邵穎慧

（運(yùn)城市環(huán)境保護(hù)局空港分局 山西運(yùn)城 044000）

2000年4月29日第九屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十五次會(huì)議通過中華人民共和國(guó)大氣污染防治法以來，大氣污染越來越被重視。運(yùn)城市不同月份霾出現(xiàn)的日數(shù)明顯不同。冬、秋、春三季運(yùn)城市空氣干燥，地面附近的灰塵、汽車尾氣難以擴(kuò)散或稀釋，容易導(dǎo)致灰霾天氣的出現(xiàn)?；姻彩且环N能見度低于10公里的大氣渾濁現(xiàn)象。經(jīng)過長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，運(yùn)城市大氣能見度一直呈現(xiàn)快速退化的趨勢(shì)，1957年至2005年間，運(yùn)城市能見度平均下降了10公里以上，并從市區(qū)逐漸向周圍快速蔓延，給人民的身體健康造成了非常大的影響。李克強(qiáng)總理在國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議上提出了一些要求，并且對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)的大氣污染防治工作給予了高度的評(píng)價(jià)，而且還部署了十條有效的應(yīng)對(duì)策略。

根據(jù)各級(jí)政府部門及環(huán)保部門的安排，運(yùn)城市于2003年起逐步安裝了環(huán)境空氣全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及氣象觀測(cè)系統(tǒng)，以此來有效監(jiān)測(cè)環(huán)境空氣質(zhì)量、氣象要素。2011將兩個(gè)子站監(jiān)測(cè)項(xiàng)目由三參數(shù)擴(kuò)至六參數(shù)，2012年將所子站監(jiān)測(cè)項(xiàng)目由三參數(shù)擴(kuò)至六參數(shù)，2013年實(shí)行環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)發(fā)布。以同步監(jiān)測(cè)為手段，對(duì)城區(qū)大氣環(huán)境污染情況進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)，以期通過該種方法，找到其中的變化規(guī)律，從而為做好空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)、及污染解析提供依據(jù)。

1 運(yùn)城市氣象狀況概述

1.1 布局與條件

對(duì)于運(yùn)城市區(qū)而言，就地理位置上來講，其地處黃河中游位置，東西北南四個(gè)方向上，分別于夏縣、永濟(jì)、萬榮與臨猗以及平與陸芮城相接壤，是典型的“晉南和晉、陜、豫黃河金三角地區(qū)城市；它以貿(mào)易、化工、旅游、建材以及教育和加工等行業(yè)為基礎(chǔ)，是一座綜合性的城市。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前運(yùn)城市區(qū)總?cè)丝诔^30萬，其總面積僅有30平方千米；氣候類型屬于溫暖大陸季風(fēng)氣候，因此夏季多雨、炎熱多雨，而冬季則相對(duì)比較干燥、寒冷；運(yùn)城市年平均溫度大約在13.6攝氏度，其中一月份的氣溫大約在零下2.2攝氏度左右，七月份的氣溫大約在27.4攝氏度左右，歷史上最高溫度可達(dá)42.7攝氏度、最低氣溫可達(dá)零下-18.5攝氏度，無霜期全年共計(jì)206天。據(jù)氣象部門給出的數(shù)據(jù)顯示，整個(gè)運(yùn)城市的年降水量大約在564毫米左右，多數(shù)集中在7至9月份時(shí)間段，而且其年平均風(fēng)速可達(dá)每秒2.7米，最大風(fēng)速可達(dá)每秒17米左右，靜風(fēng)頻率超過27.5%。

1.2 運(yùn)城環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)

為了游戲監(jiān)測(cè)運(yùn)城市區(qū)的空氣質(zhì)量狀況，在整個(gè)運(yùn)城市區(qū)建成了1個(gè)控制中心、5個(gè)子站。以工業(yè)片區(qū)、交通片區(qū)、商貿(mào)、居民片區(qū)、學(xué)區(qū)等各個(gè)功能區(qū)域?yàn)閯澐謽?biāo)準(zhǔn)。每個(gè)子站儀器均采用具有國(guó)家資質(zhì)的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中可監(jiān)測(cè)到的污染因子主要包括PM10、PM2.5、NO2、SO2以及CO和O3，同時(shí)還建立和完善了自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)氣壓、氣溫、風(fēng)速以及風(fēng)向和相對(duì)濕度等因素進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)。

2 污染物及氣象要素實(shí)時(shí)變化研究

基于同步監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析，可將PM10、SO2以及CO和O3等污染因子、氣溫、風(fēng)向、氣壓以及風(fēng)速和相對(duì)濕度在某一時(shí)間段的平均值計(jì)算出來，然后繪制出一副環(huán)境污染因子均值變化圖（如圖1所示）。從濃度值代表該時(shí)刻，到后一小時(shí)的小時(shí)均值、氣象要素小時(shí)均值變化曲線圖如圖2和圖3所示。

圖1 污染因子小時(shí)均值變化曲線圖

從圖1中可以看到，運(yùn)城市區(qū)空氣污染物中的PM10變化規(guī)律是：早晨大約8至10點(diǎn)這一時(shí)間段污染最為嚴(yán)重，而11點(diǎn)過后就會(huì)漸漸地減輕；下午l6時(shí)，其濃度會(huì)降到最低點(diǎn)，而晚上18點(diǎn)以后，空氣污染物的濃度又會(huì)加重，直到夜間2l至23點(diǎn)，全天污染最為嚴(yán)重的峰值濃度出現(xiàn)了；從0點(diǎn)-7點(diǎn)，這一時(shí)間段為全天濃度次低值，此時(shí)污染程度比較輕。

由圖l可知，SO2在一天內(nèi)的變化規(guī)律、PM10的變化規(guī)律，二者基本相同，最大的區(qū)別在于污染峰值提前了，而且持續(xù)的時(shí)間相對(duì)也比較短一些，污染最重的時(shí)間是上午的8點(diǎn)到10點(diǎn)，污染最輕的時(shí)間是16時(shí)。由此可見，SO2這類污染物的空氣濃度變化范圍相對(duì)較大一些。

對(duì)于NO2這類污染物而言，其每天會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)峰值，主要在上午的8時(shí)左右、2l點(diǎn)左右，該污染物濃度最低時(shí)段大約在14至16點(diǎn)之間。從NO2這類污染物的空氣濃度小時(shí)值來看，全年統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示沒有超標(biāo)（二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）的日均濃度極限值為每立方米0.12毫克。

基于以上分析，筆者認(rèn)為三類污染因子均在上午時(shí)段濃度最大、污染最為嚴(yán)重，而夜間次之，只有在下午時(shí)段，其污染程度才是最輕。對(duì)于污染物而已，其日內(nèi)變化規(guī)律非常的明顯，之所以會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象，主要成因如下：

2.1 人為因素

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，運(yùn)城市區(qū)市民活動(dòng)呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，日夜變化似乎暗合著一定的規(guī)律，比如日間活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大一些，而夜間活動(dòng)頻率不高。具體而言，上午7時(shí)至9時(shí)、下午18時(shí)，為運(yùn)城市區(qū)上下班人流、車流高峰期，此時(shí)的空氣污染物濃度非常的大。實(shí)踐中，因監(jiān)測(cè)位置與城市交通干線之間存在著一定的距離，而且環(huán)境空氣中的污染物濃度表現(xiàn)出一定的滯后性，尤其是PM10、SO2以及NO2等，上、下午時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)相對(duì)峰值，這說明該市居民活動(dòng)量對(duì)空氣環(huán)境質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響。近年來，運(yùn)城夜間作業(yè)、居民活動(dòng)也表現(xiàn)出一定的特點(diǎn)，即建筑行業(yè)施工、生產(chǎn)以及生活鍋爐運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的生活污染氣體和懸浮顆粒，人為活動(dòng)量明顯增多，導(dǎo)致污染物大量排放，加之夜間的溫度相對(duì)較低，不利用污染物的沉淀、消除，因此夜間污染物濃度明顯提高。

2.2 混合層、逆溫層日內(nèi)演化

在夜間時(shí)間段，因地表面受到長(zhǎng)波的輻射，溫度持續(xù)下降；對(duì)于近地面而言，大氣會(huì)隨之逐漸的冷卻下來，上層空氣溫度通常比較高一些，因此形成了近地面輻射逆溫層，此時(shí)大氣層趨于一種相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。在夜間時(shí)間段，由于居民的夜生活強(qiáng)度非常的小，很少產(chǎn)生污染物，因此污染也非常的輕。拂曉以后，太陽輻下的地表溫度會(huì)逐漸升高，而且夜間形成了逆溫層破壞提升，從而形成下部對(duì)流混合，影響了污染物的快速擴(kuò)散。日間運(yùn)城市民活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大，污染物也會(huì)不斷的增加，導(dǎo)致地面污染物濃度持續(xù)升高。該種狀態(tài)一直持續(xù)一上午時(shí)間，以致于污染程度相對(duì)較重；而午后時(shí)間段污染物會(huì)在垂直方向擴(kuò)散，降低污染。

2.3 風(fēng)因素

對(duì)于混臺(tái)層、逆溫層而言，其日內(nèi)全時(shí)段演化過程中，最為主要的影響因素是污染物是否在垂直方向上能夠有效的擴(kuò)散。在此過程中，風(fēng)速大小決定著污染物水平擴(kuò)散速率；因運(yùn)城市平均風(fēng)速非常的小，小風(fēng)和靜風(fēng)頻率相對(duì)較高，所以通常情況下染物水平方向上很難見到擴(kuò)散效果。實(shí)踐中可以看到，隨著風(fēng)速的不斷增大，空氣污染物可得到有效的解決和稀釋，隨之迅速移至下風(fēng)向位置，所以水平風(fēng)速?zèng)Q定著污染物擴(kuò)散能力。從圖2中可見，平均風(fēng)速在15至17時(shí)可達(dá)到每天的最大值，這說明該時(shí)段空氣污染物擴(kuò)散速率相對(duì)大一些，促使污染濃度降低。

圖2 風(fēng)速

2.4 相對(duì)濕度分析

運(yùn)城市市區(qū)空氣相對(duì)濕度增大時(shí)，有利于水汽凝結(jié)在空中懸浮顆粒物之上，特別是大氣環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的條件下，可能會(huì)有霧出現(xiàn)。在大霧天氣，各類空氣污染物，尤其是PM10、PM2.5的濃度會(huì)非常的高。通過監(jiān)測(cè)觀察發(fā)現(xiàn)，大霧天氣條件下，三個(gè)子站的上述污染物濃度會(huì)普遍的偏高，API指數(shù)也會(huì)隨之增大，污染水平交稿。從上圖3分析研究，早上和午后兩個(gè)時(shí)間段，相對(duì)濕度分屬最高、最低值。

圖3 濕度

3 氣溫日較差、污染物日均污染濃度之間的關(guān)系分析

對(duì)于運(yùn)城市區(qū)而言，因其地處位置在中條山腳下一個(gè)鹽池盆地周圍，所以其平均風(fēng)速相對(duì)的小，空氣污染在垂直方向上可以有效的得以擴(kuò)散。筆者認(rèn)為運(yùn)城市區(qū)的氣溫日較差天氣晴朗程度氣象要素可用以描述污染物垂直擴(kuò)散強(qiáng)度。晴朗天氣條件下，天空的云量會(huì)非常的少，而夜間少云天空條件下，不會(huì)影響地表輻射降溫；直到清晨時(shí)段，氣溫會(huì)逐漸降低到最低值；在太陽出來以后，光照直達(dá)地面，此時(shí)底層空氣會(huì)被加熱，促使氣溫在午后達(dá)到一個(gè)相對(duì)較高的水平，并且導(dǎo)致日較差較大。同樣，日間光照較強(qiáng)，清晨地表被迅速加熱，空氣垂直對(duì)流旺盛，逆溫層在較短時(shí)圈內(nèi)消失，早上至上午重污染時(shí)段縮短，污染物在垂直方向上能夠及時(shí)得到擴(kuò)散，污染物日均濃度值較低?？諝馕廴疚镌诖怪狈较蛏想y以有效擴(kuò)散，污染程度相對(duì)較重一些。

據(jù)同步監(jiān)測(cè)信息統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，如果將雨雪日、風(fēng)速超過每秒2米的時(shí)間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)刪除，就PM10以及SO2和NO2的日均濃度、氣溫日較差之間的關(guān)系進(jìn)行分析。氣溫日較差不斷增大的同時(shí)，各類污染因子的日均濃度值會(huì)逐漸的下降。實(shí)踐中可以看到，氣溫日較差、逆溫層以及混合層和風(fēng)速等氣象資料比較方便觀測(cè)、預(yù)報(bào)，因此日后的空氣污染情況預(yù)報(bào)過程中，建議采用氣溫日較差作為表征污染物在垂直方向擴(kuò)散強(qiáng)度的氣象因子參與計(jì)算。

4 研究結(jié)論與建議

4.1 研究結(jié)論

4.1.1 基于對(duì)運(yùn)城市區(qū)空氣污染、氣象要素實(shí)時(shí)變化分析，其日內(nèi)污染上午最重，夜間次之，而下午時(shí)段最輕。

4.1.2 上述問題的成因既包括人為因素，同時(shí)也有相關(guān)氣象因素。其中人為因素表現(xiàn)在居民日間活動(dòng)強(qiáng)度比夜間大；而氣象因素則由混合層、逆溫層日夜演變以及相對(duì)濕度等因素構(gòu)成。

4.1.3 對(duì)于發(fā)展運(yùn)城而且，在某一個(gè)時(shí)段的空氣污染物濃度表現(xiàn)非常的突出。主要與該地區(qū)個(gè)別行為活動(dòng)有關(guān)，如工地施工、夜市等等。

4.2 建議

4.2.1 應(yīng)積極開展植樹造林、退耕還林、封山育林，禁止私采亂挖、破壞植被，減少裸露地面，改善生態(tài)環(huán)境。因?yàn)闃淠净ú莶坏梢苑里L(fēng)抑沙、覆蓋地面、涵養(yǎng)水源、減少揚(yáng)塵，而且還可以吸附揚(yáng)起的塵土。

4.2.2 應(yīng)加強(qiáng)城市建設(shè)中揚(yáng)塵等污染物監(jiān)測(cè)、防治、預(yù)警。

4.2.3 快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)步伐，調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改進(jìn)耕作方法（機(jī)械收割、秸稈還田、節(jié)水噴灌、大棚種植、規(guī)模養(yǎng)殖……），農(nóng)村環(huán)境連片整治（沼氣工程、固廢集中處理、道路硬化、綠化美化……），以改變運(yùn)城市周邊農(nóng)村對(duì)城市環(huán)境壓力。

4.2.4 加大污染減排工程建設(shè)和投運(yùn)力度（工業(yè)企業(yè)脫硫、脫硝、消煙、除塵）；搞好循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)（固廢綜合利用，固廢制磚、制水泥……）；工業(yè)生態(tài)園建設(shè)（上一企業(yè)的廢物是下一企業(yè)的原料，園內(nèi)自身循環(huán)，3R原則），改變城市周邊工業(yè)園、企業(yè)對(duì)城市環(huán)境壓力。

4.2.5 實(shí)行機(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)、貼標(biāo)制度，限期治理制度；淘汰黃標(biāo)車輛，規(guī)劃黃標(biāo)車限行區(qū)域（城市范圍內(nèi)）；實(shí)施油品升級(jí)制度；治理超速超載，提倡綠色出行，多使用公共交通。