孫麗娟

（山西省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和應(yīng)急保障中心（山西省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院），山西 太原 030027）

引言

沙塵天氣是我國西北、華北等地頻發(fā)自然現(xiàn)象，常發(fā)生于干旱地區(qū)、半干旱地區(qū)、荒漠化地區(qū)和農(nóng)牧交錯帶，主要發(fā)生于每年冬、春季，其中3 月～5 月最為頻發(fā)。沙塵天氣屬于災(zāi)害性天氣現(xiàn)象，發(fā)生時通常導(dǎo)致嚴重的環(huán)境空氣顆粒物超標，嚴重的還可能造成人畜傷亡、土地沙化、作物減產(chǎn)、房屋倒塌等災(zāi)害事件，因此人們又將沙塵暴冠以“黃風(fēng)”、“黑風(fēng)暴”等名稱。

山西省地處華北西部的黃土高原東翼，東以太行山為界，與河北為鄰；西、南隔黃河與陜西、河南相望；北以外長城為界與內(nèi)蒙古毗連。地處中緯度地帶的內(nèi)陸，在氣候類型上屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候。影響山西的沙塵發(fā)源地較多，主要受到三個沙塵主要源地地區(qū)的侵襲：一是蒙古國中南部，這個地區(qū)的荒漠、戈壁以及沙漠地區(qū)；二是內(nèi)蒙古西部的阿拉善盟的沙漠；三是甘肅西北部地區(qū)。山西北鄰內(nèi)蒙處于沙塵過程傳輸路徑之上，受西北氣流影響，每年春天上述沙源地出現(xiàn)較強沙塵天氣時，山西各城市環(huán)境空氣中可吸入顆粒物濃度均會出現(xiàn)不同程度上升，城市環(huán)境空氣質(zhì)量急劇下降。為了掌握山西省受沙塵天氣過程的影響情況，分析沙塵天氣對山西省空氣質(zhì)量的影響，本文依據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站認定的受沙塵影響過程影響的過程，對此進行了分析和研究。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)

山西省2020 年逐日和逐小時空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1.2 方法

季節(jié)劃分采用氣象季節(jié)定義，即3 月、4 月、5 月為春季，6 月、7 月、8 月為夏季，9 月、10 月、11 月為秋季，12 月、1 月、2 月為冬季。根據(jù)《受沙塵天氣過程影響城市空氣質(zhì)量評價補充規(guī)定》對沙塵天氣過程中顆粒物濃度影響剔除條件的描述，起始時間的判定方法為：城市PM10小時平均質(zhì)量濃度大于等于前6 h PM10平均質(zhì)量濃度的2 倍且大于150 μg/m3作為受影響起始時間；城市PM2.5與PM10小時質(zhì)量濃度比值小于等于前6 h 比值平均值的50%作為受影響的起始時間。依此判斷方法，對發(fā)生在2020 年間山西省所有的受沙塵影響過程進行整理和分類。

2 結(jié)果和討論

2.1 受沙塵天氣過程影響城市統(tǒng)計

根據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站認定的“2020 年山西省省扣除沙塵天氣過程影響結(jié)果”，2020 年山西省受沙塵天氣過程影響情況如第338 頁表1 所示。

表1 2020 年山西省受沙塵天氣過程影響情況

2020 年山西省共受到沙塵天氣過程影響22次，累計受影響163 d 次，11 個地級市環(huán)境空氣PM10小時質(zhì)量濃度最大值介于207μg/m3～1234μg/m3之間。從沙塵過境強度看，有9 次沙塵過程對全省半數(shù)左右城市產(chǎn)生較大影響。從各月沙塵影響看，5 月和10 月沙塵天氣發(fā)生的頻次和強度對環(huán)境空氣質(zhì)量影響較大，其中，5 月12 日至13 日的沙塵天氣過程，朔州PM10小時質(zhì)量濃度最大值達1233μg/m3，3個地級市PM10小時質(zhì)量濃度最大值超過600μg/m3達到嚴重污染水平，且大同、朔州多個時段PM10小時質(zhì)量濃度最大值超過1000 μg/m3。

2.2 時空特征

從時間上看，2020 年山西省沙塵天氣主要發(fā)生在2 月—6 月和10 月—12 月，分別為115 d 次和48 d 次，其中5 月和10 月頻次較高，分別為33 d 次和28 d 次，占總天數(shù)的37.4%。2020 年山西省受沙塵天氣過程影響天次主要出現(xiàn)在春秋兩季，以春季較多。

在對山西省空氣質(zhì)量的研究和分析中，一般將具有相似條件或情況的城市分為1 個區(qū)域，全省11 個城市共劃分為3 個區(qū)域：大同、朔州、呂梁為西北部城市，忻州、太原、陽泉、晉中為中東部城市，長治、晉城、臨汾、運城 為南部城市。從區(qū)域上看，2020 年山西省西北部城市受沙塵影響較為集中，中東部和南部城市受地傳輸路徑影響較為分散，其中朔州、大同、呂梁、太原、晉中、晉城6 市受沙塵影響天數(shù)較多，占全省的71.8%。2020 年山西省地級市環(huán)境空氣質(zhì)量受沙塵天氣影響天數(shù)情況如表2 所示。

表2 2020 年山西省地級市受沙塵影響天數(shù)統(tǒng)計表 d

2.3 環(huán)境空氣質(zhì)量特征

2020 年山西省11 個城市受沙塵天氣影響可吸入顆粒物達到嚴重污染為3 d，中度污染為4 d，主要出現(xiàn)在大同、朔州和呂梁的西北部城市，其他區(qū)域可吸入顆粒物以良至輕度污染為主，占總影響天數(shù)的95.7%。2020 年山西省地級城市環(huán)境空氣質(zhì)量級別受沙塵天氣影響天次，如圖1 所示。

圖1 2020 年山西省地級城市環(huán)境空氣質(zhì)量級別受沙塵天氣影響

以2020 年未剔除受沙塵天氣過程影響的數(shù)據(jù)和剔除后的數(shù)據(jù)對比，山西省可吸入顆粒物年均濃度下降2.8 μg/m3，細顆粒物年均質(zhì)量濃度下降0.2 μg/m3，各城市中，大同市可吸入顆粒物年均質(zhì)量濃度下降最大為7 μg/m3，具體城市顆粒物濃度變化，如表3 所示。

表3 顆粒物各城市平均 μg/m3

3 結(jié)論

1）2020 年山西省受沙塵天氣過程影響天次主要出現(xiàn)在春秋兩季，以春季較多。不同城市受沙塵天氣影響的程度也不同,影響程度自北向南依次降低。即使在并未出現(xiàn)沙塵天氣的地區(qū),受上游沙塵傳輸?shù)挠绊懫淇晌腩w粒物濃度也會有不同程度的升高,是預(yù)報空氣質(zhì)量異常偏高的重要依據(jù)之一。

2）沙塵天氣過程造成中度以上污染天氣占比較少，主要影響西北部城市，其它地區(qū)空氣質(zhì)量級別以良至輕度污染為主；對可吸入顆粒物年均濃度影響較大，但是對細顆粒物影響較小，所以剔除沙塵影響后能較為真實的反映出當?shù)貙嶋H空氣質(zhì)量的情況。