[科普中國]-背景濃度

定義

背景濃度（background concertration）是指在沒有明顯的污染源或雖有污染源而不排放污染物的條件下，由環(huán)境風從其它地區(qū)輸送過來以及由各種不明顯的小污染源所造成的污染物的濃度。1

性質(zhì)背景濃度是研究環(huán)境中污染物擴散規(guī)律的一種因素，所以確定背景濃度（環(huán)境中本來的濃度）也是研究環(huán)境科學中一項重要的基礎(chǔ)性工作，但是其研究非常困難。人們普遍認為，背景濃度應該代表研究區(qū)域內(nèi)并不直接影響人類活動的自然情況3。

環(huán)境背景是大氣、水、土壤等環(huán)境領(lǐng)域的一個重要概念，關(guān)于某一地區(qū)環(huán)境空氣中污染背景值得確立一般依靠設(shè)立的環(huán)境背景站獲得相應的監(jiān)測數(shù)據(jù)。4然而，大氣環(huán)境中的流動的情況十分復雜，濃度的測量不僅會受到研究區(qū)域內(nèi)人為污染源的影響，而且也會受到研究區(qū)域外長距離輸送過來的污染物影響（連綿成片的城市群排放的污染物在一定的氣象條件下被遠距離輸送，必然導致背景區(qū)域污染物濃度的抬升）。實際測量濃度可分為以下三個部分5：

（1）本計算區(qū)域內(nèi)自然排放的背景濃度；

（2）測量范圍內(nèi)附近人為污染源的影響；

（3）外部區(qū)域長距離輸送的影響。

可見，計算區(qū)域內(nèi)的背景濃度的準確估算會受到這三個方面因素的影響。

研究方法以研究PM2.5為例，背景濃度的研究多采用數(shù)理統(tǒng)計、物理識別、化學識別、數(shù)值模擬等方法2，如何合理地剔除本地污染源貢獻，同時對區(qū)域濃度水平給予客觀評價，反映出相對的背景濃度水平，是關(guān)鍵點同時也是難點所在。 隨著空氣質(zhì)量數(shù)值模型的發(fā)展，觀測數(shù)據(jù)及數(shù)值模擬技術(shù)相結(jié)合的方法得以發(fā)展，通常包括以下幾個步驟6：

背景時段篩選估算通過特定的條件篩選出的背景時段應當在風速和天氣系統(tǒng)識別方面具有一定的代表性，其對應時段的濃度監(jiān)測結(jié)果可表征污染物背景濃度的大致水平，將篩選出的各風向背景時段與污染物監(jiān)測站點逐時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行一一匹配，分析實測值統(tǒng)計特征、背景值范圍，進一步采用裁剪平均的計算方法排除較高和較低的監(jiān)測極值帶來的影響，初步估算某地區(qū)不同方位站點的污染物背景值濃度。6

模式驗證及估算采用情景分析的方法模擬污染物的背景濃度，步驟如下6:

①利用空氣質(zhì)量模式CMAQ模擬一個完整年該區(qū)域及周邊所有源都不關(guān)閉時的污染物污染分布；

②利用CMAQ模擬一個完整年該地區(qū)人為源關(guān)閉時的污染物污染分布，其結(jié)果代表了該地區(qū)的背景濃度或天然源與周邊源貢獻相對分布；

③計算該地區(qū)所有網(wǎng)格第2步驟的模擬結(jié)果與第1步驟的模擬結(jié)果的比值，得出不同網(wǎng)格的周邊源的貢獻率；

④利用第3步驟計算的貢獻率乘以不同監(jiān)測點位的實測值，得到背景濃度絕對值及其空間分布。

這一方法在計算某一地區(qū)外來源貢獻時應用較為廣泛，但對模擬某一地區(qū)背景濃度應用較少。7