佳木斯大氣污染物擴散影響因素及區(qū)域探究

李永亮，李健

(佳木斯市環(huán)境保護監(jiān)測站，黑龍江 佳木斯 154004)

1 佳木斯市大氣污染現(xiàn)狀

佳木斯市東、西部皆存在大氣污染源，對市區(qū)影響較大的一是位于城市長年主導風向上風方的西部燃煤大氣污染源(佳能熱電、永旭等大型燃煤企業(yè))，二是主干道上的機動交通工具。由于西部城區(qū)開發(fā)較晚，有大片平房區(qū)，一般以燃煤為主，特別是冬季，燃煤量加大。東部燃煤污染源由于位于城市主導風向下風方，且大多采取高架排放，一般情況下其影響區(qū)域跳躍至城市東部2～3 km。主導風向為西南(SW)和西西南(WSW)，西部工業(yè)區(qū)和平房散煤燃燒產生的煙塵和SO2并不是滯留在原地，而是通過平流輸送，使污染團向市中心飄移。由于交通工具主要集中于市中心，其排放的NOx(NO2為主)初始聚集區(qū)位于市中心區(qū)，污染團隨風向東飄移進而主要影響市區(qū)東部。根據(jù)2012年佳木斯市環(huán)境質量報告書中的統(tǒng)計，污染物中NO2的污染負荷比為 14.7%，SO2污染負荷比為12.8%。

2 各因素對佳木斯市大氣污染物擴散的影響

2.1 城市“熱島效應”

依佳木斯市城市規(guī)模和燃料種類，市中心與周圍鄉(xiāng)村溫差達5℃。按其現(xiàn)有城區(qū)面積60 km2計，可簡化為城區(qū)半徑為4.37 km，溫度梯度相當于0.114 4 ℃ /hm2。

城市“熱島效應”加大了市中心區(qū)域空氣擾動，其產生的熱力湍流加速了該區(qū)域的污染物混合，在靜小風下阻礙污染物向周邊區(qū)域輸送，使大氣污染物更易于在城市中心區(qū)域聚集并滯留，導致其濃度較高。由于溫度梯度的存在，在市區(qū)四周沿逆時針方向形成接近0.025 m/s的側向風。近4年氣象數(shù)據(jù)表明，平均風速為2.8 m/s，由矢量合成計算可知，過境風向左偏轉角度可達3.2°，使污染物傳輸方向發(fā)生微小改變［1－3］。

2.2 大氣穩(wěn)定度

大氣穩(wěn)定度以中性和弱不穩(wěn)定為主，對大氣污染物的擴散比較有利。但12月底至次年2月初，出現(xiàn)穩(wěn)定類氣象條件的時日較多，偶有熏煙現(xiàn)象，大氣的不穩(wěn)定，影響了污染物的擴散［4－5］。

2.3 粗糙度

近幾年來高層建筑增多，城市地面粗糙度加大，其影響分2方面，一是形成湍流，加快大氣污染物混合，避免局部濃度過高現(xiàn)象發(fā)生;二是高層建筑容易形成類似過山氣流的污染物閉塞區(qū)，使大氣污染物在高層建筑背后避風區(qū)聚集并滯留，不容易向其他區(qū)域擴散，這也是大中城市中心區(qū)域大氣污染物濃度一般高于周邊地區(qū)的一個原因。

2.4 溫度層結

逆溫天氣主要出現(xiàn)在白天晴天、夜晚陰天的冬季。由于白天地面接受太陽輻射熱量較多，夜晚地面向宇宙輻射的熱量被云層阻隔并吸收，地面溫度下降，云層周圍大氣溫度升高，形成逆溫。北方地區(qū)冬季汽車燃油相對較多，排放的NO2等污染物也較多，更加重了逆溫天氣對環(huán)境的影響。

2.5 平流輸送

佳木斯市常年主導風向為西南(SW)和西西南(WSW)。據(jù)氣象局統(tǒng)計，2012年2種風向頻率之和1月為34%、10月為24%、11月為28%、12月為55%。由于歷史原因，城市西和西南部分布大量工業(yè)企業(yè)，平流輸送的結果是西部工業(yè)區(qū)的大氣污染物(主要是PM10和SO2)向市中心區(qū)域匯集，而市中心區(qū)域的污染團(NO2為主)向城市東部遷移，加重了東部區(qū)域的環(huán)境污染。佳木斯市環(huán)境保護監(jiān)測站2012年大氣自動站監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，位于其東部發(fā)電廠監(jiān)測點位，污染物負荷相對較高。

2.6 降水和霧

佳木斯市降水550～600 mm/a，分為雨、雪2種，對大氣污染物均起到?jīng)_刷作用。城市只在暮春和初秋出現(xiàn)霧類天氣，霧同時具有對大氣污染物的屏蔽作用，對酸性污染物(SO2和NO2皆屬于酸性污染物)的稀釋作用和對顆粒類污染物的洗刷作用。雖然此期間佳木斯市處于非采暖期，顆粒物類污染物和SO2濃度不是很高。

2.7 江陸風

佳木斯市靠近松花江邊，局地氣象條件受其影響較小。其影響晝夜迥異，開江期白天，陸地溫度高，空氣密度小，空氣上升，江面溫度相對較低，空氣向陸地運動，補充陸地空氣缺失部分，形成江風;開江期夜晚，陸地降溫較快，而江面溫度下降較緩，溫度相對較高，空氣上升，陸地空氣向江面運動加以補充，形成陸風。

與城市“熱島效應”比較，白天與城市“熱島效應”相同，夜晚與其相反。江陸風在白天助長城市“熱島效應”，夜晚削弱城市“熱島效應”。臨近水域的城區(qū)夜晚更有利于污染物擴散。對于冰封期，冰面溫度與陸地溫度相差不大，影響可以忽略。

3 佳木斯市主要大氣污染物污染區(qū)域探究

根據(jù)2012年監(jiān)測數(shù)據(jù)，市中心和東部區(qū)域大氣污染物同樣表現(xiàn)為采暖期污染較重，非采暖期污染較輕，其中PM10和SO2具有明顯的季節(jié)性特點。相同范圍內，濃度梯度越大，區(qū)域間污染物濃度差異就越大，反之就越小。采暖期城市PM10和SO2濃度在中心區(qū)域和東部區(qū)域之間差異較大，而非采暖期差異較小。就全年而言，SO2差異相對較小，因氣態(tài)污染物更易被過境風輸送到較遠的地方，在不利氣象條件下也更易擴展影響區(qū)域。對于低空污染團，一般情況下顆粒類污染物可被平流輸送至1.5～2.5 km以外的地方，而氣態(tài)污染物則要超出0.2～0.5 km。其實際重點影響區(qū)域，完全取決于過境風向、風速、穩(wěn)定度等大氣污染物擴散影響因素，但主要影響區(qū)域一定是常年主導風向下風方。通常情況下，依氣體污染團平流輸送規(guī)律，污染物峰點將向東漂移2 km左右。

［1］王明星.大氣化學［M］.北京:氣象科學出版社，2004.

［2］唐孝炎，張遠航，邵敏.大氣環(huán)境化學［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［3］寶文宏，王莉，孫麗，等.影響大氣污染物擴散的因素及影響趨勢分析［J］.包鋼科技，2002，28(6):72 －74.

［4］陳義勝.李琛;孫鐵.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟［J］.大氣污染物非穩(wěn)態(tài)擴散影響因素分析，2007，17(26):168－169.

［5］鄧志剛.淺談大氣污染物的擴散因素［J］.民營科技，2012，14(5):82.