烏魯木齊市冬季重污染天氣成因分析

江宜霖

（兵團環境監測中心站，新疆烏魯木齊830011）

烏魯木齊市冬季重污染天氣成因分析

江宜霖

（兵團環境監測中心站，新疆烏魯木齊830011）

城市經濟的高速增長引發的大氣環境污染問題，已經受到社會各界的廣泛關注。改善大氣環境質量已經成為我國大氣污染防治工作的一項主要內容。而做好大氣污染防治工作，首先就要對大氣主要污染物的污染特征進行調查和分析。隨著城市化進程的加快，烏魯木齊市大氣污染程度日益嚴重，成為市民普遍關注的和亟待解決的問題。本文詳細分析了烏魯木齊市自然地理環境、污染源分布情況和重污染天氣成因，針對烏魯木齊市大氣污染存在的主要問題，從能源結構、環境容量、污染控制、低矮面源、城市管理、綠色交通、聯防聯控和部門聯動等方面提出相應的大氣污染防治對策。

烏魯木齊；冬季；重污染；天氣；成因分析

改革開放30多年來，隨著我國經濟持續高速發展，工業化和城市化進程不斷加速，城市和城市群區域大氣污染日趨嚴重，其中天山北麓的烏魯木齊市大氣污染惡化程度可謂領先于全國。1999年，烏魯木齊就成為世界上大氣污染最為嚴重十座城市之一，2011年世界衛生組織公布的全球1083個城市的空氣質量排名中，烏魯木齊名列1053名，全國倒數第3，惡劣的大氣環境質量已嚴重危害到當地人民的身體健康[1－3]。本文分析了烏魯木齊市自然地理因素、2015年冬季污染源分布情況及重污染天氣成因，提出了相應的大氣污染防治對策。

1 自然地理因素

1.1 地理位置及地形地貌

烏魯木齊市區三面環山，北部平原開闊，形成東南高而窄，西北低而闊的喇叭口形的狹谷地帶。轄區地勢由東南向西北降低，地勢起伏懸殊，坡降落差大。圍繞烏魯木齊市中心城區，北面為米東區，西南方向為水西溝城鎮組群；東南面為達坂城城鎮組群。烏魯木齊市南部地區（烏魯木齊縣附近）地形高程為1700m左右，與北部米東區相比，地形高差約為1100m，南北地勢懸殊。烏魯木齊市冬季混合層厚度平均為500m左右，污染物隨氣團爬坡后仍無法沖破上部逆溫層而堆積或下沉，也會引發較重的空氣污染。另一方面，由于烏魯木齊市南部與北部地區的地形高差較大，冬季北部地區吹偏北風時，氣流在爬坡過程中水汽凝結，在穩定層結下易形成霧霾天氣，加重空氣污染。烏魯木齊市獨特的地形條件導致大氣擴散條件差、污染物易累積。

1.2 氣象條件

1.2.1 風場

全年主導風向是西北風，靜風頻率冬季最高為16%。全年東南風平均風速最大，西風平均風速最小。白天一般吹北風（谷風），夜晚吹南風（山風）。冬季北部地區主要盛行西北偏北風，中部地區盛行偏西風，而南部地區盛行偏南風，因此在中部地區形成2個輻合型流場。

1.2.2 大氣穩定度和混合層高度

冬季F類（穩定層結）穩定度出現頻率高，在35%以上，大氣層結及不利于大氣污染物的垂直擴散，造成污染物累積。冬季混合層平均高度不足500m，污染物垂直方向擴散范圍小，由于南北地形高差約為1100m，污染物隨氣團爬坡后仍很難沖破上部逆溫層。

2 污染源分布情況

2.1 工業污染物排放的空間分布

烏魯木齊全社會綜合能源消費量為3000萬t標準煤左右，規模以上工業綜合能源消費量占全市能源消費總量的60%以上。工業污染物SO2排放量較大的企業主要集中分布在米東區和經濟技術開發區（頭屯河區），NOx排放量較大的企業主要分布在米東區、天山區和頭屯河區，煙（粉）塵排放量較大的企業主要分布于米東區和達坂城區。

2.2 機動車

2015年全市機動車保有量已突破84萬輛，機動車尾氣排放污染不斷增加。單位道路里程的機動車擁有量已達到330輛/km，高于東部發達城市，高峰時段主干道車流量近4000多輛/h，干道平均車速僅17km/h，與一線大城市的交通擁堵程度相當。

2.3 低矮面源污染情況

米東區及其他區縣城鄉結合部原煤散燒問題突出，低矮面源污染情況嚴重。天山區、沙依巴克區、高新區（新市區）、水磨溝區4個中心城區“城中村”約6.24萬戶人，人口約20余萬人，年燃煤量基本維持在30萬t噸左右。雖然民用散燒煤占全市耗煤量的比例不大，但由于生活燃煤排放源均為低矮面源，沒有任何污染治理設施，且分布較為分散，對大氣污染物環境濃度的貢獻不容忽視。

2.4 周邊區域污染貢獻情況

據研究，區域來源對烏魯木齊市全年PM2.5濃度平均貢獻為12%，各季節的區域來源貢獻范圍為10%～15%，其中春季PM2.5區域來源最為突出，達到15%[4－6]。阜康、昌吉、五家渠等周邊區域的工業發展對烏魯木齊市環境空氣質量的影響不容忽視，需要切實推進區域大氣污染聯防聯控。

3 2015年冬季重污染天氣成因

靜穩天氣不利污染物擴散。2015年冬（即2015年11月至2016年2月），首府烏魯木齊冷空氣勢力弱而少，氣溫偏高，降水量大但日數少，逆溫深厚且混合層低，風速小，相對濕度大，霧日數異常偏多，造成污染物濃度累積上升，引發能見度下降。

3.1 冷空氣勢力弱頻次少，氣溫偏高

自2015年11月17日至2016年2月，烏魯木齊較明顯的冷空氣活動僅5次，遠少于同時期平均8～10次的較明顯冷空氣活動，2015年冬氣溫偏高1.3℃。

3.2 降水量大但有效降水少，相對濕度大

2015年冬（121d）城區累積降水量102.6mm，較歷年同期（59.7mm）偏多70%，但時間分布不均，≥1mm的有效降水（對于空氣污染物能起到清除和清刷作用）日數僅18d，且出現降水時間間隔較長；2月份降水量僅6.2mm，較歷年同期（12.2mm）偏少近50%。采暖時段降水量大，致使近地面空氣相對濕度增大，2015年冬各月相對濕度在75%～83%之間，大于歷年同期均值和2014年冬的各月值。

3.3 逆溫層深厚，混合層高度偏低

入冬后，城區逆溫層厚度時常超過1000m，且地面至逆溫層頂的氣溫變化幅度大都在10℃左右，表明冬季逆溫深厚，強度大。2015年冬季最大混合層平均高度為411m，其中僅5d大于900m，有3d僅50m。2015年12月和2016年1月的平均最大混合層高度分別為400m和348m，均比歷年同月平均最大混合層高度低。

3.4 風速小

2015年冬各月平均風速在1.3～1.5m/s，均小于歷年同期平均值（1.5～1.8m/s），除12月外均小于2014年冬各月值（1.3～1.9m/s）。

3.5 焚風（東南風）影響

在靜穩天氣情形下，整個北疆地區都被強大的蒙古高壓控制，由于烏魯木齊所處地理位置，時常遭受來自中天山峽谷的焚風（東南風）的襲擾，這股焚風氣流進入市區南郊時遭遇準噶爾盆地的冷湖，分為上下2層，低層焚風氣流與市區山谷風作用，導致市區晝夜維持輻合狀態；上層焚風氣流穿越城市上空，促使逆溫增強，抑制了混合層高度的發展，由此可導致烏魯木齊重污染事件的發生。

4 大氣污染防治對策

上述分析表明，烏魯木齊市大氣污染的成因有地形和氣象條件等自然因素，也有社會經濟發展、污染源排放及控制等人為因素。從近年來大氣污染成因分析及顆粒物來源解析研究結論可以看出，烏魯木齊市大氣污染呈現以細顆粒物污染為主、粗顆粒物污染仍然嚴重，氮氧化物污染突出，且顆粒物來源復雜多樣。通過“煤改氣”等減煤措施后，煤煙塵貢獻比例明顯下降，大氣污染由煤煙型污染向復合型污染轉變的趨勢更加突出，開放源、二次鹽類、機動車塵等已成為烏魯木齊市空氣顆粒物的主要來源[6]，由此提出以對策措施：

4.1 繼續優化能源結構，實施煤炭消費總量控制

根據節能指標和環境保護目標，結合電力、冶金、建材、化工等高耗能行業的發展規劃，合理制定煤炭消費的總量控制目標，實施煤炭消費的總量控制。在確保電力行業大氣污染物排放得到有效控制的前提下，優化煤炭消費結構，重視煤炭消費進一步向燃燒效率高、治污水平先進的電力行業集中，發展高效、潔凈的超臨界發電技術，限制非電力行業及生活煤炭消費，加強其污染治理。深化產業結構調整，加強第二產業能耗的控制與管理，大幅提高能源利用效率，全面推進煤炭清潔利用。

4.2 以環境容量優化產業發展模式，推進大氣環境分區管控

確定全市七區一縣的大氣環境容量，制定相應的調控對策，根據各區的容量情況調整產業結構，優化工業空間布局。解析大氣環境系統格局，按照大氣污染源頭敏感性、大氣污染集聚脆弱性，以及受體的重要性，分別識別污染物聚集敏感區、源頭布局敏感區和受體敏感區，確定大氣環境管控紅線，制定相應的管控紅線保護措施。

4.3 全面提高污染控制水平

制定烏魯木齊市重點行業大氣污染治理的最佳可行技術導則和規范，逐步建立完善大氣污染控制的地方標準體系。全面提高大氣污染重點行業的排放績效水平和治污能力。深化工業污染治理，全面開展工藝廢氣污染控制。加大“煤改氣”燃氣鍋爐監管，按照新的排放標準對燃氣鍋爐房的建設進行規范，特別是煙囪建設高度等進行環境影響評估，參照大氣污染物排放情況對無法達標排放的鍋爐進行改造。

4.4 徹底治理烏魯木齊市及周邊地區低矮面源污染

烏魯木齊市生活煤炭消耗（指居民土爐采暖及烹飪等）主要來源于市內四區城中村。生活燃煤排放源均為低矮面源，沒有任何污染治理設施，且分布較為分散，對大氣污染物環境濃度的貢獻不容忽視。建議對烏魯木齊市及周邊地區的企業面源及民用燃煤面源進行徹底治理。建立監督處罰機制，對供熱管網覆蓋區域的低矮燃煤面源排放加大處罰力度。制定經濟鼓勵政策，對供熱管網無法覆蓋區域的低矮燃煤面源，全部實行電能或其他清潔能源替代。

4.5 提升城市環境管理水平

按照“全天候保潔，橫斷面管理”的要求，全面加強道路的保潔工作。提高城鄉結合部、堆場周邊、渣土運輸沿線道路保潔標準。加強散裝物料運輸車輛的監督管理，所有散裝物料運輸車輛必須進行全封閉改裝，所有散裝物料實現密閉運輸，嚴禁未采取密閉措施的散裝物料運輸車輛進入市區。規范管理無組織排放行為。嚴禁露天焚燒秸稈、落葉、枯草等造成空氣污染的物質。關閉、搬遷中心城區內的所有混凝土攪拌站、瀝青加熱站，臨時土方開挖必須有效覆蓋，及時回填并同步硬化。加強城市道路兩側綠化，減少裸露地面，對裸露地面實行無縫隙全綠化或全硬化處理。規范轄區內公共場所露天燒烤行為，引導至室內進行，所有餐飲單位必須安裝高效油煙凈化設施，油煙凈化穩定排放達標率100%。

4.6 優化交通出行結構，建立環保智能交通監管系統

進一步優化交通出行結構，加快公共交通建設，優化公交線網，推進軌道交通建設。建立環保智能交通監管系統。利用公安交管智能交通指揮中心的監管框架體系，建設機動車環保限行管理系統，根據機動車排氣檢驗結果，建立含有黃綠標、機動車牌照信息的環保電子檔案，通過智能交通系統實施黃標車的限行管理。建立運渣車、環衛車等特種機動車身份視頻識別和定位系統，對其運營路線進行智能監管，有效防止道路揚塵污染。建設道路機動車排氣污染監測和預警系統，根據道路擁堵和空氣污染狀況，引導機動車流向，緩解城市空氣污染。

4.7 切實推進區域污染聯防聯控

加強烏魯木齊市和昌吉州及兵團第六師、第十二師在環境管理方面的協調，形成區域統籌、區域聯動的環境管理機制，實施烏魯木齊區域大氣污染聯防聯控。在聯防聯控區域內，建立由烏魯木齊市大氣污染治理領導小組牽頭，自治區發改委、經信委、環保廳、氣象局以及兵團有關部門參加的污染物排放會審制度，對烏魯木齊市、昌吉市、阜康市、第六師、第十二師等區域，實行統一的產業布局規劃和統一的排放標準，嚴格控制污染項目落地。

4.8 建立完善多部門聯動機制，加強污染源監督管理

建立多部門聯合執法制度，強化環境執法監察力度，對于環保信用差、未通過清潔生產審核、污染源未達標排放或排放績效高于限值、或治污設施不符合環保部門要求，未按期完成限期治理任務的現有企業，通過限電、限水、限熱（汽）、限貸等手段加大處罰力度。實行環境污染有獎舉報制度，鼓勵公眾參與依法有序監督大氣污染防治工作。對于重點污染源全部安裝在線監測裝置，制定在線監測系統運行考核技術規范，確保數據真實有效。

[1]趙克蕾，劉新春，陸輝，等.烏魯木齊冬季大氣細顆粒物水溶性離子特征及來源[J].中國沙漠，2015，35（3）：707-714.

[2]韓茜，魏文壽，劉新春，等.烏魯木齊市PM10、PM2.5和PM1.0濃度及分布變化特征[J].沙漠與綠洲氣象，2015（1）：32-38.

[3]亞力昆江·吐爾遜，迪麗努爾·塔力甫，阿布力孜·伊米提，等.烏魯木齊市可吸入顆粒物水溶性離子特征及來源解析[J].中國環境監測，2012，28（1）：72-77.

[4]王敬，畢曉輝，馮銀廠，等.烏魯木齊市重污染期間PM2.5污染特征與來源解析[J].環境科學研究，2014，27（2）：113-119.

[5]梁瓊，尹輝，牟書勇，等.烏魯木齊市采暖期大氣PM2.5特征分析[J].干旱區研究，2015，32（3）：543-550.

[6]亞力昆江·吐爾遜.烏魯木齊市大氣顆粒物化學特征的初探[D].新疆大學，2010.

2016—06—25