，施工场地周边易出现扬尘累积现象，TSP 浓度在1 天内可从 300μg/m³ 持续上升至 800μg/m³ ；而在大风（风速 ⩾6m/s ）天气，工业企业厂界外无组织排放颗粒物浓度波动较大，最大浓度差值可达 40μg/m³ 。

4.3 监测技术与管理因素

第三方检测机构的监测技术水平直接影响数据质量。在有组织排放监测中，采样位置选择不当（如距弯头距离不足 3 倍直径）会导致监测数据偏差 10%. -20% ；无组织排放监测时，仪器校准不及时会使PM10 测量误差超过 5% 。此外，企业污染治理设施的运行管理水平也至关重要，定期维护废气处理设备可使颗粒物去除效率提升 15%-20% 。

五、结论与建议

5.1 结论

本研究从第三方检测视角，对城市建成区有组织和无组织排放的空气颗粒物进行了监测分析。结果表明：

空间上，有组织排放源中化工企业 PM2.5 浓度最高，无组织排放源以施工场地扬尘污染最为突出，不同功能区颗粒物浓度差异显著。

时间上，颗粒物浓度受生产周期和气象条件影响明显，工业企业排放呈班次性变化，施工扬尘和交通尾气排放与人类活动时段高度相关。

影响因素方面，污染源排放特征是核心因素，气象条件起调控作用，监测技术与管理水平也对结果产生重要影响。

5.2 建议

第三方检测机构：优化监测方案，针对不同污染源类型制定精细化监测策略，加强仪器校准和质控管理，提升数据准确性；拓展与工业企业、施工单位的合作，开展定制化监测服务。

污染治理主体：工业企业应加强废气处理设施运维，确保稳定达标排放；施工场地需落实扬尘防控措施，如覆盖防尘网、设置喷淋系统等；交通管理部门可优化信号灯设置，减少机动车怠速排放。

环境管理部门：基于第三方检测数据，建立污染源排放清单，实施精准管控；加强对第三方检测机构的监管，规范监测行为，提高数据公信力。

参考文献：

[1] 佘湘君 , 王辉 . 大气湍流扩散分析下空气颗粒物污染气象特征研究 [J].环境科学与管理 ,2025,50(06):156-160+188.