科威特颗粒物污染事件的特征分析

《Atmospheric Pollution Research》：Characterization of PM Pollution Episodes in Kuwait

　　

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  在科威特的10个监测点测得的PM₁₀数据被分析了高浓度事件。
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  从2019年到2022年，对这些事件的跨度、频率和严重程度进行了研究。
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  美国大使馆提供的PM_2.5数据也被分析了2017年至2024年期间的事件。
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  PM₁₀事件的数量在2022年之前有所增加，而PM_2.5有所下降。
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  PM_2.5主要受本地来源影响；PM₁₀同时受到本地和区域来源的影响。

引言

北非、阿拉伯半岛以及中亚和东亚的干旱和半干旱地区是空气中的矿物粉尘的主要来源（Filonchyk, 2022; Ginoux et al., 2004; Kok et al., 2021; Middleton, 1986; Middleton and Goudie, 2001; Querol et al., 2025）。沙尘暴（SDSs）产生的颗粒物与不良的人类健康结果有关，包括哮喘、肺炎、慢性阻塞性肺疾病（COPD）的加重以及呼吸系统和心血管系统的死亡率（Lwin et al., 2023; Pouri et al., 2024; Middleton and Al-Hemoud 2024）。沙尘暴被定义为通过风驱动的沙尘的排放、传输和沉积过程（Kok et al., 2012），并根据风速和能见度进行分类（Al-Hemoud et al., 2021）。气候效应通过破坏地球的能量平衡、改变云层和辐射来影响高粉尘浓度（Gui et al., 2023; Kok et al., 2017, 2023）。第二大粉尘排放区域是中东-中亚地区，其每年排放的6.1-9.4 Tg矿物粉尘约占全球粉尘总量的30%（Goudie, 2014; Kok et al., 2021; 2023）。自然和人为来源分别占全球粉尘排放的65-75%和35-25%（Darvishi Boolorani et al., 2025; Ginoux et al., 2012）。中东地区面临着由气候和人为变化加剧的多个严重环境挑战（Abadi et al., 2025）。例如，自2000年代初以来，该地区卷入了战争（Chudnovsky and Kostinski, 2020; Hopke, 2009）以及不断增加的重型卡车交通等行为和过程（Li et al., 2020; Yassin et al., 2018），这些活动破坏了地表，使其更容易产生气溶胶。由此导致的沙漠化增加了该地区的粉尘排放（Li et al., 2020; Middleton and Goudie 2026）。

强烈的对流作用将沙尘颗粒通过上升气流和相关的湍流混合输送到对流层上层（Filonchyk, 2022; Hermida et al., 2018; Jugder et al., 2011）。地表条件和气象因素影响沙尘暴的频率和强度（Miri et al., 2021; Al-Hemoud et al., 2024）。颗粒大小和气象因素决定了颗粒在空气中持续存在的能力。在小风速条件下，细颗粒可以长时间悬浮而不沉积在地表（Filonchyk, 2022）。已知细颗粒（空气动力学直径≤2.5 μm；PM_2.5）可以从其来源地远距离传输，对大面积地区造成健康危害。然而，粗颗粒（2.5 ≤ D ≤10 μm，PM_2.5-10）在沙尘暴期间也可以传输很长的距离（Maring et al., 2003; Middleton et al., 2001; Reid et al., 2008; Querol et al., 2025; Yousefi et al., 2025）。总体而言，中东国家60%以上的PM₁₀（PM_2.5和PM_2.5-10的总和）浓度可归因于严重的沙尘事件，在这些事件中，来自撒哈拉的粉尘对受影响地区的人口构成了重大风险（Pey et al., 2013; Querol et al., 2009）。中东地区的严重沙尘事件也受到阿拉伯半岛的影响，包括美索不达米亚平原（Al-Hemoud et al. 2022）和伊朗的主要本地来源（Abadi et al., 2025; Rashki et al., 2021; Behrooz et al., 2022）。此外，由于当地条件恶劣和扩散条件差，也会发生沙尘事件（Ali-Talishi et al., 2025a; b）。沙尘暴引起的浓度可能超过世界卫生组织规定的每日平均临时目标40 μg m^-3（WHO, 2021）。

最近在科威特的一项研究估计，平均PM₁₀浓度为52.9 μg/m³，其中约50%来自沙尘（Hopke et al., 2026）。在科威特进行了三项PM_2.5来源分配研究。第一项研究在2004年2月至2005年10月期间在一个中心站点收集数据（Alolayan et al., 2013），发现PM_2.5浓度为53 μg/m³，沙尘占总能量的54%。另一项由Alahmad等人（2021）进行的研究在2017年10月至2019年10月期间在两个站点（科威特城和Ali Sabah Alsalem）收集样本，发现年平均浓度为44 μg/m³，沙尘和道路灰尘分别占总量的25%和15%。第三项研究由Aldekheel等人（2024）在2022年6月至2023年5月期间在一个站点（Shuwaikh）进行，发现年平均浓度为59.9 μg/m³，沙尘占总能量的36%。

在这项研究中，分析了10个监管监测点的PM₁₀浓度以及美国驻科威特大使馆测得的PM_2.5浓度，重点关注持续1天或更长时间的极高PM浓度事件。这些事件以其严重性、持续时间和规模为特征。

章节片段

数据

为了有效应用下一小节中描述的方法，需要多年（至少4年）的详细数据来评估线性趋势。我们使用了2019年至2022年间由科威特环境公共管理局（KEPA）运营的10个监管监测点使用的beta衰减监测仪测得的PM₁₀数据（图1）。每个站点的具体细节在补充信息文件（表S1）中提供。此外，还获得了美国的PM_2.5数据

摘要统计

PM₁₀ 数据：对每个站点的数据进行了评估，发现AQS-08、AQS-09、AQS-14、AQS-15四个站点的数据缺失。Al-Fahaheel站点（AQS-11）的质量保证较差，因此未被纳入进一步分析。整个研究期间的10个站点的摘要统计信息见表1。

当PM₁₀浓度超过1000-2000 μg/m³时，beta衰减系统的测量结果会变得不确定，并且偶尔会因为滤纸损失而报告负值。

结论

根据2019年至2022年的PM₁₀数据，事件的数量和严重程度都有所增加，2022年是一个特别严重的年份，该地区发生了6次较大的沙尘暴。然而，美国大使馆的数据显示PM_2.5的趋势相反，表明细颗粒物的排放量有所减少。鉴于PM₁₀监测网络中事件数量的差异，本地来源也在产生这些事件中发挥了作用

CRediT作者贡献声明

Ali Al-Hemoud：撰写、审核与编辑、资源管理、数据管理。Philip K. Hopke：撰写、初稿编写、可视化、方法论设计、调查、形式分析、概念构建。Nairui Liu：撰写、审核与编辑、方法论设计、调查、形式分析

未引用参考文献

Abadi et al., 2025; Al-Dousari and Hashmi, 2023; Al-Hemoud et al., 2018; Darvishi Boloorani et al., 2025; Hsu et al., 2003; Kolmogorov, 1933; World Health Organization, 2021; Yoshioka et al., 2007; Zeng and Hopke, 1989.

利益冲突声明

? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：鉴于Hopke教授是该期刊编辑委员会的成员，他并未参与本文的同行评审，也无权访问有关其同行评审的信息。本文的编辑过程完全由主编负责。如果还有其他作者，他们声明自己没有已知

致谢

科威特科学研究机构获得了科威特环境公共管理局（KEPA）授予的资助项目“科威特空气质量管理系统开发以支持决策制定”（EC137C）的资助。作者衷心感谢NOAA空气资源实验室（ARL）提供用于本研究的HYSPLIT传输和扩散模型和/或READY网站（https://wwwready.noaa.gov）。

Philip K. Hopke|Nairui Liu|Ali Al-Hemoud