沙塵天氣對甘肅省城市空氣質量影響研究

常毅（甘肅省環境監測中心站，甘肅蘭州730030）

?

沙塵天氣對甘肅省城市空氣質量影響研究

常毅
（甘肅省環境監測中心站，甘肅蘭州730030）

摘要：沙塵天氣是大風與沙塵相結合產生的一種災害性天氣現象，是一種突發性的高強度自然災害。為了客觀評估甘肅省大氣污染防治工作成效，著重介紹了沙塵天氣發生和持續時間的判定方法，初步測算出沙塵天氣對可吸入顆粒物年均濃度的貢獻比例。

關鍵詞：沙塵；空氣質量；影響

沙塵天氣是大風與沙塵相結合產生的一種災害性天氣現象，是一種突發性的高強度自然災害。甘肅省地處祖國的西北地區，是世界四大沙塵暴高發地區之一的中亞沙塵暴區的重要組成部分。由于干旱、少雨以及沙漠化形勢嚴峻等自然原因，只要具備一定的氣象條件，隨時都有出現沙塵天氣的可能。影響甘肅的沙塵發源地較多，有來自新疆的沙塵天氣過程，主要影響嘉峪關、酒泉、張掖、金昌、武威、蘭州、白銀、定西等地，最遠波及天水、平涼、慶陽、隴南、甘南、臨夏；也有來自內蒙古的沙塵天氣過程，主要影響金昌、武威、白銀、蘭州、定西、隴南、臨夏、甘南等地；還有來自寧夏的沙塵天氣，主要影響平涼、慶陽、隴南等地；巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠發生的沙塵天氣也會直接對武威、白銀、蘭州、定西等地造成影響；近年來黃河源頭瑪曲沙化嚴重，也是沙塵的源頭之一。由于甘肅省沙塵發源地眾多，加之干旱、少雨，生態環境脆弱，植被覆蓋率低等原因，全省14個市、州均會出現沙塵暴、揚沙、浮塵等沙塵天氣過程。

甘肅省東西跨度達到1600多km，海拔在1000～3600m之間，沙塵發源地眾多，在每次沙塵天氣過程中，首先受到影響的城市和處于沙塵輸送路徑中段、末端的城市在風速、能見度PM2.5與PM10比值關系等數據上存在很大差異。處于沙塵輸送路徑末端的城市，沙塵天氣發生后，在風速減弱且沒有明顯降水的氣象條件下，PM10濃度會一直維持在較高的污染水平，下降緩慢，浮塵現象最長會持續近一周時間。

為了客觀評估我省大氣污染防治工作成效，降低人類活動無法控制的沙塵天氣對環境空氣質量評價的影響，需要將受沙塵天氣影響而導致顆粒物異常升高的監測數據在環境空氣質量考核中扣除。而受沙塵天氣影響的監測數據扣除工作難點在于沙塵天氣過程的識別和持續時間的判定。

通過分析2013-2015年甘肅省開始環境空氣質量新標準監測工作城市PM10、PM2.5連續監測數據，甘肅省沙塵天氣過程有以下幾個特點。

1　沙塵天氣具有時空的連續性特點

以2015年2月14日沙塵天氣過程為例(表1)。酒泉、嘉峪關在3時出現沙塵天氣，PM10最大濃度分別達到952μg/m3和910μg/m3，達到《沙塵天氣分級技術規定(試行)》中浮塵天氣的判定技術條件，其后張掖、金昌、武威、白銀、蘭州、定西、平涼、慶陽、天水在2月14日相繼出現PM10濃度突然升高的現象（如圖1所示）。2月15日4時，隴南出現浮塵天氣，并持續近18h。

表1　2015年2月14日沙塵天氣過程影響城市

圖1　2015年2月14日全省各城市PM10濃度受沙塵天氣影響變化趨勢

2　處于沙塵天氣過程前端的城市有PM10濃度上升快、強度大但持續時間短的特點

圖2是嘉峪關2月10日的一次沙塵天氣過程中PM10小時濃度變化情況。16時PM10h濃度達到219μg/m3，比前1h上升63.4%，并在19時升高到955μg/m3，然后PM10濃度迅速下降，在21時下降到174μg/m3，基本恢復到沙塵天氣發生前的污染水平。

圖2　2月10日嘉峪關受沙塵天氣影響PM10小時濃度變化趨勢

3　處于沙塵天氣過程傳輸路徑中、下游的城市，受影響的PM10濃度低，但持續時間長

圖3　蘭州市2015年4月1日至4月3日PM10小時濃度變化趨勢

圖3是蘭州市2015年4月1日至3日發生的一次沙塵天氣過程PM10小時濃度變化情況。發生沙塵天氣時，PM10小時濃度由118μg/m3上升到280μg/m3，由于處于此次沙塵天氣傳輸路徑的中段，隨著風速的明顯減弱，PM10污染一直持續到3日5時才基本恢復到沙塵天氣前的濃度，持續時間近40h。

4　結論

沙塵天氣是一種持續性、災害性自然現象，與局地陣風造成的污染相比有持續時間長、影響范圍廣的特點。通過對環境空氣質量自動監測數據變化趨勢分析和國家沙塵天氣影響城市環境空氣質量自動監測站監測數據，可以準確的判別沙塵天氣的發生，同時結合氣象數據，將沙塵天氣過程中受影響的城市統籌考慮，首尾兼顧，合理確定沙塵天氣持續時間和影響范圍。

經初步測算，2013年沙塵天氣對全省PM10年均值的貢獻率為4.4%，其中酒泉達到了16.9%；2014年為7.1%，各城市貢獻率范圍在4.0%～18.7%之間（見表2），可知沙塵天氣對甘肅省城市空氣質量的影響是非常顯著的。

表2　2013-2014年部分城市沙塵天氣對PM10年均值貢獻率

參考文獻：

[1]魯然英，田良，劉鐵軍，等.沙塵天氣對我國城市環境空氣質量的影響[J].甘肅科技,2005，19(2):1-4.

[2]康曉風，張建輝，劉紅輝.沙塵天氣對我國城市空氣質量影響的范圍與強度分析[J].資源科學,2002,24(4):1-4.

[3]陳杰，趙素平，殷代英，等.沙塵天氣過程對中國北方城市空氣質量的影響[J].中國沙漠,2015,35(2):423-430.

[4]李亮,李健軍，王瑞斌.2005-2010年沙塵天氣影響我國城市環境空氣質量分析[J].中國環境監測,2013,29(3): 15-19.

中圖分類號：P445.4