重慶市冬季典型污染過程分析

劉姣姣　熊桂洪　趙潔

摘要：本文對2018年12月15-20日重慶市典型持續(xù)污染過程進行了分析。結果表明;本次污染過程受逆溫、小風、大霧等區(qū)域持續(xù)不利氣象擴散條件的影響，污染物持續(xù)快速累積。長時間的高濕靜穩(wěn)天氣促進了顆粒物的二次轉化和吸濕增長，使顆粒物中硝酸根、氨根等二次粒子比重增大。PM2.5最主要的來源是污染物的二次轉化、移動源與生物質(zhì)燃燒源。

關鍵詞：PM2.5污染;過程分析;二次生成

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）09-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.09.092

Analysis of typical heavy pollution event in winter in Chongqing

Liu Jiaojiao，Xiong Guihong，Zhao Jie

（Ecological and Environmental Monitoring Center of Chongqing，Chongqing 401147，China）

Abstract：This paper analyzes the typical continuous pollution process in Chongqing from December 15 to 20 in 2018. Results show that the pollution process was affected by the adverse meteorological diffusion conditions in areas. These adverse conditions caused the continuous of pollutants. A long period of high humidity and stable weather promoted the secondary transformation and hygroscopic growth of particles. The proportion of secondary particles was increased. The important sources of PM2.5 were secondary transformation of pollutants， etc.

Key words：PM2.5 pollution;process analysis;Secondary transformation

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，我國城市群地區(qū)大氣污染特征發(fā)生了較大變化，以PM2.5和高濃度O3為特征的大氣復合污染問題逐漸凸顯，顆粒物污染防治近年來一直是我國環(huán)境污染治理的核心工作之一。研究表明，PM2.5中最主要貢獻成分是二次水溶性粒子，且大氣濕度越高，PM2.5中二次離子組分比例越高[1，2]，PM2.5濃度污染原因主要與當?shù)厝祟惢顒雍妥匀画h(huán)境有關[3]，與本地污染源排放以及不利的地形和氣象條件等因素密切相關 [4-6]。本文利用空氣自動監(jiān)測站、水溶性離子等監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了2018年12月15-20日重慶市典型長時間、高濃度污染過程中的空氣質(zhì)量變化特征，為大氣污染防治精準施策提供技術支撐。

1 數(shù)據(jù)與方法

本文所用環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于重慶市主城區(qū)30個環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站點，數(shù)據(jù)為2018年12月15-20日PM2.5濃度逐時監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測儀器為先河XHPM2000E型和熱電5030型，監(jiān)測方法為β射線法。在線水溶性離子數(shù)據(jù)來自重慶市大氣超級站，監(jiān)測儀器為臺灣章嘉IGAC S611型。

2 結果與討論

2.1 污染現(xiàn)狀

重慶市PM2.5濃度從月度變化上來看，呈現(xiàn)“秋冬高、春夏低”的變化特征，超標天數(shù)主要集中在1月、12月和2月。2018年12月15-20日，經(jīng)歷了秋冬季以來污染時間最長、污染程度較為嚴重的一輪持續(xù)污染過程，持續(xù)5d出現(xiàn)超標，其中4d為輕度污染，1d為中度污染，AQI范圍為104-180，首要污染物均為PM2.5。從污染空間分布來看，主城區(qū)污染分布整體上呈現(xiàn)南高北低的特征，主城南面大部分測點實時空氣質(zhì)量均達到重度污染，其中部分測點污染相對較重，實時AQI指數(shù)達重度污染。19日夜間-20日白天，我市氣象擴散條件有一定好轉，但空氣質(zhì)量仍維持在輕度污染。顆粒物激光雷達的探測結果，進一步驗證了此次污染過程，自18日午后起，顆粒物消光系數(shù)呈現(xiàn)顯著增大趨勢，顆粒物累積趨勢明顯。

2.2 污染氣象條件分析

12月上旬以來，受降水和冷空氣過程的共同影響，上旬和中旬前期的空氣質(zhì)量總體都維持在優(yōu)良水平。15日左右以來，上一輪冷空氣的影響基本結束，我市高空500hPa轉為西北風，中低層為反氣旋環(huán)流控制，地面處于均壓場控制，天氣轉好，氣溫回升，早上有霧，氣象擴散條件開始轉差，PM2.5等污染物開始出現(xiàn)累積;18日-19日，我市各地轉為陰天天氣，地面熱力湍流進一步減弱，近地面集中出現(xiàn)逆溫、小風、大霧、高濕等不利氣象條件，氣象擴散條件進一步轉差，PM2.5濃度進一步明顯上升;18日夜間，主城區(qū)實時空氣質(zhì)量開始出現(xiàn)中度污染，并呈現(xiàn)持續(xù)累積污染態(tài)勢。19日夜間-20日白天，我市擴散條件略微好轉，AQI指數(shù)有所下降，但仍維持在輕度污染水平。

2.3 顆粒物化學組分分析

此次污染過程中，影響空氣質(zhì)量的首要污染物為PM2.5。根據(jù)水溶性化學組分實時在線監(jiān)測分析顯示，PM2.5水溶性組分主要以硝酸根、硫酸根、銨根等二次無機鹽（SNA）為主，占比達92.1%，對PM2.5濃度貢獻也超過50%;SNA主要來自SO2、NOX、NH3等氣態(tài)前體物的二次轉化，反映了二次復合污染較為嚴重的實際情況。污染時段氣溶膠中水溶性離子總質(zhì)量濃度（70.51±17.79）μg/m3，較清潔時段（35.15±8.74）μg/m3，增加了近1倍。氣溶膠中Cl-、NH4+、NO3-、SO42-、K+在污染時段濃度較清潔時段分別高出1.17、0.96、0.89、1.24、0.81倍，其中Cl-、K+都是指征燃燒的示蹤物，說明污染時段存在燃燒行為;而二次生成產(chǎn)物NH4+、NO3-、SO42-的濃度增長較大，且一次排放物Ca2+、Mg2+離子濃度變化不大，說明此次污染過程中，受持續(xù)靜穩(wěn)和高濕天氣的影響，顆粒物的二次生成轉化作用較為明顯。另外，NO3-/ SO42-比值可反映移動源與固定源對PM2.5濃度貢獻的相對占比，污染過程中NO3-/ SO42-比值遠高于1，反映了移動源對PM2.5污染的貢獻。所以本次污染PM2.5最主要的來源是污染物的二次轉化、移動源與生物質(zhì)燃燒源。

2.4 后向軌跡分析

利用美國NOAA的Hysplit后向軌跡模式，模擬污染時段到達重慶市城區(qū)過去48h的氣團軌跡路線。48h內(nèi)，氣團軌跡來自偏東偏北方向，途徑墊江、涪陵、長壽等區(qū)縣到達主城，說明48h內(nèi)長距離輸送對重慶市的影響較弱，更多的是來自重慶市境內(nèi)影響，本次污染以主城區(qū)本地排放累積以及二次轉換為主。

3 結論

重慶市PM2.5濃度月變化呈現(xiàn)“秋冬高、春夏低”的變化特征，超標天數(shù)主要集中在1月、12月和2月。2018年12月15-20日污染過程分析表明，受逆溫、小風、大霧等區(qū)域持續(xù)不利氣象擴散條件的影響，區(qū)域整體污染形勢嚴峻，導致污染物持續(xù)快速累積。長時間的高濕靜穩(wěn)天氣促進了顆粒物的二次轉化和吸濕增長，使顆粒物中硝酸根、氨根等二次粒子比重增大。污染過程中PM2.5最主要的來源是污染物的二次轉化、移動源與生物質(zhì)燃燒源。

參考文獻

[1]王占山，劉保獻，魏強，等.北京市PM2.5二次水溶性無機離子變化特征[J].環(huán)境工程，2016，34（04）：105-109.

[2]王傳達，周穎，程水源，等.北京、石家莊2017—2018年PM2.5與SNA組分特征及典型重污染分析[J].環(huán)境科學學報，2020，40（04）：1340-1350.

[3]王濤，何浩奇，夏忠歡，等.2015年南京市PM2.5與PM10的污染特征[J].環(huán)境工程學報， 2017，11（11）：5978-5985.

[4]高曉榮，鄧雪嬌，譚浩波，等.廣東四大區(qū)域污染過程特征與影響天氣型分析[J].環(huán)境科學學報，2018，38（05）：1708-1716.

[5]黃俊，王超群，周寶琴，等.廣州PM2.5污染特征及與氣象因子的關系分析[J].環(huán)境污染與防治，2020，42（02）：176-181.

[6]王珊，廖婷婷，王莉莉，等.西安一次霾重污染過程大氣環(huán)境特征及氣象條件影響分析[J].環(huán)境科學學報，2015，35（11）：3452-3462.

收稿日期：2020-08-04

作者簡介：劉姣姣（1982-），女，漢族，碩士研究生，高級工程師，研究方向為大氣環(huán)境監(jiān)測及預報。