遼陽市典型重污染過程特征及成因分析

蘇璇 楊薇薇

（1.遼寧省遼陽生態環境監測中心，遼寧遼陽 111000；2.遼寧省營口生態環境監測中心，遼寧營口 115000）

1 引言

隨著經濟發展和城市化建設進程的加快，人類活動規模不斷擴大，大氣污染問題頻繁發生，尤其在以重工業為主的東北地區，秋冬季節已成為重污染頻發時段，對人體健康造成極大威脅［1］。遼陽市地處遼東半島中部城市群，北臨沈陽、南部接壤鞍山，位于遼寧省中部污染傳輸帶。近年來，隨著區域聯防聯控、城市群大氣污染防治工作力度加大，遼陽市重污染天氣頻次逐漸下降，PM2.5濃度整體呈現下降趨勢，但在每年1 月仍會發生重污染天氣，且逐漸形成更加復雜的新型區域復合型污染［2］，需對多種污染源進行聯合控制［3］，環境空氣質量治理壓力較大。同時研究表明，近地面逆溫層結、地面高濕靜穩等氣象因素有利于污染物累積［4-5］，疊加本地冬季排放源更易造成重污染［6-7］。因此探究遼陽市重污染天氣污染特征及其原因，對遼寧省中部城市群大氣污染治理具有非常重要的意義［8］。

2 研究數據

本文運用遼陽市4 個國控氣站及3 個省控氣站2021 年1 月監測數據進行分析，點位分別為遼陽市宏偉區、新華園、濱河路、鐵西工業園，燈塔市生態環境局，遼陽縣氣象局，弓長嶺區。氣象數據由遼陽市氣象局提供。

3 污染時空特征

從日AQI 上看，遼陽市連續6 d 空氣質量等級不達標，其中，嚴重污染1 d，重度污染3 d，輕度污染2 d。從污染時長上看，2021 年1 月22 日11：00 至27日12：00 累計嚴重污染32 h，重度污染58 h，中度污染16 h，輕度污染11 h。

遼陽市此次污染過程變化趨勢見圖1。從2021年1 月22 日開始，污染物濃度逐步攀升，至22 日23：00 達到重度污染，24 日13：00 污染物濃度短暫降低，22：00 再次達到重度污染，從25 日17：00 開始污染物濃度突增達到嚴重污染，并持續到26 日23：00，27 日13：00 此次污染過程結束。

圖1 2021 年1 月22—28 日遼陽市AQI 變化趨勢

此次污染過程首要污染物為PM2.5，遼陽市分布在各縣市區的7 個監測點位PM2.5濃度變化趨勢基本同步，從2021 年1 月23 日開始進入污染物累積階段，污染物濃度開始緩慢上升；23 日深夜至24 日凌晨鐵西工業園和新華園點位達到峰值并出現“爆表”，重污染進入持續階段，24 日午間污染物濃度有所降低，但夜間重新開始累積，25 日午后，污染物濃度突增，并持續至26 日；27 日午后擴散條件轉好，污染進入顯著減弱階段，此次污染過程結束，變化趨勢見圖2。

圖2 2021 年1 月22—27 日遼陽市3 個監測點位PM2.5 變化趨勢

從各點位濃度轉折點來看，遼陽市7 個監測點位呈現先南部（宏偉區、新華園、遼陽縣）、中部（濱河路、鐵西工業園），后北部（燈塔市）、東南部（弓長嶺）的特點。

從各監測點位污染物PM2.5濃度來看，鐵西工業園＞燈塔市＞遼陽縣＝濱河路＞新華園＞宏偉區＞弓長嶺，距離工業區和農村面源及居民聚集區較近的子站污染物均值較高。遼陽市2021 年1 月1—21 日PM2.5濃度均值為40 μg/m3，經過此次污染后，2021年1 月1—27 日PM2.5濃度均值為71 μg/m3，上升了31 μg/m3。

此次污染過程中，2021 年1 月23—27 日污染程度最重，通過遼陽市2021 年1 月23—26 日PM2.5濃度折線圖（見圖3）可知，太子河區、燈塔市、遼陽縣、白塔區污染物濃度明顯高于其余3 個區，與遼陽市工業企業分布、居民聚集區分布情況相符。

圖3 2021 年1 月23—26 日遼陽市PM2.5 濃度折線圖

4 污染成因分析

4.1 自然因素

遼陽市地形整體西北側低、東南高，當出現西風、西北風時，污染物易在山前積聚，造成較嚴重污染。此次污染過程中，遼陽市氣象條件極為不利，冷空氣總體偏弱，溫度偏高，持續大范圍靜穩、高濕天氣，地面風速總體低于1.5 m/s，相對濕度總體高于75%，大氣污染擴散條件持續不利。

（1）水平擴散條件極差。2021 年1 月22—27日，遼陽市主導風向以東風和東南風為主，平均風速總體低于1.5 m/s，甚至部分時段風速為0 m/s，地面極度靜穩，水平擴散條件極其不利，詳見圖4。

圖4 2021 年1 月22—27 日遼陽市10 min 平均風速

（2）垂直擴散條件受限。此次污染過程中，遼陽市高空混合層較低，隨著氣溫升高，易產生逆溫，阻礙近地面空氣的上升運動，不利于大氣污染物的垂直稀釋擴散。

（3）空氣中相對濕度迅速增大。2021 年1 月22—27 日，遼陽市總體相對濕度高于75%，部分時段高于90%，吸濕增長導致污染物濃度持續升高。25 日21：00 至26 日06：00，遼陽市出現降雪，雪前濕度增加，污染物吸濕增長情況加劇。遼陽市相對濕度變化情況見圖5。

圖5 2021 年1 月22—27 日遼陽市相對濕度

4.2 污染源排放

經現場調查和收集相關材料，遼陽市污染源主要有工業排放源、城市生活源（道路交通源、生物質燃燒源）、散燒煤等，在不利氣象條件疊加下，污染氣團形成后難以消散，導致遼陽市出現重度及以上污染過程。

4.2.1 工業企業排放

根據遼陽市污染濃度空間分布情況可知，此次污染過程中，污染較重的太子河區、燈塔市、遼陽縣均為遼陽市工業源聚集區域，分布著遼陽市制造業、軋鋼廠、化工企業等大量重工業企業，連續不斷的源排放累積，使短時間內污染物形成大量污染氣團，即便啟動應急預案減少了排放，但在不利氣象條件下污染氣團難以消散，同時吸濕增長導致污染物濃度居高不下。

4.2.2 城市生活源

遼陽市汽車保有量較大，且7 個空氣質量監測站周邊都有主干道。交通高峰特別是疊加雨雪天氣，導致道路擁堵，各種車輛均處于怠速或低速行駛狀態，加劇了機動車尾氣排放污染。根據污染源分布情況可知，污染濃度較高的縣市區，均地處遼陽市工業聚集區和居民生活聚集區，工業聚集區內大型柴油車眾多，居民聚集區內小型機動車較多，其中鐵西工業園站點周邊有兩個高速口，是出入遼陽市的交通樞紐。

此次污染過程中，祭祀燒紙造成的污染貢獻不可忽視，夜間擴散條件極端不利時，集中大量的燒紙導致污染物濃度激增，污染物濃度不斷累積，位于居民聚集區中的新華園點位受影響最重。

4.2.3 散燒煤

根據近3 年空氣質量變化趨勢的分析，冬季取暖期也是每年污染最嚴重的時期，集中在每年的12月—次年3 月。遼陽市雖然全力推進煤改氣工作，但城郊地區仍散布著大量靠小鍋爐取暖和生活的平房及“小作坊”，進入采暖期后煤煙排放量激增，且排放時間集中，短時間內排放量較大，在不利氣象條件下，極易形成污染氣團。

道西莊村點位為遼陽市農村源監測點，對比鐵西工業園和道西莊村兩個監測點位，PM2.5濃度變化趨勢一致，雖然峰值濃度鐵西工業園點位高于道西莊村點位，但是在早晚居民集中燒爐子的時段，2021年1 月22—27 日道西莊村濃度略高于鐵西工業園點位。同時對比CO 監測數據，道西莊村點位CO 濃度總體高于鐵西工業園點位，說明此次污染散燒煤是主要污染源之一。道西莊村與鐵西工業園點位PM2.5，CO 變化趨勢見圖6。

圖6 2021 年1 月22—27 日道西莊村與鐵西工業園點位PM2.5，CO 變化趨勢

5 結語

（1）隨著大氣污染防治工作力度加強，遼陽市重污染天氣頻次逐漸下降，PM2.5濃度整體呈現下降趨勢，但在每年1 月仍會發生重污染天氣情況。

（2）遼陽市地形整體西北側低、東南高，當出現西風、西北風時，污染物易在山前積聚，疊加高濕靜穩天氣，垂直及水平擴散條件均較差時，易造成較重污染。

（3）經現場調查和收集相關材料，遼陽市污染源主要有工業排放源、城市生活源（道路交通源、生物質燃燒源）、散燒煤等，在不利氣象條件疊加下，污染氣團形成后難以消散，導致遼陽市出現重度及以上污染過程。