常毅（甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站，甘肅蘭州730030）

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沙塵天氣對甘肅省城市空氣質(zhì)量影響研究

常毅
（甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站，甘肅蘭州730030）

摘要：沙塵天氣是大風(fēng)與沙塵相結(jié)合產(chǎn)生的一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象，是一種突發(fā)性的高強(qiáng)度自然災(zāi)害。為了客觀評估甘肅省大氣污染防治工作成效，著重介紹了沙塵天氣發(fā)生和持續(xù)時間的判定方法，初步測算出沙塵天氣對可吸入顆粒物年均濃度的貢獻(xiàn)比例。

關(guān)鍵詞：沙塵；空氣質(zhì)量；影響

沙塵天氣是大風(fēng)與沙塵相結(jié)合產(chǎn)生的一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象，是一種突發(fā)性的高強(qiáng)度自然災(zāi)害。甘肅省地處祖國的西北地區(qū)，是世界四大沙塵暴高發(fā)地區(qū)之一的中亞沙塵暴區(qū)的重要組成部分。由于干旱、少雨以及沙漠化形勢嚴(yán)峻等自然原因，只要具備一定的氣象條件，隨時都有出現(xiàn)沙塵天氣的可能。影響甘肅的沙塵發(fā)源地較多，有來自新疆的沙塵天氣過程，主要影響嘉峪關(guān)、酒泉、張掖、金昌、武威、蘭州、白銀、定西等地，最遠(yuǎn)波及天水、平?jīng)?、慶陽、隴南、甘南、臨夏；也有來自內(nèi)蒙古的沙塵天氣過程，主要影響金昌、武威、白銀、蘭州、定西、隴南、臨夏、甘南等地；還有來自寧夏的沙塵天氣，主要影響平?jīng)觥c陽、隴南等地；巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠發(fā)生的沙塵天氣也會直接對武威、白銀、蘭州、定西等地造成影響；近年來黃河源頭瑪曲沙化嚴(yán)重，也是沙塵的源頭之一。由于甘肅省沙塵發(fā)源地眾多，加之干旱、少雨，生態(tài)環(huán)境脆弱，植被覆蓋率低等原因，全省14個市、州均會出現(xiàn)沙塵暴、揚(yáng)沙、浮塵等沙塵天氣過程。

甘肅省東西跨度達(dá)到1600多km，海拔在1000～3600m之間，沙塵發(fā)源地眾多，在每次沙塵天氣過程中，首先受到影響的城市和處于沙塵輸送路徑中段、末端的城市在風(fēng)速、能見度PM2.5與PM10比值關(guān)系等數(shù)據(jù)上存在很大差異。處于沙塵輸送路徑末端的城市，沙塵天氣發(fā)生后，在風(fēng)速減弱且沒有明顯降水的氣象條件下，PM10濃度會一直維持在較高的污染水平，下降緩慢，浮塵現(xiàn)象最長會持續(xù)近一周時間。

為了客觀評估我省大氣污染防治工作成效，降低人類活動無法控制的沙塵天氣對環(huán)境空氣質(zhì)量評價的影響，需要將受沙塵天氣影響而導(dǎo)致顆粒物異常升高的監(jiān)測數(shù)據(jù)在環(huán)境空氣質(zhì)量考核中扣除。而受沙塵天氣影響的監(jiān)測數(shù)據(jù)扣除工作難點(diǎn)在于沙塵天氣過程的識別和持續(xù)時間的判定。

通過分析2013-2015年甘肅省開始環(huán)境空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測工作城市PM10、PM2.5連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，甘肅省沙塵天氣過程有以下幾個特點(diǎn)。

1　沙塵天氣具有時空的連續(xù)性特點(diǎn)

以2015年2月14日沙塵天氣過程為例(表1)。酒泉、嘉峪關(guān)在3時出現(xiàn)沙塵天氣，PM10最大濃度分別達(dá)到952μg/m3和910μg/m3，達(dá)到《沙塵天氣分級技術(shù)規(guī)定(試行)》中浮塵天氣的判定技術(shù)條件，其后張掖、金昌、武威、白銀、蘭州、定西、平?jīng)觥c陽、天水在2月14日相繼出現(xiàn)PM10濃度突然升高的現(xiàn)象（如圖1所示）。2月15日4時，隴南出現(xiàn)浮塵天氣，并持續(xù)近18h。

表1　2015年2月14日沙塵天氣過程影響城市

圖1　2015年2月14日全省各城市PM10濃度受沙塵天氣影響變化趨勢

2　處于沙塵天氣過程前端的城市有PM10濃度上升快、強(qiáng)度大但持續(xù)時間短的特點(diǎn)

圖2是嘉峪關(guān)2月10日的一次沙塵天氣過程中PM10小時濃度變化情況。16時PM10h濃度達(dá)到219μg/m3，比前1h上升63.4%，并在19時升高到955μg/m3，然后PM10濃度迅速下降，在21時下降到174μg/m3，基本恢復(fù)到沙塵天氣發(fā)生前的污染水平。

圖2　2月10日嘉峪關(guān)受沙塵天氣影響PM10小時濃度變化趨勢

3　處于沙塵天氣過程傳輸路徑中、下游的城市，受影響的PM10濃度低，但持續(xù)時間長

圖3　蘭州市2015年4月1日至4月3日PM10小時濃度變化趨勢

圖3是蘭州市2015年4月1日至3日發(fā)生的一次沙塵天氣過程PM10小時濃度變化情況。發(fā)生沙塵天氣時，PM10小時濃度由118μg/m3上升到280μg/m3，由于處于此次沙塵天氣傳輸路徑的中段，隨著風(fēng)速的明顯減弱，PM10污染一直持續(xù)到3日5時才基本恢復(fù)到沙塵天氣前的濃度，持續(xù)時間近40h。

4　結(jié)論

沙塵天氣是一種持續(xù)性、災(zāi)害性自然現(xiàn)象，與局地陣風(fēng)造成的污染相比有持續(xù)時間長、影響范圍廣的特點(diǎn)。通過對環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢分析和國家沙塵天氣影響城市環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確的判別沙塵天氣的發(fā)生，同時結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，將沙塵天氣過程中受影響的城市統(tǒng)籌考慮，首尾兼顧，合理確定沙塵天氣持續(xù)時間和影響范圍。

經(jīng)初步測算，2013年沙塵天氣對全省PM10年均值的貢獻(xiàn)率為4.4%，其中酒泉達(dá)到了16.9%；2014年為7.1%，各城市貢獻(xiàn)率范圍在4.0%～18.7%之間（見表2），可知沙塵天氣對甘肅省城市空氣質(zhì)量的影響是非常顯著的。

表2　2013-2014年部分城市沙塵天氣對PM10年均值貢獻(xiàn)率

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