石家莊地區冬季細顆粒物典型污染過程分析

楊會珠

摘要： 以2015年冬季的一次重污染過程為例簡要介紹了石家莊地區冬季細顆粒物污染過程的主要特點以及天氣要素對重污染過程的影響作用。

Abstract： Taking the heavy pollution process in winter 2015 as an example， the main characteristics of the process of fine particulate matter pollution in Shijiazhuang area and the effect of weather factors on heavy pollution process are briefly introduced.

關鍵詞： 細顆粒物；重污染過程；冬季

Key words： fine particulate matter；heavy pollution process；winter

中圖分類號：X513 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）24-0181-02

1 概述

我國大氣污染形勢嚴峻，以可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區域性大氣環境問題日益突出。2013 年9 月13 日，國務院頒布了《大氣污染防治行動計劃》（簡稱“大氣國十條”），提出了京津冀地區2017 年PM2.5濃度比2012 年下降25%的目標。“大氣國十條”實施以來，北京、天津和河北相繼出臺了對應的行動計劃，分別從“控煤”、“控車”、“控塵”、“控工業污染”和“控新建項目污染”等方面部署了防治措施，起到了較好的改善效果。但是以PM2.5為特征污染物的重污染天氣過程仍然是目前石家莊最嚴重的環境問題，不僅損害人民群眾身體健康，甚至影響社會和諧穩定。

1.1 污染日多出現在采暖期

石家莊市的重污染天90%以上都發生在冬季，以2015年為例，全年48個重度及以上的污染天，如圖1所示為重污染天在12個月份的分布情況。且重污染天的首要污染物以細顆粒物為主，47天的首要污染物為細顆粒物，1天為可吸入顆粒物。

1.2 出現時間有相對的連續性

典型污染日出現的明顯特點還具有相對的連續性，即出現重度污染以上的日數在某一階段具有連續性，如2015年12月6日至11日，12月21日至26日均為連續6天重度以上污染，2016年12月14日至21日連續8天重度以上污染，其中16-21日為嚴重污染。

2 石家莊地區細顆粒物典型污染過程分析

冬季為石家莊市重污染天氣多發季節，且容易出現持續重污染天，甚至多達半月以上的重污染天，以2015年11月份3-15號期間的一次污染過程為例介紹一下該市的細顆粒物典型污染過程。

2.1 穩定層結

圖2可以看出，冷渦系統整體偏北，石家莊處于兩槽一脊的西南偏西氣流中，處于弱脊的控制中，冷平流較弱[1]。

此外還可以從850hPa溫度場和風場看出該市南部存在溫度倒槽，探空圖可以看出低層存在著明顯的逆溫現象。

08時海平面氣壓場平均場，高壓中心位于蒙古國西北部，石家莊市處于弱的氣壓場控制之中，冷空氣勢力較弱，不利于污染物的稀釋和消散。

2.2 水汽條件

4日08時石家莊市850hPa相對濕度在60%左右，到5日20時相對濕度值達到90%，之后相對濕度值都維持相對較高。濕度持續性偏高對細顆粒物的吸濕性產生有利條件，極不利于擴散。

2.3 綜合配置

不同高度場結合的綜合配置圖顯示：

500hPa：西南氣流；槽線偏西；

700hPa：西南氣流；青藏高原東部切邊線；

850hPa：偏南氣流；中東部大范圍濕度；溫度脊。

結合不同高度的天氣條件可看出污染物擴散條件較差，高空的西南氣流以及低層大氣濕度大、溫度脊都加劇了污染物的累積。

2.4 風速和風向

本次污染過程風速較小，基本都在2m/s以下，靜風或較小的風速不利于污染物的擴散而利于污染物的積累；風速很小的情況下，風向對能見度與污染物濃度的影響不大。可以以能見度代表污染物濃度與風速風向關系作圖（圖7）。這次污染過程過程特點：持續時間長，影響范圍大，能見度較低，且有較長時間寡照；500百帕高空環流較平直，有暖平流輸送，有逆溫層存在；地面氣壓梯度較弱，存在較大濕區范圍。受太行山地形影響，風向和風速也是影響重污染的關鍵因子，尤其是東風和西風。

3 小結

石家莊地區80%以上的重污染天氣過程發生在11月-次年3月期間（采暖季），首要污染物主要為PM2.5。這是由于北方冬季氣象系統相對穩定，容易出現逆溫、靜風等不利于污染物擴散的氣象條件，加之城市供暖使大氣污染物排放量加大，以細顆粒物為主的大氣重污染過程時有發生。在污染物排放情況比較穩定的情況下，擴散條件對空氣質量的影響就尤為重要，其中就涉及到很多天氣因素，一般都具有較穩定的天氣系統、存在逆溫層結、風速小、濕度大等[2]。細顆粒物污染過程的特點一般為持續時間長，影響范圍大，氣象因素多表現為能見度低，且有較長時間寡照；500百帕高空環流較平直，有暖平流輸送，溫度倒槽，探空圖可以看出低層存在著明顯的逆溫現象，850hPa相對濕度較高，且持續時間較長，濕度持續性偏高對細顆粒物的吸濕性產生有利條件，極不利于擴散，地面氣壓梯度較弱，存在較大濕區范圍。受太行山地形影響，風向和風速也是影響重污染的關鍵因子。

參考文獻：

[1]壽紹文.天氣學分析[M].北京：氣象出版社，2016：5-23.

[2]姚學祥.天氣預報技術與方法[M].北京：氣象出版社，2015.

[3]康蘇花，馬玲，李海峰，楊麗杰，高康寧，李亞卿，靳偉.石家莊市冬季大氣顆粒物中元素組分的特征分析[J].河北工業科技， 2015（02）.