2020年沈陽市春節期間重污染過程分析

摘要：對2020年春節期間重污染的污染過程、氣象條件、污染來源和燃放煙花爆竹的貢獻率進行分析，結果表明：（1）高空暖脊引起的溫度升高和近地面長白山小高壓形成的靜穩天氣是導致此次重污染過程的主要不利氣象條件。（2）污染快速增長期主要排放源是燃放煙花爆竹，且對PM2.5濃度的貢獻率超過了50%。

關鍵詞：沈陽市;2020春節;重污染

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）10-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.10.033

Abstract：The pollution process， meteorological conditions， pollution sources and the contribution rate of fireworks and firecrackers during the Spring Festival in 2020 are analyzed. The results show that： （1） the temperature rise caused by the warm ridge at high altitude and the static weather formed by the small high pressure in Changbai Mountain near the ground are the main adverse meteorological conditions leading to the heavy pollution process. （2） During the period of rapid growth of pollution， the main emission source was fireworks， which contributed more than 50% to PM2.5 concentration.

Key words：Shenyang;2020 Spring Festival;Heavy pollution

中國農歷春節是中華民族的傳統節日，春節期間工業源和交通源的污染物排放量急劇減少，但燃放煙花爆竹的習俗一直存在。燃放煙花爆竹會釋放大量二氧化硫、重金屬、顆粒物及有毒有機物，造成短時嚴重空氣污染。趙素平等[1]研究發現2011年春節期間蘭州市煙花爆竹燃放對春節期間顆粒物濃度具有不同程度的影響。

通過對2020年春節期間重污染的污染過程、氣象條件、污染來源和燃放煙花爆竹的貢獻率進行分析，以期能為改善沈陽市環境空氣質量和開展大氣污染防治工作提供有效的理論支撐。

1 分析方法

1.1 監測時間

2020年春節假期是2020年1月24日—2月2日，燃放煙花爆竹最多是在除夕夜，結合除夕夜前后空氣質量狀況，重點研究1月24日—1月29日的重污染過程。

1.2 數據來源

常規六參數細顆粒物（PM2.5）、可吸入顆粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、臭氧（O3）和一氧化碳（CO）數據來自于遼寧省沈陽生態環境監測中心，離子組分和有機碳元素碳數據來自于沈陽市大氣復合污染立體監測平臺，氣象數據采用沈陽市氣象臺公布的數據。

2 污染過程分析

2.1 污染過程概述

1月24日（除夕）20時起—1月29日（初五）13時，沈陽市經歷了連續114h輕度污染及以上污染過程，重度污染達到58h。1月25日1時—3時環境空氣質量指數達到峰值（環境空氣質量指數 Air Quality Index 簡稱AQI為500），并持續3h。

2.2 污染物濃度變化分析

污染過程前期（1月24日0時—19時），環境空氣質量一直處于優良。20時開始進入污染快速增長期，PM2.5、PM10、SO2和NO2濃度快速增長并陸續達到峰值，PM2.5于25日2時達到峰值（534ug/m3），PM10比PM2.5早1h達到峰值（705ug/m3） ，分別是污染過程前期小時濃度平均值的17.2倍和18.4倍;SO2于25日1時達到峰值（157ug/m3），NO2比SO2早1個小時達到峰值（57ug/m3） ，分別是污染過程前期小時濃度平均值的2.4倍和10.8倍，污染快速增長期PM2.5增長的最多，NO2增長的最少。污染物濃度達到峰值以后并沒有快速下降，而是維持了3h才開始緩慢下降，然后進入污染持續期。27日20時，污染物濃度又開始緩慢上升，重度污染再次形成，并持續14h，然后一直維持在輕度污染以上，29日14時污染物濃度開始快速下降，整個污染過程結束。

3 氣象條件分析

氣象條件對污染物的擴散、積累和稀釋具有重要的作用[3]，對一定地區氣象條件的不同，導致污染擴散、傳輸和轉化的速率不同。

3.1 氣象狀況概述

2020年春節期間沈陽市氣溫變化較大，受高空暖脊影響，1月25日開始升溫，1月27日地面最高氣溫達到了2.3℃，1月28日夜間再次受冷空氣影響，開始降溫，1月29日午后空氣質量迅速轉好。

春節假期前期（1月25日—27日）地面天氣系統主要是長白山小高壓，此天氣系統形成時，大氣層結比較穩定，擴散輸送能力較弱，不利于污染物的擴散[4]。1月28日轉為低壓后高壓前，上午濕度很大，有利于顆粒物的吸濕增長，導致再次出現重度污染。后期（1月29日）隨著高壓系統前移，地面轉為西北風，且風速加大，空氣質量隨之轉好。

3.2 氣象要素分析

污染前期，白天氣溫較高，濕度小，地面風速大于3 m/s，垂直和水平擴散條件較好，污染物濃度較低。進入污染快速增長期后，濕度增加，溫度降低，風速減小，地面風速降至1m/s，大氣層結穩定，垂直和水平擴散條件不利，加上除夕夜集中燃放煙花爆竹，污染物濃度迅速上升。進入污染消散期后，地面風速逐漸加大，小時最大風速在5 m/s，氣溫下降明顯，穩定的大氣層結被破壞，污染物濃度迅速下降。

4 污染來源分析

4.1 污染快速增長期來源分析

污染快速增長期（1月24日20時至25日2 時） ，PM2.5中鉀離子、硫酸根離子和氯離子濃度出現快速增長，且與PM2.5濃度的增長趨勢呈現一致性。鉀離子、硫酸根離子和氯離子濃度在25日出現了兩個峰值，分別是25日1時和25日5時，正好與市民在除夕夜集中燃放煙花爆竹的習俗時間相吻合。煙花爆竹的主要成分為硫黃、木炭粉、硝酸鉀、氯甲酸、鎂粉等，燃放時不僅會導致大氣中顆粒物濃度升高，還使得PM2.5中水溶性無機離子濃度也同步升高[4]。通過上述分析發現，集中燃放煙花爆竹導致了污染物濃度的快速增長。

4.2 污染持續期來源分析

污染持續期（ 25日3時—27日20時） ，PM2.5中鉀離子、硝酸根離子、硫酸根離子和氯離子濃度比污染快速增長期濃度下降很大，但仍處于較高的水平，且與PM2.5濃度的增長趨勢呈現一致性。

PM2.5中有機碳和無機碳濃度自快速增長期上升后一直保持在較高濃度，二者相關系數降為0.9295，二者的同源性與快速增長期相比有一定的降低。污染持續期馬路上除特種車輛外其他機動車很少，因此，污染的主要來源應該為燃煤，其次是煙花爆竹燃放。

5 煙花爆竹燃放貢獻率分析

王哲等基于北京市空氣質量自動監測系統常規污染物監測數據，發展了一種評估煙花爆竹燃放對大氣PM2.5影響的新方法，定量估算了除夕夜、元宵節夜間煙花爆竹燃放對北京市大氣PM2.5的影響[5]。利用文中提供的方法對污染快速增長期燃放煙花爆竹的貢獻率進行了初步計算。結果表明，貢獻率超過了50%，污染物濃度處于峰值時貢獻率高達80.5%，可見快速增長期的污染來源主要是燃放煙花爆竹。

6 結論

（1）高空暖脊引起的溫度升高和近地面長白山小高壓形成的靜穩天氣是導致此次重污染過程的主要不利氣象條件。（2）污染快速增長期主要排放源是燃放煙花爆竹，且對PM2.5濃度的貢獻率超過了50%。污染持續期排放來源主要為燃煤，其次是煙花爆竹燃放。因此，春節期間對燃放煙花爆竹實施區域限制是很有必要的。

參考文獻

[1]趙素平，余曄，何建軍，等.蘭州市2011年春節期間顆粒物濃度及其譜分布特征[J].中國環境科學，2012，32（11）：1939-1947.

[2]曹鈺，馬井會，許建明，等.上海地區一次典型空氣污染過程分析[J].氣象與環境學報，2016，32（1）：16-24.

[3]馬雁軍，劉寧薇，王揚鋒.遼寧中部城市群大氣污染分布及典型重污染的成因[J].城市環境與城市生態，2006，19（6）：32-35.

[4]徐敬，丁國安，顏鵬，等.燃放煙花爆竹對北京城區氣溶膠細粒子的影響[J].安全與環境學報，2006，6（5）：79-82.

[5]王哲，王自發，鄭海濤，等.一種評估煙花爆竹燃放對大氣PM2.5影響的新方法[J].中國環境監測，2014，30（3）：31-36.

收稿日期：2020-07-18

作者簡介：任萬輝（1977-），男，漢族，碩士，高級工程師，研究方向為環境空氣質量監測和預測。