王曉玲 馬 蕊

（1.龍曼清瀚（寧夏）建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司，寧夏 石嘴山 753000；2.寧夏環(huán)境科學(xué)研究院（有限責(zé)任公司），寧夏 銀川 753000）

0 引言

沙塵天氣對(duì)人類健康、空氣質(zhì)量和氣候變化影響較大［1-2］。沙塵顆粒物會(huì)影響生物地球化學(xué)循環(huán)過程［3-4］。國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用地基觀測(cè)、衛(wèi)星遙感、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)值模擬等手段對(duì)沙塵進(jìn)行了系列研究，結(jié)果表明不同起沙方案模擬的起沙量和沙塵濃度的時(shí)空分布等存在較大的不確定性［5］。我國(guó)西北干旱和半干旱地區(qū)是沙塵天氣的高發(fā)區(qū)，也是東亞沙塵的主要來(lái)源，然而當(dāng)前對(duì)西北干旱、半干旱區(qū)域的沙塵數(shù)值模擬研究中針對(duì)不同起沙方案的評(píng)估對(duì)比有限，因此探究起沙方案對(duì)于我國(guó)西北沙塵事件模擬的影響具有重要意義。寧夏地處西北干旱區(qū)域，西、北、東三面分布著騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠和毛烏素沙地，自然生態(tài)環(huán)境脆弱，受甘肅河西走廊、內(nèi)蒙古地區(qū)和蒙古國(guó)等沙塵源區(qū)輸入性沙塵影響較大。本研究以2022 年寧夏環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合分析近年沙塵污染過程、頻次，探究沙塵污染特征，針對(duì)沙塵污染過程提出管控建議，以期為后期大氣污染防治提供參考。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域

寧夏回族自治區(qū)地處東經(jīng)104°17'—107°39'，北緯35°14'—39°23'之間，位于我國(guó)西部的黃河上中游地區(qū)，東鄰陜西省西部，南部與甘肅省相連，北部和西北部與內(nèi)蒙古自治區(qū)接壤，南北相距約為456 km，東西相距約為50～250 km，總面積為6.64萬(wàn)km2，占全國(guó)總面積的0.69%，年平均氣溫為5.3～9.9 ℃，降水季節(jié)分配很不均勻，夏秋多、冬春少、降水相對(duì)集中，年平均蒸發(fā)量為1 312～2 204 mm。全區(qū)下轄銀川市、石嘴山市、吳忠市、中衛(wèi)市和固原市5 個(gè)地級(jí)市。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究使用的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于寧夏14 個(gè)縣區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站和19 個(gè)國(guó)控環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NO2）、臭氧（O3）、一氧化碳（CO），監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以年均值為準(zhǔn)，均為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

本研究數(shù)據(jù)分析和處理主要采用Excel 表格和SPSS 16.0 軟件，數(shù)據(jù)制圖主要使用地理信息系統(tǒng)（ArcGIS）軟件。

2 結(jié)果與討論

2.1 區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

2022 年，全區(qū)5 個(gè)地級(jí)市優(yōu)良天數(shù)比例范圍為81.1%～91.5%，平均優(yōu)良天數(shù)比例為84.2%，輕度、中度、重度、嚴(yán)重污染天數(shù)比例分別為11.6%、2.5%、1.3%、0.4%。超標(biāo)天數(shù)中，主要污染物依次為PM10、PM2.5、O3，作為首要污染物所占天數(shù)比例分別為52.9%、25.3%、21.8%。與上年同期相比，全區(qū)優(yōu)良天數(shù)比例上升0.4百分點(diǎn)（優(yōu)良天數(shù)平均增加1.6天，累計(jì)增加8 天），其中石嘴山市、固原市、中衛(wèi)市分別增加9 天、1 天、3 天，銀川市、吳忠市分別減少1 天、4天。全區(qū)輕度污染天數(shù)同比增加3.8天，中度污染天數(shù)增加1.4天，重度污染天數(shù)增加2.2天，嚴(yán)重污染天數(shù)減少8.8天。

2.2 沙塵天氣污染現(xiàn)狀

2022 年，受蒙古氣旋和冷空氣大風(fēng)天氣等氣象條件影響，寧夏共出現(xiàn)15 次沙塵天氣過程，其中，一級(jí)沙塵天氣（浮塵）4 次；二級(jí)沙塵天氣（揚(yáng)沙）9 次；三級(jí)沙塵天氣（沙塵暴）2 次；四級(jí)沙塵天氣（強(qiáng)沙塵暴）0 次。首次沙塵天氣發(fā)生時(shí)間為3 月5 日，與上年相比推遲了53天，沙塵天氣發(fā)生頻次由20次減少至15 次，減少了5 次。全區(qū)5 個(gè)地市環(huán)境空氣質(zhì)量受沙塵天氣過程影響累計(jì)289 天次，沙塵過程導(dǎo)致全區(qū)優(yōu)良天平均減少30.4 天，造成PM10污染天累計(jì)152 天次（平均為30.4 天），可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度分別上升18μg/m3、3μg/m3，受沙塵影響春季168 天次、夏季23 天次、秋季32 天次、冬季66 天次。受沙塵天氣過程影響程度由大到小依次為：中衛(wèi)市、石嘴山市、吳忠市、固原市、銀川市。

2016—2022 年，寧夏達(dá)到定級(jí)的沙塵天氣過程共計(jì)112 次，其中，一級(jí)（浮塵）36 次、二級(jí)（揚(yáng)沙）47 次、三級(jí)（沙塵暴）24 次、四級(jí)（強(qiáng)沙塵暴）5次，平均每年16 次，受沙塵影響產(chǎn)生的污染天年均達(dá)到26 天（見表1）。沙塵天氣過程期間，區(qū)域PM10小時(shí)濃度最大值達(dá)到3 381～7 044 μg/m3。其中，2021年沙塵影響頻次最多、PM10小時(shí)濃度最大、影響范圍最廣，當(dāng)年沙塵天氣過程導(dǎo)致全區(qū)優(yōu)良天平均減少了38 天、全年優(yōu)良天數(shù)比例減少了10 百分點(diǎn)。全區(qū)5 個(gè)地級(jí)市比較而言，受沙塵影響最大的是中衛(wèi)市，其次為吳忠市和石嘴山市，固原市和銀川市沙塵天次相對(duì)較少。從近年監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，全區(qū)揚(yáng)塵天氣和沙塵暴天氣頻次增加，沙塵天氣影響范圍不斷擴(kuò)大、持續(xù)時(shí)間明顯增長(zhǎng)。

表1 2016—2022年寧夏沙塵天氣狀況

2.3 PM10和PM2.5的污染比值分析

PM2.5/PM10是判斷PM10中粗細(xì)粒子含量的簡(jiǎn)易方法之一，同時(shí)也是判斷一個(gè)地區(qū)是否受到沙塵影響的重要指標(biāo)。通過對(duì)全區(qū)5 個(gè)地級(jí)市是否受沙塵影響條件下PM2.5與PM10的比值分析，非沙塵天氣下比值在0.45～0.49，沙塵過程中比值為0.27～0.30，結(jié)果均表現(xiàn)出統(tǒng)一性，即沙塵過程中PM2.5在PM10的占比明顯小于非沙塵過程。說(shuō)明PM2.5主要來(lái)源于煤的燃燒、化學(xué)反應(yīng)合成物等本地污染源，如冬季集中供暖燃煤排放大量的污染物導(dǎo)致空氣中各種粒徑的可吸入顆粒物濃度較高。而沙塵過程中則主要帶來(lái)PM10為主的顆粒物，使本地PM10濃度迅速增加，進(jìn)而使PM2.5在PM10的占比降低。

2.4 顆粒物與氣象因子的相關(guān)性分析

選擇2022 年環(huán)境空氣質(zhì)量受沙塵天氣影響最大的中衛(wèi)市數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具體數(shù)值見表2。PM10與10 分鐘平均風(fēng)速相關(guān)性顯著，風(fēng)速越大顆粒物PM10濃度越高，與平均氣溫和相對(duì)濕度都呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，但相關(guān)性并不顯著。這間接反映了沙塵天氣的形成條件，干燥，風(fēng)速較大更有利于沙塵的形成。在沙塵形成前期過程中，由于氣象條件濕度低、風(fēng)速大，可以將裸露地面的沙塵等物質(zhì)卷起到空中并達(dá)到輸送的目的，后期風(fēng)速降低，若有靜穩(wěn)系統(tǒng)的配合，沙塵將在空中有一定的滯留時(shí)間，沉降慢，導(dǎo)致能見度降低，顆粒物濃度升高，空氣質(zhì)量下降。

表2 2022年中衛(wèi)市沙塵天氣中PM2.5、PM10與氣象因子的相關(guān)系數(shù)

2.5 沙塵天氣管控建議

2.5.1 提升沙塵預(yù)報(bào)預(yù)警能力。氣象部門要進(jìn)一步加強(qiáng)氣象災(zāi)害和大氣污染氣象的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警能力建設(shè)，提高沙塵天氣預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度，為指導(dǎo)各地各有關(guān)部門提前組織開展沙塵天氣應(yīng)對(duì)留出足夠的時(shí)間和空間。同時(shí)，增強(qiáng)人工氣象干預(yù)，適時(shí)開展人工增雨、增雪等作業(yè)，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境改善，減少揚(yáng)塵產(chǎn)生。

2.5.2 加強(qiáng)本地?fù)P塵源管控。各地要根據(jù)空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)情況，及時(shí)發(fā)布沙塵預(yù)警。組織做好道路濕法清塵或沖洗，建筑工地暫停土方開挖和拉運(yùn)，工業(yè)企業(yè)做好料場(chǎng)堆場(chǎng)揚(yáng)塵監(jiān)管，城市建成區(qū)做好裸露土地苫蓋和綠化等，提前將應(yīng)急措施落實(shí)到位，最大限度減少本地?fù)P塵、粉塵產(chǎn)生及排放。

2.5.3 做好居民健康防護(hù)。沙塵天氣過程期間，廣大居民要緊密門窗，盡量減少室外活動(dòng)；市政、環(huán)衛(wèi)部門要加強(qiáng)城區(qū)主次干道噴霧、灑水作業(yè)；住建部門要監(jiān)督建筑工地落實(shí)臨時(shí)停工或揚(yáng)塵防控等要求；交警部門要加強(qiáng)巡查巡邏和交通管控，提醒過往車輛降低車速、安全通行，最大限度將沙塵對(duì)居民的影響降至最低。

2.5.4 及時(shí)開展清塵行動(dòng)。一方面，PM2.5會(huì)長(zhǎng)時(shí)間飄浮空氣中，有時(shí)會(huì)持續(xù)5 至6 天；另一方面，PM2.5沉降到地面、道路上，沙塵過后如遇大風(fēng)、車輛等擾動(dòng)便會(huì)產(chǎn)生二次揚(yáng)塵污染。沙塵結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)組織開展“清塵”行動(dòng)，對(duì)城區(qū)道路綠化帶、花壇樹木實(shí)施沖洗降塵并全面啟動(dòng)草坪噴水作業(yè)，對(duì)交通護(hù)欄、綠化柵欄等公共設(shè)施進(jìn)行全面徹底清洗，在城市主次干道不間斷進(jìn)行吸塵、洗掃、噴霧，最大限度縮短沙塵影響時(shí)間、減小影響程度，防止二次揚(yáng)塵污染。

2.5.5 提高全民綠化行動(dòng)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，寧夏森林覆蓋率為18%，低于全國(guó)平均水平24%。應(yīng)繼續(xù)實(shí)行封山禁牧，科學(xué)開展大規(guī)模國(guó)土綠化行動(dòng)，加大植樹造林力度，加強(qiáng)防風(fēng)固沙能力，從根本上改善生態(tài)環(huán)境，有效減少本地沙塵源。針對(duì)外來(lái)性沙塵輸入，要建立陜-甘-寧-蒙西北區(qū)域性聯(lián)防聯(lián)控，國(guó)家層面要建立與蒙古國(guó)聯(lián)防聯(lián)控，擴(kuò)大與蒙古國(guó)的荒漠化防治合作。

3 結(jié)論

①沙塵影響范圍增大、頻次增多。以往沙塵過程對(duì)南部區(qū)域影響較輕，但近年沙塵影響大多已覆蓋全區(qū)，大部分沙塵天氣過程都會(huì)影響到固原市，2016年固原市受沙塵天氣過程影響18天次，2022年46 天次。全區(qū)各地市受沙塵影響的天次也呈逐年增加態(tài)勢(shì)，與2016 年相比，2022 年各地市受沙塵天氣過程影響的天數(shù)分別為：銀川市增加38 天、石嘴山市增加47 天、吳忠市增加39 天、固原市增加28天、中衛(wèi)市增加61天。

②沙塵過程持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)。以往沙塵天氣主要以大風(fēng)揚(yáng)沙為主，受冷空氣持續(xù)影響，污染擴(kuò)散清除較快，而近年沙塵氣團(tuán)過境后，后續(xù)冷空氣迅速減弱或轉(zhuǎn)為地面高壓后部，易造成浮塵天氣和沙塵回流現(xiàn)象，致使自然沉降緩慢，污染持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)。2022年，全區(qū)沙塵污染天平均為30.8 天，較2016 年（15.2天）翻了一番。以往沙塵天氣主要發(fā)生在春季，但近年來(lái)沙塵天氣全年頻發(fā)，除春季外其他季節(jié)也時(shí)有發(fā)生，特別是冬季也逐漸成為沙塵天氣高發(fā)季節(jié)。

③PM2.5與PM10的比值結(jié)果表明，非沙塵天氣下比值在0.45～0.49，沙塵過程中比值為0.27～0.30，結(jié)果均表現(xiàn)出統(tǒng)一性，即沙塵過程中PM2.5在PM10的占比明顯小于非沙塵過程。

④提升沙塵預(yù)報(bào)預(yù)警能力、加強(qiáng)本地?fù)P塵源管控、及時(shí)開展清塵行動(dòng)是短期有效預(yù)防沙塵天氣的具體措施，聯(lián)防聯(lián)控是減少沙塵天氣的長(zhǎng)期有效途徑。