談雙鴨山市氣象特征及地形特征對空氣質量的影響

鐘海霞

摘要:雙鴨山市采暖期污染較重是因為采暖期燃煤量大、低矮分散的面源多的緣故,同時氣象因素及地形特征對空氣質量的影響也起著相當大的作用,采用2008年空氣質量監(jiān)測數(shù)據,進行雙鴨山市氣象特征及地形特征對空氣質量影響分析,得出空氣較穩(wěn)定的取暖期和具有山風、谷風、局地環(huán)流的地形特征是形成雙鴨山市空氣污染的主要原因之一,并針對地形特征及氣象特征對雙鴨山市空氣質量的影響提出空氣污染治理措施。

關鍵詞:地形特征 氣象特征 空氣質量影響

1 雙鴨山市空氣質量現(xiàn)狀

對雙鴨山市2008年空氣環(huán)境質量評價得出:市區(qū)二氧化硫還有73%的環(huán)境容量,二氧化氮還有68%的環(huán)境容量,可吸人顆粒物環(huán)境容量還有27%,雙鴨山市空氣環(huán)境質量主要受控于可吸人顆粒物。污染時段以冬季采暖期為主,這個時段是影響環(huán)境空氣質量的主要時段,而在非取暖期污染較輕,表明環(huán)境空氣污染是煤煙型污染。

空氣環(huán)境質量監(jiān)測區(qū)域范圍是市政府所在地一尖山區(qū),該區(qū)域內的工業(yè)及生活污染源是市區(qū)大氣污染的主要來源。根據市監(jiān)測站的監(jiān)測結果,尖山區(qū)工業(yè)及生活污染源向大氣環(huán)境排放的污染物量煙塵分別是210.54噸/年和10771噸/年,二氧化硫分別是535.2噸/年和2216噸/年,二氧化氮分別是607.5噸/年和1003噸/年。

從上述數(shù)據可以看出,生活污染源的煙塵排放量是工業(yè)污染源排放量的51.1倍,生活污染源二氧化硫排放量是工業(yè)污染源排放量的4.41倍,生活污染源二氧化氮排放量是工業(yè)污染源排放量的1.65倍,這說明生活污染源的排放量是市區(qū)大氣污染的主要部分。由于總懸浮顆粒物是大氣中的主要污染物,而生活污染源排放的煙塵量又是最大,所以生活污染源是雙鴨山市空氣環(huán)境質量的主要污染源。

2 氣象特征與地形特征對空氣質量的影響

2.1 氣象特征與空氣污染 雙鴨山市位于東北半球中緯度地區(qū),常年受季風和西伯利亞寒流影響,屬濕潤寒溫帶大陸性季風氣候,因此溫度變化差異大,季節(jié)性氣候變化明顯。冬季長而寒冷,夏季短促較溫暖,春秋兩季氣候多變。春季多大風天氣,少雨干旱,最大風速可達18m/s,秋季多雨,降溫急劇,無霜期短。全年平均氣溫為3.2cC,主要風向是SSW風,出現(xiàn)頻

率為22%,SW風頻率為12%,E風出現(xiàn)頻率最小,只占1%,年均風速為4.1m/s。冬季大氣以中性D類穩(wěn)定度為主,出現(xiàn)頻率為34.87%,其次是較穩(wěn)定的E類,出現(xiàn)頻率為28.84%。夏季仍以中性D類穩(wěn)定度為主,出現(xiàn)頻率達60.76%,其次是不穩(wěn)定的B類,出現(xiàn)頻率為11.87%。風隨高度的變化在250米以下遵循指數(shù)規(guī)律,冬季逆溫在晚20點就地面生成,強度較弱,隨著深夜的來臨,逆溫逐漸加強,在早晨6點最強,平均強度為3.3℃/100mn,逆溫一直可持續(xù)到早晨8點以后逐漸減弱以至消失。氣象特征與大氣污染有著密切聯(lián)系,風向、風速、大氣穩(wěn)定度、逆溫層的生消規(guī)律等直接影響到大氣污染物的擴散過程,大氣污染物濃度的空間分布和隨時間的變化規(guī)律,也都可以從氣象因素上找到答案。

采暖期污染較重是因為采暖期燃煤量大、低矮分散的面源多的緣故,同時氣象因素也起著相當大的作用:冬季較穩(wěn)定的E類大氣穩(wěn)定度出現(xiàn)的頻率高達28.84%,當逆溫天氣形成時,在穩(wěn)定的大氣中的污染物不易擴散,而冬季燃煤量大,污染物排放量大,這樣,污染物不斷積累在局部的空氣中,從而使得采暖期的大氣污染較重,大氣環(huán)境質量顯著下降。

2.2 地形特征與局地污染 在山區(qū),地形特征對局地大氣污染過程也起著重要作用。與平原地區(qū)不同,山區(qū)由于地形起伏的坡度、高度、方位與山谷走向、大小的影響,使山區(qū)風場和溫度場分布很不均勻,在白天,接受太陽輻射多的坡面上的氣溫比相同高度周圍空氣溫度高,夜間的情況相反,坡面因輻射失熱,使坡面溫度比周圍大氣的溫度低,從而形成逆溫,由于下

墊面增熱和冷卻的不一致會影響流場,形成各種尺度的局地環(huán)流。其中范圍較大的是有明顯日變化的山谷風環(huán)流。此外,不引起比較短暫的尺度更小的環(huán)流。

城區(qū)座落在淺山丘陵地帶,谷地與山嶺的相對高差在100-300米之間,河谷呈南北走向,與主導風向有22.5°的交角,城市建筑主要分布在谷底至東側的山坡上。城市的東、南、西三面是起伏連綿、形態(tài)各異的大小山嶺,北面是寬闊平坦的三江平原。

山區(qū)逆溫的特點與局地地形有密切聯(lián)系,市區(qū)周圍的山雖不算高,但低層大氣的溫度層結與平原相比也有明顯差別,夜間常出現(xiàn)很強的逆溫。由于地形的作用使輻射逆溫增強,夜間山坡冷卻很快,冷空氣沿山坡下滑,在谷底積聚,谷底熱空氣被抬起而形成逆溫,逆溫發(fā)展的速度比平原快,逆溫層厚度、強度更大。因地形的阻擋,河谷和凹地的風速很小,也有利于逆溫的形成,由于地形對日照的遮擋,山區(qū)開始形成逆溫的時間比平原早,消散的時間比平原遲,一般在黃昏前后開始形成,隨著時間的推移逆溫層向上發(fā)展加厚,日出后逆溫層自下而上逐漸消散。

南北走向的山谷中,兩側山坡受日照不均形成的橫向環(huán)流可將夜間積聚的河谷上部的污染物、煙氣導向地面,引起漫煙污染。由于夜間逆溫,沿著河谷吹向下游的氣流是穩(wěn)定的,煙流抬升達到一定高度后不再升高,維持在這個高度上順流而下,幾乎沒有什么擴散,這在清晨經?？梢杂^察到這種現(xiàn)象,雙鴨山礦務局矸石電廠的熱電供熱鍋爐煙氣向北漂移現(xiàn)象表現(xiàn)的最為明顯。

日出以后,山谷兩側的山坡受太陽輻射很快增溫,東側山坡仍然較冷,于是形成局地環(huán)流,在整個山谷地帶,上述環(huán)流幾乎是同時發(fā)展,因此在幾公里長的山谷中同時出現(xiàn)上部高濃度煙氣帶到地面的漫煙污染,濃度也大致相等。隨著湍流混合的進一步加強,濃度逐漸降低。午后,局地環(huán)流逆轉,東坡氣流上升,西坡下沉,到晚19時出現(xiàn)另一次漫煙污染,此時上部煙氣不象夜間穩(wěn)定氣層中的濃度那樣高,漫煙造成的污染亦較低。

山區(qū)風場的空間結構十分復雜,山谷越深、山谷走向與梯度風向的交角越大,盛行風越難影響到谷內。象這樣寬而淺的山谷地帶,上下氣流關系比較密切,但由于局地環(huán)流和地形阻擋作用,市區(qū)臨近地點的風向常常不一致,甚至出現(xiàn)反向氣流。梯度風較強時,不同地點風向的相關程度較高,風速小時,風向更加散亂而不規(guī)則,氣流過山時流場將發(fā)生變化,過山后的氣流會形成地形波,背風面會

出現(xiàn)明顯的上升和下降氣流,有時還會出現(xiàn)劇烈的湍流區(qū),因此背風區(qū)的污染也是我市由于地形因素而存在的特殊污染過程。

2.3 治理措施 針對以上氣象因素及地形特征的影響提出以下空氣污染治理措施:

2.3.1 很抓生活污染源的治理工作。抓住振興東北老工業(yè)基地的機遇,盡快使我市大唐雙鴨山熱電二期項目上馬,取締90%以上分散鍋爐房供熱,減少分散、低矮的供熱面積,防止取暖期因空氣穩(wěn)定度大、局地環(huán)流,使得污染物不易擴散,而導致的逆溫層的形成。

2.3.2 加強對潔凈煤技術政策上的扶持。對潔凈煤技術生產實行減免稅等政策優(yōu)惠,鼓勵和促進潔凈煤技術的發(fā)展。提高環(huán)境標準要求和排污收費標準,迫使用戶通過使用潔凈煤來減少排污。

2.3.3 調整能源結構。利用最新技術成果,推廣清潔能源,提高電和煤氣的使用率。

2.3.4 建議在市區(qū)各山的背風區(qū)的風向內,控制建工廠,或不建工廠,防止由山的背風區(qū)引起漫煙局部污染。

3 結論

冬季燃煤量大,污染物排放量大,空氣較穩(wěn)定的取暖期,以及山風、谷風及局地環(huán)流,使得污染物不易擴散,污染物不斷積累在局部的空氣中,使得采暖期的空氣污染較重,空氣環(huán)境質量顯著下降。減少低矮、分散供熱面源,到2009年末,使集中供熱面積達到92.2%是控制空氣污染主要措施。

參考文獻:

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