2020年東北地區沿海城市典型臭氧污染過程分析

王琳琳

(遼寧省大連生態環境監測中心，遼寧 大連 116021)

1 引言

2020年6月16～22日遼寧省經歷了一次輕度到重度污染的典型臭氧污染過程。主要原因是全省擴散條件不利，溫度持續較高，沿海城市同時受到海陸風的影響。其中6月17日撫順重度污染，沈陽、鐵嶺、阜新、營口和盤錦中度污染，除丹東外其余7個城市輕度污染。6月20日，大連、撫順、沈陽、阜新和鞍山中度污染，除丹東外其余8個城市輕度污染。6月21日，阜新、朝陽、鐵嶺和沈陽中度污染，除丹東和大連外其余8個城市輕度污染[1]。2020年臭氧污染過程中全省城市空氣質量等級排名見表1。

表1 2020年臭氧污染過程全省城市空氣質量等級排名

(2)監測數據來源于省內國控空氣自動監測點位采集，各地區監測點位數量見表1，布設見圖1。研究用數據為全省內所有國控空氣自動監測點位采集，審核上報至國家城市環境[2,3]空氣質量監測網空氣質量監測數據

2 污染趨勢

污染變化趨勢[4]：6月16日，全省天氣以晴-多云為主，風速較低，本地擴散條件不利。6月17日，全省主導風向南—西南微風，氣壓場弱，擴散條件不利，溫度居高，臭氧本地沉積，全省臭氧濃度急劇升高，臭氧污染席卷全省，遼東北和營口中度污染，撫順重度污染，全省只有丹東達標；6月18日，全省主導風向北—東北風，天氣以陰為主，太陽輻射降低，氣象條件擴散有力，全省臭氧急劇降低，只有本溪輕度污染；6月19日，全省天氣晴天高熱、風速極低，靜穩天氣導致本地生成大量臭氧且擴散不利，遼西地區和大連、本溪輕度污染[5]；6月20日，全省依舊晴天高熱的天氣下，本地繼續生成大量臭氧，加之主導風向南—西南和風可能帶來京津冀和山東傳輸污染，導致遼中主要城市中度污染，其余大部分城市輕度污染；6月21日，全省天氣以多云為主，多云天氣，氣溫有所降低，本地臭氧生成減弱，主導風向南—西南和風，可能存在省內的污染傳輸作用，污染帶北移至遼北地區，且污染程度有所減輕，遼南地區臭氧急劇轉好，大連直接由中度污染轉為良；6月22日，全省天氣以多云—陰為主，南—西南和風，氣溫繼續降低，擴散條件有利，全省臭氧濃度全面降低，遼北的臭氧污染范圍繼續縮小，此次典型全省臭氧污染過程結束[6]。

3 臭氧濃度變化

臭氧日變化隨光照強度的呈現正弦波動變化趨勢[7]，2020年全省臭氧污染過程顯示，在正常臭氧日增長回落的趨勢下，6月17日重污染日，臭氧濃度一日內升高和回落的速率均極大，6月20～21日中度污染日，臭氧的波動范圍小，濃度居高不下。2020年全省臭氧污染過程臭氧濃度小時變化趨勢見圖1。2020年污染過程全省及沿海城市臭氧日均值變化情況見圖2。

4 氣象條件分析

6月20日的8：00和20：00，遼寧省所處位置的流型均為平直，擴散條件不利?？傮w來看，污染日的氣壓場均較弱，且風速較小[8]。污染較嚴重的17、20、21日，全省天氣以晴—多云為主，氣溫持續高熱，本地易生成大量臭氧，同時氣壓場弱，主導風向南—西南微風，擴散條件不利，同時容易帶來京津冀和山東的污染傳輸[9]。6月20日氣象條件見圖3。2020年全省污染過程氣象條件統計見表2。6月17、20、21日臭氧濃度與風向風速疊加見圖4。

圖1 2020年全省臭氧污染過程臭氧濃度小時變化

圖2 2020年臭氧污染過程全省及沿海城市臭氧日濃度統計情況

5 周邊區域污染形勢

6月16日，京津冀和山東省已經出現大面積輕度污染和中度污染，此時遼寧省空氣質量以良為主。6月17日，京津冀和山東省空氣質量已經好轉，以良為主，遼寧省主導風向南—西南風，風速較小，空氣質量急劇下降，從輕度污染—重度污染。6月18日，遼寧省主導風向為北—東北風，空氣質量有所好轉，以良為主，此時汾渭及京津冀地區又開始了新一輪的臭氧污染，以輕度污染為主。6月19日，華北地區污染范圍擴大，山東省空氣質量以輕度—中度污染為主，遼寧省本地無高頻次主導風向，且風速較小，空氣質量以良—輕度污染為主，京津冀北部以輕度污染—中度污染為主，京津冀南部以良-輕度污染為主。6月20日，遼寧省主導風向為南—西南風，污染半徑繼續擴大至整個華北地區及膠東、遼東半島，且程度加深，遼寧省和山東省空氣質量以輕度污染-中度污染為主，京津冀以輕度污染為主。6月21日，山東半島污染緩解，空氣質量以良—輕度污染為主，其他地區持續污染，遼寧省主導風向為南—西南風，風速有所增大，污染帶略微北移，南部空氣質量轉為良。6月22日，伴隨污染的范圍減少，污染程度削弱，此時污染過程結束，遼寧省空氣質量以良為主[10]。

圖3 2020年6月20日500hPa、850hPa、地面等壓線

圖4 6月17、20、21日臭氧濃度和風向風速疊加

表2 2020年全省污染過程氣象條件

6 海陸風影響分析

以6月19～20日為例，選取沿海城市及典型內陸城市沈陽和本溪，臭氧小時濃度變化情況見圖5。

分析2020年全省臭氧污染過程發現，沿海城市清晨至午后臭氧濃度升高的趨勢與內陸地區大致相同，但是午后至次日清晨臭氧濃度回落的趨勢與內陸地區明顯不同，表現為沿海城市臭氧濃度回落的速度比內陸地區慢，濃度居高不降，并且在夜間凌晨左右經常會有臭氧濃度突然升高數小時再繼續回落的情況發生，造成這樣現象的主要原因是沿海地區收到海陸風的影響，在白天臭氧在溫度較高的陸地城區生成，而后隨著上升氣流到達一定高度被輸送至海洋。然而經過一整個白天，海洋上的臭氧并未經消耗而減少，夜間會隨著海陸風輸送到溫度較低的陸地下沉，導致沿海地區夜間臭氧濃度上升。

7 結論

(1)此次臭氧污染遍及全省，持續時間長，分布廣，程度為輕度—重度污染。

(2)臭氧日濃度在污染日的波動或迅速升高和回落，或居高不降。

(3)污染日的氣象條件或利于臭氧生成或不利于臭氧的擴散。

(4)周邊區域可能存在區域傳輸。

(5)沿海城市夜間臭氧濃度受海陸風影響較大。