2014年夏末秋初青島市區(qū)一次典型大氣污染過程

■孫萌 孟赫 方淵

（青島市環(huán)境監(jiān)測中心站 山東青島 266003）

2014年夏末秋初青島市區(qū)一次典型大氣污染過程

■孫萌 孟赫 方淵

（青島市環(huán)境監(jiān)測中心站 山東青島 266003）

綜合運用氣象觀測結(jié)果、NOAA HYSPLIT后向軌跡、BC和激光雷達等監(jiān)測結(jié)果對2014年青島市夏末秋初（9月8日）一次典型大氣污染過程發(fā)生、發(fā)展至結(jié)束進行分析。初步判斷該次污染過程是一次較為典型的不利氣象條件下本地源與外來源協(xié)同影響的污染過程，其中本地污染源主要為機動車尾氣排氣污染。

青島市大氣污染典型分析

1 污染過程概述

9月8日0時至10時，青島市區(qū)空氣質(zhì)量指數(shù)在100以內(nèi)，空氣質(zhì)量良好，于9月8日11時指數(shù)超過100，并逐漸上升，一直持續(xù)到9月9日凌晨3時，9月8日下午16時達到峰值122，期間空氣質(zhì)量均為輕度污染，9月9日凌晨4時指數(shù)降至100以內(nèi)，空氣質(zhì)量恢復良好，本次污染過程結(jié)束。能見度的變化與空氣質(zhì)量指數(shù)走勢相反。詳見圖1。

圖1 9月8日-9日市區(qū)空氣質(zhì)量指數(shù)和能見度隨時間的變化規(guī)律

2 形成機制及污染物來源淺析

2.1 氣象臺點監(jiān)測要素分析

根據(jù)青島市氣象臺監(jiān)測臺點監(jiān)測數(shù)據(jù)，污染發(fā)生前市區(qū)平均風速為1.2 m/s，污染時段為1.6 m/s，污染結(jié)束后達到5.4 m/s。從風向來看，在污染發(fā)生前市區(qū)持續(xù)南風，污染發(fā)生時風向轉(zhuǎn)為西北風，污染過后風向為東南風。從濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，濕度與風向具有較好的相關(guān)性，南風風向時，市區(qū)濕度明顯升高，平均濕度為82%，反之，北風風向時，市區(qū)濕度降低，平均濕度為77%，這與青島市地處北溫帶季風區(qū)，又瀕臨黃海，兼具季風氣候與海洋氣候特點密切相關(guān)。

因此，此次污染過程是由靜風不利氣象條件引起，同時污染物在本地高濕環(huán)境下不斷積累并發(fā)生物理、化學反應，致使污染持續(xù)，隨著風速逐漸增大，氣象擴散條件好轉(zhuǎn)，空氣質(zhì)量明顯改善。

2.2 NOAA HYSPLIT后向軌跡污染來源分析

如圖2所示自9月9日14時起，每隔10h向后回推24h的模擬軌跡圖。為了更準確的反映氣流的區(qū)域性流動特征，同時考慮消除下墊面摩擦力產(chǎn)生的影響，選擇300m處高度進行模擬[1]。圖中淺藍色代表污染發(fā)生前的回推軌跡，綠色代表污染時段前半段的回推軌跡，深藍色代表污染時段后半段的回推軌跡，紅色代表污染結(jié)束后的回推軌跡。

后向軌跡模擬分析顯示，模式對氣流輸送的模擬與風向頻率較為吻合，模擬效果較好。在污染發(fā)生前和污染時段的前半段主要受西南氣流的影響，軌跡較短，風速較小，多受局地源排放影響。而在污染發(fā)生的后半段至污染結(jié)束后300m高度的軌跡顯示氣流主要來自內(nèi)蒙古中東部，經(jīng)過遼寧省西南部到達青島。

圖2 2014年9月8日0時-9日13時37h后向軌跡

綜上，初步判斷污染發(fā)生前段大氣處于靜穩(wěn)狀態(tài)，主要受本地污染源排放影響，而在污染時段后半程伴隨300m高度遠距離污染的輸送，污染持續(xù)。

2.3 BC變化分析

BC被認為是一類主要來源于含碳物質(zhì)的不完全燃燒，影響大氣氣溶膠系統(tǒng)變化的主要監(jiān)測指標[2]。在城市地區(qū),工業(yè)排放、汽車尾氣、生物質(zhì)燃燒以及居民生活爐灶是大氣中BC氣溶膠的主要來源。觀測發(fā)現(xiàn)此次污染過程BC與CO有較好的相關(guān)性。

2.4 氣溶膠垂直分布特征分析

本文采用EVERISE EV-LINDAR探測空間氣溶膠分布，根據(jù)激光回波信號獲取大氣氣溶膠消光系數(shù)的垂直廓線和時間演變特征以及大氣邊界層結(jié)構(gòu)和時間演變特征。

污染發(fā)生前污染邊界層（PBL）平均高度為465m，污染時段平均高度為335m，污染結(jié)束后平均高度451m，其中在9月8日16時至21時污染邊界層達到最低，污染發(fā)生段污染邊界層有較為明顯的降低。污染時段球形粒子高濃度區(qū)域（紅色部分）一直在400m高度以下的近地面，說明球形氣溶膠一直堆積在近地面空間內(nèi)，沒有得到有效擴散，這與PM2.5的濃度一直維持較高水平吻合，之后，球形粒子開始逐漸向高空擴散，近地面濃度逐漸降低，污染結(jié)束。

3 結(jié)論

（1）靜穩(wěn)和高濕等不利氣象擴散條件是導致本次污染過程的原因之一。

（2）NOAA HYSPLIT后向軌跡模式對氣流輸送的模擬與風向較為吻合，模擬效果較好。初步斷定污染發(fā)生前段大氣處于靜穩(wěn)狀態(tài)，主要受本地污染源排放影響，而在污染時段后半程氣流由高空約1000m輸送而至，則主要受遠距離污染的輸送影響。

（3）在此次的污染過程中，BC表現(xiàn)出較好的隨機動車高峰時段變化的特征，在早、晚交通高峰期均有明顯的峰值出現(xiàn)。

（4）激光雷達反演結(jié)果與污染分析結(jié)果基本一致。污染邊界層和球形氣溶膠反演結(jié)果與污染過程、氣象條件和污染物濃度分析結(jié)果基本一致。

[1]王飛,朱彬.影響南京地區(qū)的兩次典型空氣污染過程分析 [J].環(huán)境科學.2012,33(10): 3647-3655.

[2]楊衛(wèi)芬,程鐘,沈琰.常州城區(qū)秋冬季黑炭氣溶膠的濃度變化特征 [J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù).2013,(05):11-14.

X51[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-353-1

孫萌（1980～），女，碩士，工程師，研究方向為大氣環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測及預報。