韓玉妍

(天津市突發(fā)公共事件預(yù)警信息發(fā)布中心 天津300074)

空氣質(zhì)量對(duì)大氣環(huán)境、居民身體健康乃至經(jīng)濟(jì)發(fā)展、投資環(huán)境等都有著巨大影響，在可持續(xù)發(fā)展理念下改善大氣環(huán)境、提高空氣質(zhì)量逐漸受到廣泛重視。為了有效治理大氣污染，應(yīng)當(dāng)對(duì)污染原因、污染特征等進(jìn)行深入分析和準(zhǔn)確認(rèn)知，從而有針對(duì)性地進(jìn)行治理；對(duì)大氣污染特征及與氣象條件的關(guān)系進(jìn)行研究有助于理解空氣污染動(dòng)態(tài)與成因，從而制定和優(yōu)化大氣環(huán)境治理方案。

1 大氣污染特征分析

1.1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

為了對(duì)大氣污染特征及其與氣象條件的關(guān)系進(jìn)行有效研究，本文對(duì)天津大氣污染情況進(jìn)行了分析。天津市作為京津冀協(xié)同發(fā)展的重要部分，其位置較為特殊，在歷史上的地位也較為重要，同時(shí)也是我國(guó)關(guān)鍵的經(jīng)濟(jì)城市之一，大氣污染問題較為嚴(yán)重。天津市人口數(shù)量多，人口密度也較大，人們的生活受空氣質(zhì)量影響極大，故對(duì)其大氣污染情況進(jìn)行研究十分有必要。本文對(duì)天津市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心與天津市氣象局提供的資料進(jìn)行分析，研究天津大氣污染特征，同時(shí)就大氣污染特征與氣象條件的關(guān)系進(jìn)行分析，以期為大氣環(huán)境的改善提供一定參考。

1.2 天津市大氣污染特征

導(dǎo)致天津市大氣污染問題的原因非常多，如工廠生產(chǎn)活動(dòng)、大量行駛的汽車、工程施工等。就當(dāng)前來看，天津市的大氣污染物主要包括SO2、NOx、CO、TSP、PM10等，其中前三者主要是由于工業(yè)生產(chǎn)以及交通運(yùn)輸所導(dǎo)致，后兩者則主要是餐飲行業(yè)與建筑行業(yè)產(chǎn)生，而且SO2、NO2和PM10是最為常見的污染物。天津市大氣污染物濃度會(huì)隨著季節(jié)以及一天的不同時(shí)間段而產(chǎn)生變化，具體情況分述如下。

1.2.1 年變化

對(duì)天津市歷年日平均大氣環(huán)境質(zhì)量濃度進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)各污染物濃度會(huì)在每年發(fā)生波動(dòng)，其中SO2濃度逐年遞減，NO2與TSP濃度逐漸增加，NO2在2000年過后快速增長(zhǎng)，在一段時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，不過近年來增長(zhǎng)速度得到有效控制。

1.2.2 季節(jié)變化

以SO2、NO2和PM103種污染物作為研究對(duì)象，根據(jù)相關(guān)資料可知它們的月季變化曲線如圖1所示。由圖1不難發(fā)現(xiàn)，SO2、NO2和PM10濃度存在極為明顯的季節(jié)變化規(guī)律，而且總污染情況以冬季最為嚴(yán)重，以夏季最輕。SO2、NO2和PM10年均值分別為0.0788、0.0547、0.1139 mg/m3，即PM10年均污染濃度最高。SO2與PM10月際濃度存在較為明顯的變化以及對(duì)應(yīng)的規(guī)律，二者濃度峰值基本上都分布于12月與 1月，對(duì)應(yīng)的正好是天津市采暖期；二者濃度谷值則基本上都分布于7月和8月。至于NO2，其月際濃度變化不大。

圖1 某年天津市SO2、NO2和 PM10 污染濃度月際變化Fig.1 Monthly changes in concentrations of SO2,NO2 and P M 10 in Tianjin

1.2.3 日變化

在一天的不同時(shí)段，天津市不同大氣污染物的濃度也會(huì)不斷發(fā)生變化。為了保障分析的科學(xué)性，分別選取非采暖期以及采暖期的 2天來對(duì)天津市大氣污染濃度日變化情況進(jìn)行研究，具體情況分別如圖2和圖3所示。從圖2不難發(fā)現(xiàn)，天津市夏季污染濃度的峰值分別出現(xiàn)在 6：00～7：00 以及 21：00～22：00。此時(shí)正值車流量劇增時(shí)段，也就是說人類活動(dòng)是導(dǎo)致大氣污染加重的主要原因。從圖3可知，天津市冬季污染濃度的峰值分別出現(xiàn)在 9：00～10：00以及20：00～21：00，谷值則出現(xiàn)在 13：00～17：00。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因除了車流量以及取暖外，還包括冬季風(fēng)以及大氣逆溫層的影響。天津市冬季風(fēng)速最小的時(shí)段為 7：00～8：00，之后風(fēng)速逐漸增大并在13：00～17：00達(dá)到最大風(fēng)速，然后風(fēng)速減小并在入夜后轉(zhuǎn)為靜風(fēng)，風(fēng)速越小污染物越難擴(kuò)散，導(dǎo)致污染物濃度較大。與此同時(shí)，夜間靜風(fēng)情況下會(huì)產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象，使得大氣污染得到一定緩解和抑制，而在太陽升起后逆溫層會(huì)逐漸被破壞，污染物濃度增加，污染加劇。

圖2 某年5月24日天津市污染物濃度日變化Fig.2 Daily changes in pollutant concentrations in Tianjin on May 24

圖3 某年11月30日天津市大氣污染濃度日變化Fig.3 Daily changes in air pollution concentrations in Tianjin on November 30

2 大氣污染特征與氣象條件的關(guān)系分析

2.1 風(fēng)和大氣污染

風(fēng)與大氣污染特征的關(guān)系主要表現(xiàn)在風(fēng)向與風(fēng)速兩方面。風(fēng)向會(huì)影響大氣污染物的流動(dòng)和擴(kuò)散方向，風(fēng)速則會(huì)影響污染物擴(kuò)散速度。尤其是在低層區(qū)域，風(fēng)向和風(fēng)速對(duì)大氣污染物擴(kuò)散情況的影響效果更為明顯。天津由于地處海河流域下游，東臨渤海，且屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，存在明顯的季節(jié)盛行風(fēng)，如春季的西南風(fēng)、夏季的東南風(fēng)、秋季的西南風(fēng)和冬季的西北偏北風(fēng)，同時(shí)伴隨有海陸風(fēng)、城市內(nèi)部的“高樓風(fēng)”等，天津市中心城區(qū)還經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)靜風(fēng)。隨著風(fēng)速變大，SO2、NO2擴(kuò)散的速度也增大，相應(yīng)的污染物平均濃度會(huì)有所降低。至于TSP濃度，雖然也會(huì)隨風(fēng)速增大而有所降低，但是當(dāng)風(fēng)速過大時(shí)，會(huì)造成二次揚(yáng)塵的情況，使得TSP濃度大幅度增加，大氣污染加劇。

2.2 城市熱島和大氣污染

城市熱島是現(xiàn)代在高樓影響下出現(xiàn)的風(fēng)速減小、熱量積聚現(xiàn)象。在城市熱島作用影響下，城市上空會(huì)出現(xiàn)水平輻合作用，導(dǎo)致大量大氣污染物堆積并造成多次循環(huán)污染，污染程度大幅加劇。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)天津出現(xiàn)強(qiáng)熱島現(xiàn)象時(shí)，SO2、NO2和PM10等污染物質(zhì)的濃度較平時(shí)更高。

2.3 機(jī)動(dòng)車和光化學(xué)污染

光化學(xué)污染指主要由汽車尾氣和工業(yè)廢氣排放造成的光化學(xué)煙霧而導(dǎo)致的污染。天津市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，汽車數(shù)量也不斷增加，大量汽車尾氣排放使得光化學(xué)污染不斷加劇，對(duì)大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。大量汽車行駛所造成的光化學(xué)污染主要表現(xiàn)在NO2污染物方面，尤其是在交叉路口和交通要地，汽車需要多次重新啟動(dòng)及發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，排放尾氣更多，相應(yīng)的NO2污染也更嚴(yán)重。與此同時(shí)，城市熱島、逆溫等現(xiàn)象也會(huì)對(duì)污染物的擴(kuò)散造成影響和阻礙，進(jìn)一步加劇污染。

3 結(jié) 語

綜上可知，大氣污染特征主要體現(xiàn)在污染物組成以及污染物濃度的變化上?？傮w來看，大氣污染物濃度會(huì)隨著年、季、日的時(shí)間變化而呈現(xiàn)不同特征，根據(jù)這些特征進(jìn)行分析，有利于掌握大氣污染動(dòng)態(tài)及原因。與此同時(shí)，大氣污染特征還與風(fēng)、城市熱島、逆溫等氣象條件有著緊密聯(lián)系，因此在相關(guān)方面加強(qiáng)管理，有助于切實(shí)改善大氣污染情況。