李　瑞　尹承美　于麗娟　吳秀娟

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2011-2013年濟南市冬半年空氣污染特征分析

李瑞尹承美于麗娟吳秀娟

濟南市氣象局

李瑞，男，高級工程師，濟南市氣象局，主要研究方向：天氣預報、氣候變化。

資助項目：1.濟南市氣象局氣象科學技術研究項目—濟南市冬半年空氣污染的天氣成因分析及空氣質量預報模型研究（2014jnqx04）；2. 山東省氣象局重點課題—濟南市霧霾天氣成因分析及預報預警技術研究 （2013sdqxz01）

行業(yè)曲線

本文利用2011-2013年濟南市冬半年空氣中SO2、NO2及PM10日均濃度值及同期氣象資料，研究了濟南市冬半年空氣污染特征及其天氣成因、空氣污染物濃度與氣象要素的相關性等，為濟南市空氣質量預報與大氣污染防治提供參考，取得較好社會效益。

利用2011-2013年濟南市冬半年空氣中SO2、NO2及PM10日均濃度值及同期氣象資料，研究了濟南市冬半年空氣污染特征及其天氣成因、空氣污染物濃度與氣象要素的相關性等，為濟南市空氣質量預報與大氣污染防治提供參考。

濟南市位于泰山山脈北緣，地勢南高北低，呈淺碟狀構造，不利于空氣流通和污染物擴散。近些年濟南市隨著工農業(yè)的迅速發(fā)展，交通運輸工具的猛增，加之民用采暖燃煤，排入大氣中的煙塵和廢氣不斷增加，使冬半年空氣污染日益嚴重，直接影響到人們的生產(chǎn)生活和身體健康。濟南市高度重視大氣污染防治工作，2012年，市委、市政府出臺《關于建設生態(tài)濟南的決定》，市政府印發(fā)《濟南市環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》、《濟南市生態(tài)市建設“十二五”期間重點工作和任務分工》，對大氣污染防治工作提出明確要求。因此，很有必要研究濟南市冬半年空氣污染的特征及天氣成因，這對于濟南市積極應對冬半年頻發(fā)的重污染天氣及大氣污染防治具有重要作用。

濟南市冬半年空氣污染特征分析

圖1為2011-2013年濟南市冬半年（11月至次年2月）各空氣污染物濃度逐月平均值。由圖1可以看出，SO2、NO2及PM10濃度值11月平均分別為0.075mg/m3、0.056 mg/m3及0.112 mg/m3；12月平均分別為0.113mg/m3、0.064 mg/m3及0.147 mg/m3；1月平均分別為0.151mg/ m3、0.072 mg/m3及0.244 mg/m3；2月 平 均 分 別 為0.095mg/m3、0.043 mg/m3及0.163mg/m3。由此可知，濟南市冬半年各空氣污染物濃度基本上均是1月最高，2月次之，其次是12月，11月濃度最低。

根據(jù)空氣污染指數(shù)（API）分級標準（國家環(huán)境空氣質量標準（GB3095-1996）），本文對濟南市冬半年各月空氣首要污染物及空氣質量等級進行了分析。

圖1　2011-2013年濟南市冬半年空氣污染物濃度逐月演變

11月首要污染物為SO2的天數(shù)占3.3%，為PM10 占96.7%；12月首要污染物為SO2的天數(shù)占10.9%，為PM10占89.1%；1月每日首要污染物均為PM10；2月首要污染物為SO2的天數(shù)占3.5%，為PM10占96.5%。冬半年各月NO2為首要污染物的天數(shù)為0。由此可見，濟南市冬半年空氣首要污染物主要是PM10。PM10的來源可分為本地來源和沙塵暴等氣象條件影響下的外地輸送來源。本地來源主要包括工礦企業(yè)煙囪尾氣塵、機動車尾氣塵、路面揚塵、土壤風沙塵以及建筑施工工地水泥塵和鋼鐵塵等。此外，環(huán)境空氣中的硫氧化物、氮氧化物、揮發(fā)性有機物也可與空氣中的其他化合物相互作用形成細粒子。由于PM10在空氣中停留時間較長，對人體健康以及大氣能見度均有較大影響，故應引起足夠重視。

由各大氣污染物逐月空氣質量等級天數(shù)占比可以看出，對于SO2，11月、12月及2月為良的天數(shù)占大多數(shù)即占66.7%～71.8%；1月優(yōu)、良好及輕微污染天數(shù)分別占21.3%、37.7%及41.0%；各月無輕度污染以上天數(shù)。對于NO2，各月為優(yōu)和良的天數(shù)占絕大多數(shù)即占80.3%～100%；各月無輕度污染以上天數(shù)。對于PM10，11月、12月及2月為良天數(shù)占大多數(shù)即占56.5%～70%；1月污染最重，無等級為優(yōu)的天數(shù)出現(xiàn)，良、輕微污染、輕度污染、中度污染、中度重污染及重度污染的天數(shù)分別占41.0%、18.0%、14.8%、11.5%、1.6% 及13.1%?？偟膩砜矗肽旮髟翹O2空氣質量等級最好，其次是SO2，PM10空氣質量等級最差。

表1　2011-2013年濟南市冬半年空氣污染物濃度與氣象要素的相關

濟南市冬半年空氣污染物濃度與氣象要素的相關性分析

由2011-2013年濟南市冬半年空氣污染物日均濃度與日氣象要素的相關（表1）可以看出，SO2日均濃度與日平均氣壓、日平均相對濕度、日總云量、逆溫厚度及逆溫強度呈正相關，而與日最高氣溫、日最低氣溫、日平均氣溫、日平均風速、日最大風速、日極大風速及能見度呈負相關；NO2日均濃度與日平均氣壓、日最低氣溫、日平均相對濕度、日總云量、逆溫厚度及逆溫強度呈正相關，而與日最高氣溫、日平均氣溫、日平均風速、日最大風速、日極大風速及能見度呈負相關；PM10日均濃度與日平均相對濕度、日總云量、逆溫厚度及逆溫強度呈正相關，而與日平均氣壓、日最高氣溫、日最低氣溫、日平均氣溫、日平均風速、日最大風速、日極大風速及能見度呈負相關?？偟膩砜?，SO2、NO2及PM10日均濃度均與日平均相對濕度、日總云量、逆溫厚度呈顯著正相關，而與日平均風速、日最大風速、日極大風速及能見度呈顯著負相關，可見，日平均相對濕度、日總云量、逆溫厚度、日平均風速、日最大風速、日極大風速及能見度與大氣污染物濃度關系密切，對大氣污染物濃度有較大影響。

濟南市冬半年空氣重污染的天氣成因分析

研究表明，在污染源相對穩(wěn)定的條件下，氣象條件是影響空氣質量的重要因素。在不同的氣象條件下，同一污染源造成的地面污染物濃度可相差幾十倍乃至幾百倍。空氣重污染發(fā)生與氣象條件密切相關。本文對2011-2013年濟南市冬半年出現(xiàn)的7場重污染過程的天氣形勢進行分析，總結出其共性特征：500Hpa、700 Hpa高空天氣圖上環(huán)流平直或為弱脊，溫度平流較弱；850Hpa上為弱脊或反氣旋環(huán)流，溫度平流弱或有暖脊。地面天氣圖上，濟南處于高壓底部、高壓后部、均壓場或低壓內，氣壓場較弱，風速較小，常有霧或霾。從探空資料分析濟南上空存在較強逆溫。綜合上述分析，天氣形勢較穩(wěn)定，不利于大氣污染物的稀釋和擴散，由此出現(xiàn)重污染天氣。

結語

（1）2011-2013年濟南市冬半年SO2、NO2及PM10濃度基本上均是1月最高，2月次之，其次是12月，11月濃度最低。濟南市冬半年空氣首要污染物主要是PM10。冬半年各月NO2空氣質量等級最好，其次是SO2，PM10空氣質量等級最差。

（2）SO2、NO2及PM10日均濃度均與日平均相對濕度、日總云量、逆溫厚度呈顯著正相關，而與日平均風速、日最大風速、日極大風速及能見度呈顯著負相關。

（3）濟南市冬半年重污染過程天氣形勢的共性特征：500Hpa、700 Hpa高空天氣圖上環(huán)流平直或為弱脊，溫度平流較弱；850Hpa上為弱脊或反氣旋環(huán)流，溫度平流弱或有暖脊。地面天氣圖上，濟南處于高壓底部、高壓后部、均壓場或低壓內，氣壓場較弱，風速較小，常有霧或霾。從探空資料分析濟南上空存在較強逆溫。綜合上述分析，天氣形勢較穩(wěn)定，不利于大氣污染物的稀釋和擴散，由此出現(xiàn)重污染天氣。

DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.13.032