撫順市一次重度污染天氣成因分析及污染減排效果評估

閆家鵬

（遼寧省撫順生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧撫順 113006）

目前，全國大氣重度污染過程出現(xiàn)的頻次在逐年遞減，大氣污染范圍從局地?cái)U(kuò)大至區(qū)域，并發(fā)展為城市和區(qū)域污染同時(shí)存在的復(fù)合型污染。污染物在城市間的傳輸作用越來越明顯，影響越來越深，大氣污染減排控制和管理將面臨的重要挑戰(zhàn)。我國的長江三角洲及京津冀等城市群進(jìn)行了大量的大氣污染成因分析、重度污染天氣減排效果評估工作，并取得了較大成效，但針對東北地區(qū)的大氣污染成因分析及減排防控效果評估的研究較少。

撫順市將重度污染預(yù)警納入城市地方政府突發(fā)事件應(yīng)急管理體系，開展重度污染天氣成因分析、預(yù)警污染減排效果評估工作較為必要。

受不利氣象條件影響，2021年2月9～13日，全省出現(xiàn)中度到重度污染過程，省、市政府及時(shí)啟動預(yù)警，避免了各城市出現(xiàn)大范圍中度、重污染，撫順市未出現(xiàn)重度以上污染天氣。預(yù)警期間，撫順市出現(xiàn)了中度污染天氣，全市PM2.5年均值由污染過程前的68 μg/m3上升至70 μg/m3，同比下降了25.0%，直至2月14日2：00，本次污染過程結(jié)束。本次研究利用國控點(diǎn)位空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象觀測數(shù)據(jù)、重點(diǎn)企業(yè)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，對本次重污染天氣預(yù)警過程成因及污染減排效果評估分析。

1 數(shù)據(jù)與方法

本研究污染物觀測數(shù)據(jù)來源于中國環(huán)境監(jiān)測總站，包含6項(xiàng)常規(guī)污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3的小時(shí)觀測數(shù)據(jù)。

1.1 污染狀況

分析日AQI，撫順市3 d空氣質(zhì)量等級不達(dá)標(biāo)，中度污染1 d，輕度污染2 d。2021年2月11日23：00～2月12日11：00，受煙花爆竹燃放影響，我市城區(qū)空氣質(zhì)量出現(xiàn)中度到重度污染過程。

12：00達(dá)到全市PM2.5小時(shí)濃度峰值，為318 μg/m3。分析重度以上污染時(shí)長，累計(jì)出現(xiàn)8 h重度以上污染（嚴(yán)重污染2 h），與去年同比重度以上污染時(shí)段減少2 h，嚴(yán)重污染時(shí)段減少3 h。

2月11日22：00～2月12日10：00，我市PM2.5小時(shí)平均濃度187 μg/m3，與去年同期相比下降了22.1%。

2021年2月10～13日，撫順市的PM2.5濃度變化曲線如圖1所示。

圖1 2月10日～13日撫順市PM2.5濃度變化曲線

1.2 污染特征分析

2月11日22：00～12日10：00，分析各國控點(diǎn)位變化曲線，11日22：00，各點(diǎn)位PM2.5濃度均開始升高，6個國控點(diǎn)位出現(xiàn)極值的時(shí)序呈現(xiàn)中部（順城區(qū)、新?lián)釁^(qū)）先出現(xiàn)突升高值、西部（望花區(qū)）和東部（東洲區(qū)）其次、沈撫新城和大伙房水庫最后的特點(diǎn)。煙花爆竹燃放量造成各點(diǎn)位出現(xiàn)污染物峰值存在時(shí)間差，沈撫新城和大伙房水庫距離城市污染區(qū)域較遠(yuǎn)，擴(kuò)散過程較緩慢，出現(xiàn)峰值時(shí)段較晚。

2021年2月份，撫順市各國控點(diǎn)位的PM2.5濃度變化曲線如圖2所示。

圖2 2月?lián)犴樖懈鲊攸c(diǎn)位PM2.5濃度變化曲線

各國控各子站污染物PM2.5濃度：順城區(qū)>新?lián)釁^(qū)>望花區(qū)>東洲區(qū)>沈撫新城>大伙房水庫，距離工業(yè)區(qū)和城區(qū)內(nèi)人員活動較為密集，燃放煙花爆竹量較大區(qū)域，距離較近的子站污染物日均值較高。

1.3 重污染天氣預(yù)警響應(yīng)情況

省撫順中心與省中心、撫順市氣象臺進(jìn)行會商研判，于2月8日12：00發(fā)布大氣污染過程提示信息，提示相關(guān)管理部門2月10～13日撫順市擴(kuò)散條件較為不利，易出現(xiàn)中度、重度污染過程，2月11日（除夕）夜間煙花爆竹燃放污染，可能出現(xiàn)重度至嚴(yán)重污染時(shí)段。為了進(jìn)一步做好重污染天氣應(yīng)對工作，2月9日8：00啟動全省重污染天氣橙色預(yù)警，撫順市于2月9日9時(shí)啟動重污染天氣橙色預(yù)警Ⅱ響應(yīng)。2月14日9時(shí)重污染天氣橙色預(yù)警解除。

1.4 成因分析

（1）自然因素。

①地理因素。

撫順地形特點(diǎn)東西長、南北窄，為帶狀城市，且處在低山丘陵地帶，主城區(qū)市區(qū)位于撫順西部渾河河谷沖積平原上，平均海拔為65～99 m，呈東西走向，南北為山地，渾河由東至西將市區(qū)分割成南北兩部分，南北擴(kuò)散條件較差。

②氣象因素。

不利的氣象條件是導(dǎo)致本次重污染天氣的外在因素，水平擴(kuò)散條件極差。2月10～13日，撫順市處于低壓弱氣壓場控制，污染物極易匯聚。主導(dǎo)風(fēng)向西風(fēng)，11日夜間～13日地面風(fēng)速均在2 m/s以下，平均風(fēng)速為1.6 m/s，靜穩(wěn)特征明顯，水平擴(kuò)散條件差。

③垂直擴(kuò)散條件受限。

2月12～13日，撫順市早晚時(shí)段易出現(xiàn)逆溫，尤其是近地面逆溫強(qiáng)度較高，使大氣邊界層高度下降，大氣容量減小，阻礙近地面空氣的垂直向上運(yùn)動，限制了污染物的擴(kuò)散，加劇空氣污染。

④氣溫高，近地面相對濕度大。

2月11～13日午前時(shí)段，撫順市氣溫持續(xù)回升，積雪融化，近地面空氣相對濕度逐漸升高，2月12日白天，日均相對濕度超過60%，有利于SO2、NOx等氣態(tài)污染物向顆粒物二次組分轉(zhuǎn)化。顆粒物吸濕助長作用更顯著，空氣相對濕度和PM2.5濃度的變化趨勢基本一致。2月13～14日撫順地區(qū)出現(xiàn)雨夾雪轉(zhuǎn)小雪，雨雪過后，由于輻射降溫作用出現(xiàn)4～6 ℃降溫，地面轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，風(fēng)力4～6級，濕清作用顯著。撫順市在14日2：00空氣質(zhì)量由輕度污染降到良好，此次污染過程結(jié)束。

2月10～13日污染期間撫順市風(fēng)玫瑰圖如圖3所示。

圖3 2月10日～13日污染期間撫順市風(fēng)玫瑰圖

（2）污染源排放。

春節(jié)期間，交通運(yùn)輸、建筑施工等生產(chǎn)活動相對減少，部分工業(yè)企業(yè)停工，社會污染物排放量較以往有所減少。火力發(fā)電及鋼鐵、焦化、有色、石化、煤化工等行業(yè)，因生產(chǎn)特性、工藝裝備等均須連續(xù)生產(chǎn)，以上行業(yè)污染排放量較大，重污染行業(yè)排放量仍在高位。工業(yè)排放、煙花爆竹燃放、冬季采暖排放量是此次污染的主要原因。

①重點(diǎn)企業(yè)大氣污染排放影響。

以2月8～13日污染源在線數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，撫順市涉氣聯(lián)網(wǎng)企業(yè)共32家，有數(shù)據(jù)上傳的共25家。選擇2021年2月8日排放量作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)合排放因子計(jì)算分析得出，煙塵排放量計(jì)算總減排量（以下簡稱總減排量）為6 129.4 kg，日均環(huán)比（2月8日）下降28.04%；二氧化硫總減排量12 890.48 kg，日均環(huán)比下降35.63%；氮氧化物總減排總量12 675.26 kg，日均環(huán)比下降18.32%。由環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，此次預(yù)警應(yīng)急響應(yīng)提早發(fā)布，污染減排效果顯著。

2月9～13日企業(yè)減排數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示，企業(yè)減排環(huán)比（8日）統(tǒng)計(jì)如圖4所示。

圖4 企業(yè)減排環(huán)比（8日）統(tǒng)計(jì)圖

表1 2月9～13日企業(yè)減排數(shù)據(jù)匯總

②城區(qū)內(nèi)及周邊區(qū)域散煤燃燒污染嚴(yán)重。

順城區(qū)站點(diǎn)周邊、北面的城鄉(xiāng)接合部、新?lián)釁^(qū)站點(diǎn)周邊、東洲區(qū)煤都路沿線和望花區(qū)西部等多處區(qū)域的平房用戶，使用各類燃煤設(shè)施、農(nóng)村地區(qū)散煤型煤小爐具、生物質(zhì)等，總體排放量較大，對周邊環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。

2月9日16：00～2月10日11：00輕度污染期間，PM10和PM2.5均偏高，說明一次排放和二次轉(zhuǎn)化同時(shí)助推顆粒物濃度持續(xù)升高，對比分析CO監(jiān)測數(shù)據(jù)趨勢曲線，其主要來源應(yīng)為散煤燃燒。

③燃放煙花爆竹影響。

應(yīng)重視春節(jié)期間煙花爆竹燃放量，與去年同比略有下降，但在初一凌晨，我市有2個城區(qū)站點(diǎn)PM2.5瞬時(shí)濃度出現(xiàn)“爆表”情況。在極端不利氣象條件下，較高的污染物濃度滯留時(shí)間將延長，擴(kuò)散范圍逐漸增大。

2 結(jié)果與討論

2.1 減排效果評估

（1）研判準(zhǔn)確、提前預(yù)警、發(fā)布及時(shí)。

針對重污染天氣進(jìn)行預(yù)測，遼寧省撫順生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心與省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心、市氣象臺聯(lián)合會商研判準(zhǔn)確，對天氣形勢分析透徹，并提前發(fā)布提示信息。

在重污染天氣預(yù)警期間（尤其是春節(jié)假期）值班人員，應(yīng)安排24 h加班值守，每日開展聯(lián)合會商，分析研判污染趨勢，密切關(guān)注污染變化情況，為管理部門提供技術(shù)支撐。

分析重度污染天氣預(yù)警應(yīng)對情況，第二次預(yù)警啟動時(shí)間為2月9日8：00，啟動時(shí)間更早，空氣質(zhì)量改善作用更明顯。

（2）應(yīng)急減排力度大，削峰明顯。

在2月9～13日預(yù)警期間，全市25家涉氣重點(diǎn)在線監(jiān)控企業(yè)減排量顯著，與未啟動預(yù)警前的2月8日相比，煙（粉）塵和二氧化硫日均減排率在28%以上，氮氧化物日均減排率達(dá)到18.32%。按照預(yù)警方案，嚴(yán)格控制城區(qū)周邊露天焚燒秸稈、燃煤散燒等情況，嚴(yán)禁祭祀燒紙等應(yīng)急措施，減少本地點(diǎn)、面污染源排放。在本次污染過程城市日均空氣質(zhì)量以輕度污染為主，較預(yù)測預(yù)報(bào)結(jié)果減輕1～2個污染等級，充分說明本次應(yīng)對預(yù)警工作管控有力，削峰效果明顯。

2.2 存在問題

（1）預(yù)警啟動后各成員單位間缺少溝通與配合，聯(lián)動機(jī)制不完善。

（2）氣象要素及污染源要素資料有限，且未有效進(jìn)行結(jié)合，欠缺污染邊界層的預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，未構(gòu)建靜穩(wěn)天氣指數(shù)，預(yù)報(bào)模型演算結(jié)果偏差較大等問題。

2.3 建議及對策

（1）建議從高位推動，從城市發(fā)展規(guī)劃著手，徹底解決城中村、城鄉(xiāng)接合部采暖季面源污染問題。

（2）建議開展顆粒物動態(tài)源解析，摸清污染來源，為污染治理明確方向。

（3）建議將污染較重區(qū)域，施行燃放煙花爆竹管控措施，減少對城區(qū)總體空氣質(zhì)量的影響。

（4）建議實(shí)施一區(qū)一策，特別對污染相對較重的區(qū)域，實(shí)行早預(yù)判，提前采取有效管控措施，提前采取各項(xiàng)減排措施削減污染峰值。