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        秸稈燃燒導(dǎo)致的大連市空氣質(zhì)量重污染過程分析

        2017-03-15 01:54:27閻守政王曼華紀徳鈺大連市環(huán)境監(jiān)測中心遼寧大連116023
        黑龍江環(huán)境通報 2017年4期
        關(guān)鍵詞:點位大連市空氣質(zhì)量

        閻守政 王曼華 紀徳鈺(大連市環(huán)境監(jiān)測中心 遼寧 大連 116023)

        近年來,國內(nèi)多地多次發(fā)生過由于秸稈燃燒導(dǎo)致的空氣質(zhì)量污染過程,對當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量造成極為明顯的影響。2016年11月5日~6日,受上游秸稈燃燒導(dǎo)致的污染輸送和不利氣象條件影響,大連市區(qū)出現(xiàn)一次空氣質(zhì)量重污染過程。本次污染共有14個小時AQI達到200以上(重度污染),其中4個小時達到300以上(嚴重污染),為2016年大連市污染程度最重的一次污染過程。本文從周邊城市、大連市污染狀況,氣象條件等方面入手,對本次污染過程展開分析。

        1 周邊污染狀況分析

        由中國環(huán)境監(jiān)測總站全國城市空氣質(zhì)量實時發(fā)布平臺可以看出,11月4日黑龍江、吉林多個城市空氣質(zhì)量達到重度污染,PM2.5濃度近乎“爆表”,5日遼寧省多個城市空氣質(zhì)量達到重度污染,PM2.5濃度升高明顯。

        本次重污染過程,黑龍江省哈爾濱市4日4時至5日5時空氣質(zhì)量均為嚴重污染,AQI最大值達到500并持續(xù)14個小時,PM2.5濃度4日18時達到峰值為1281μg/m3;在較強北風(fēng)持續(xù)輸送下,大連市上游傳輸方向的多個城市空氣質(zhì)量自北向南相繼達到嚴重污染(圖1)。各主要城市PM2.5峰值時刻及濃度分別為:長春4日24時658μg/m3,四平5日2時343μg/m3,沈陽5日8時669μg/m3,鞍山5日6時1066μg/m3(圖2)。

        2 大連市區(qū)污染過程分析

        11月5日大連市區(qū)AQI為218,空氣質(zhì)量達到重度污染,首要污染物為PM2.5。

        圖1 11月4日至6日大連上游地區(qū)主要城市AQI變化趨勢

        圖2 11月4日至6日大連上游地區(qū)主要城市PM2.5濃度變化情況

        圖3 11月4日至5日大連上游傳輸方向主要城市

        10個國控點位AQI為158~231(圖3),青泥洼橋點位為中度污染,其他點位均為重度污染。各點位中,PM2.5小時濃度最大值出現(xiàn)在星海三站點位(15時),為626μg/m3,超出二級標(biāo)準7.35倍。

        圖3 11月5日10個國控點位AQI情況

        由中國環(huán)境監(jiān)測總站全國城市空氣質(zhì)量實時發(fā)布平臺可見,受上游黑龍江等地污染傳輸影響,11月5日早間7時起遼寧省多個城市達到重度以上污染,午前污染區(qū)域集中于遼寧省中部及北部城市。

        大連10時地面風(fēng)向由西南風(fēng)2級轉(zhuǎn)為正北風(fēng)3級,污染物自北向南輸送,監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,大連市區(qū)北部3個國控點位(金州、開發(fā)區(qū)和雙D港)PM2.5濃度率先上漲,漲幅明顯,10時大連市區(qū)空氣質(zhì)量達到重度污染,市區(qū)AQI由9時135(輕度污染)迅速升高為206(重度污染),PM2.5濃度達到156μg/m3,超過二級標(biāo)準1.08倍,15時污染達到峰值,AQI“爆表”(AQI達到500)。16時起空氣質(zhì)量迅速好轉(zhuǎn),空氣質(zhì)量降為良至輕度污染。由于5日下午13時起,遼寧地區(qū)自北向南多個城市經(jīng)歷第二輪重度到嚴重污染過程,本輪污染傳輸速度較快,受傳輸影響21時起市區(qū)AQI再次上漲,21時至24時維持重度污染水平。6日凌晨空氣質(zhì)量未明顯改善,維持在中度至重度水平,上午7時起上游污染輸送強度減弱空氣質(zhì)量迅速好轉(zhuǎn),至12時起空氣質(zhì)量降至良并維持。11月5日1時至11月6日14時市區(qū)及10個國控點位PM2.5變化趨勢見圖4和圖5。

        圖4 11月5日1時至11月6日14時市區(qū)PM2.5均值變化情況

        圖5 11月5日1時至11月6日14時10個國控點位PM2.5均值變化情況

        3 污染成因分析

        3.1 周邊地區(qū)形勢分析

        環(huán)境保護部全國秸稈燃燒遙感監(jiān)測結(jié)果顯示(圖6),東北地區(qū)11月3日至11月5日分布大量秸稈燃燒火點,北部地區(qū)大量火點燃燒增加了空氣中污染物排放量,疊加區(qū)域供暖污染物排放,形成了高污染氣團。

        3.2 氣象條件及后向軌跡分析

        從5日起東北區(qū)域地面形勢為高壓前部,主導(dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng)(圖7)。高污染氣團隨東北風(fēng)南下,污染氣團過境城市PM2.5濃度迅速升高并達到“爆表”程度,氣團過后多數(shù)城市污染程度明顯降低。

        圖6 11月3日-5日秸稈燃燒遙感監(jiān)測分布圖

        圖7 中央氣象臺11月5日地面形勢實況

        自11月5日5時起,遼寧省地面風(fēng)向自北向南轉(zhuǎn)為東北風(fēng)且風(fēng)速加大(圖8),多個城市空氣質(zhì)量迅速升高至重度及嚴重污染。10時起大連市地面風(fēng)向由西南風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng),上游污染物持續(xù)傳輸,10個國控點位PM2.5濃度自北向南升高明顯。由大連市11月5日后向軌跡圖可見(圖9),氣流運動軌跡與污染過程較為一致,且不同高度的氣團軌跡表明,污染物主要通過近地面(100m)由東北方向輸送至大連。

        3.3 在線單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀PM2.5快速源解析

        利用SPAMS單顆粒氣溶膠飛行時間質(zhì)譜儀對本次污染過程開展了PM2.5快速源解析監(jiān)測。由解析結(jié)果可見,11月5日10時至16時為重污染峰值時段,生物質(zhì)燃燒源、二次源均有明顯上升,其中生物質(zhì)燃燒源占比較污染前增加了4倍,二次源占比增加1倍;5日21時至6日6時另一峰值時段,生物質(zhì)燃燒占比較污染前增加3倍,二次源占比增加近2倍。

        研究表明,鉀可作為秸稈燃燒的示蹤物,通過分析本次污染前后顆粒物中鉀元素的檢出率可以看出,5日10時之前,顆粒物中鉀元素的檢出率為80%,10時之后顆粒物中鉀元素檢出率為100%,并持續(xù)處于接近100%的狀態(tài),鉀元素含量的增加進一步表明東北地區(qū)秸稈燃燒對大連地區(qū)PM2.5產(chǎn)生明顯的影響。

        圖8 11月5日地面風(fēng)情況

        圖9 11月5日大連市不同高度后向軌跡

        4 小結(jié)

        綜上,大連市本次重污染過程主要由于東北地區(qū)大面積秸稈焚燒導(dǎo)致的高污染氣團隨東北風(fēng)通過近地面?zhèn)鬏斔鶎?dǎo)致,為大連市自2013年空氣質(zhì)量新標(biāo)準實施以來PM2.5峰值濃度最高的一次污染過程。

        秸稈燃燒導(dǎo)致的空氣質(zhì)量污染具有污染程度高、影響范圍廣、傳輸速度快等特點,而其偶發(fā)性特點,在各類空氣質(zhì)量預(yù)報模式中均無法準確預(yù)測,給空氣質(zhì)量預(yù)報及應(yīng)急管控工作帶來極大挑戰(zhàn),因此各地要采取有效手段嚴防野外露天秸稈燃燒,以降低對空氣質(zhì)量的影響。

        圖10 在線單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀顆粒物來源解析結(jié)果

        圖11 SPAMS單顆粒氣溶膠飛行時間質(zhì)譜儀含鉀顆粒占比情況

        〔1〕程良曉,范萌,陳良富,等.秋季秸稈焚燒對京津冀地區(qū)霾污染過程的影響分析〔J〕.中國環(huán)境科學(xué).2017(08).

        〔2〕蘇繼峰,朱彬,周韜,等.秸稈焚燒導(dǎo)致南京及周邊地區(qū)2次空氣污染事件的成因比較〔J〕.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報.2012(01).

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        〔4〕朱彬,蘇繼鋒,韓志偉,等.秸稈焚燒導(dǎo)致南京及周邊地區(qū)一次嚴重空氣污染過程的分析〔J〕.中國環(huán)境科學(xué).2010(05).

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        〔7〕陸曉波,喻義勇,傅寅,等.秸稈焚燒對空氣質(zhì)量影響特征及判別方法的研究〔J〕.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2014(04).

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