2015年3月份沙塵天氣對(duì)石家莊市空氣質(zhì)量的影響及其天氣類型的分析

蘇海燕 溫柳青 張良

摘 要：通過(guò)對(duì)2015年3月份石家莊地區(qū)出現(xiàn)的沙塵天氣，利用25個(gè)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)資料，從空氣質(zhì)量狀況、污染物濃度變化、天氣形勢(shì)等幾方面對(duì)沙塵天氣的污染特征進(jìn)行分析。結(jié)果顯示：2015年3月份，石家莊市共受沙塵天氣影響天數(shù)為11天，沙塵天氣直接造成的超標(biāo)天數(shù)，占3月份超標(biāo)天數(shù)的42.11%；沙塵天氣導(dǎo)致顆粒物日平均濃度大幅升高，氣態(tài)污染物日平均濃度有所下降。

關(guān)鍵詞：沙塵天氣；空氣質(zhì)量；天氣類型

0 引言

沙塵天氣是在特定地理環(huán)境和大尺度環(huán)流背景下誘發(fā)的一種災(zāi)害性天氣[1]，沙塵天氣的發(fā)生會(huì)給自然環(huán)境和人民群眾的生活造成巨大的損失[2-3]。沙塵天氣頻繁發(fā)生，導(dǎo)致空氣中顆粒物濃度急劇上升，已經(jīng)成為引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病的重要因素。沙塵天氣在對(duì)人類的健康造成危害的同時(shí)也給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、生態(tài)環(huán)境等造成較大的影響。陸均天等[4]指出干暖的氣候背景、頻繁的冷空氣和氣旋活動(dòng)及荒漠化發(fā)展是造成2000-2002年北方春季沙塵天氣較頻繁的原因。頻繁發(fā)生的沙塵暴不僅給當(dāng)?shù)卦斐闪酥卮蟮淖匀粸?zāi)害，而且也嚴(yán)重危害京津等地，并波及到全國(guó)，致使下游地區(qū)浮塵天氣增加、空氣質(zhì)量下降。近年來(lái)，石家莊市政府通過(guò)各種大氣污染防治措施，使大氣污染加重的趨勢(shì)得到了有效遏制，空氣質(zhì)量逐年改善。但每年春季，仍然是沙塵天氣高發(fā)季。本文利用2015年3月份沙塵過(guò)程空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析了沙塵天氣對(duì)空氣質(zhì)量及污染物濃度變化的影響，利用氣象資料總結(jié)了發(fā)生沙塵過(guò)程的天氣形勢(shì)，對(duì)空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)和環(huán)境治理提供一些參考。

1 2015年3月份石家莊市空氣質(zhì)量狀況

每年2至5月份是華北地區(qū)沙塵天氣的高發(fā)期[5-8]，由圖1可以看出，石家莊市2015年3月份空氣質(zhì)量超標(biāo)天數(shù)為19天，超標(biāo)率為61.29%。其中三級(jí)（輕度污染）天數(shù)為9天，四級(jí)（中度污染）為5天，五級(jí)（重度污染）為5天，六級(jí)（嚴(yán)重污染）為0天；在2015年3月份超標(biāo)天數(shù)中，受沙塵天氣影響的天數(shù)為8天，占超標(biāo)天數(shù)的42.11%，而且3月16、17日和3月31日重度污染天氣均與沙塵天氣影響直接相關(guān)。

圖1 石家莊市2015年3月份每日空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）變化圖

2 沙塵天氣對(duì)石家莊市主要污染物濃度的影響

2015年3月份共出現(xiàn)沙塵天氣11天，PM10平均日濃度179ug/m3，剔除沙塵日PM10濃度，平均日濃度為163ug/m3，沙塵天氣的影響使全市PM10日平均濃度升高了9.8%。分析PM10平均日濃度逐日變化，可以看到，3月16日、17日和31日強(qiáng)沙塵天氣中，PM10日平均濃度分別達(dá)到280ug/m3、256ug/m3和224ug/m3，達(dá)到輕度污染、中度污染水平。

通過(guò)對(duì)當(dāng)月PM2.5濃度進(jìn)行同樣分析，當(dāng)月PM2.5月平均日濃度為93ug/m3，剔除沙塵日PM2.5濃度，日平均濃度為88ug/m3，與當(dāng)月PM2.5月平均日濃度接近。從當(dāng)月PM2.5日平均濃度逐日變化可以看到，3月16日、17日和31日強(qiáng)沙塵天氣中，PM2.5日平均濃度分別高達(dá)176ug/m3、162ug/m3和150ug/m3，均達(dá)到重度污染水平。

對(duì)當(dāng)月SO2、NO2濃度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)沙塵天氣對(duì)SO2、NO2濃度的影響與對(duì)PM2.5、PM10濃度的影響不盡相同，當(dāng)月SO2日平均濃度為59ug/m3，剔除沙塵日SO2濃度，平均日濃度為65ug/m3，高于當(dāng)月SO2月平均日濃度；NO2月平均日濃度為57ug/m3，剔除沙塵日NO2濃度，平均日濃度為57ug/m3，與當(dāng)月NO2月平均日濃度持平。從SO2、NO2月平均日濃度逐日變化可以看到，3月16日、17日和31日強(qiáng)沙塵天氣中，SO2、NO2日平均濃度反而下降。這說(shuō)明，沙塵天氣可以有效地降低氣態(tài)污染物濃度水平。

圖2 石家莊市3月份主要污染物日均值變化曲線圖

3 沙塵天氣過(guò)程天氣形勢(shì)分析

華北地區(qū)形成沙塵天氣的天氣形勢(shì)一般表現(xiàn)為沙源地（蒙古國(guó)或者中蒙邊境中部）形成一個(gè)比較強(qiáng)的低壓系統(tǒng)，與此同時(shí)，低壓系統(tǒng)后部形成一明顯的高壓系統(tǒng)，在低壓后部高壓系統(tǒng)前部有明顯的大風(fēng)區(qū)，由于低壓系統(tǒng)具有較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，在強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)和大風(fēng)作用下，這些地區(qū)容易造成沙塵暴天氣，沙塵在沙源地起沙后，隨著高低壓系統(tǒng)的移動(dòng)到下游地區(qū)[9]。

對(duì)3月份天氣形勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)，2次沙塵天氣均發(fā)生在低壓后部轉(zhuǎn)高壓前部的天氣形勢(shì)下。以3月15日至21日沙塵過(guò)程為例，3月13日，石家莊市逐漸轉(zhuǎn)為高壓系統(tǒng)前部，西北部靈壽供水站點(diǎn)顆粒物濃度從3月13日18：00開(kāi)始上升，到16、17日，PM10濃度已超過(guò)0.4mg/m3，達(dá)到嚴(yán)重污染水平，而處于南部的高邑縣政府站點(diǎn)顆粒物濃度從3月14日20：00才開(kāi)始明顯上升。顆粒物濃度峰值表現(xiàn)為典型的自西北向東南的輸送趨勢(shì)，氣態(tài)污染物SO2、NO2則表現(xiàn)出下降趨勢(shì)。（選取三個(gè)站點(diǎn)，做一個(gè)PM10的濃度變化折線圖）

圖3 3月15日沙塵過(guò)程地面天氣形勢(shì)

4 結(jié)論

①2015年3月份，石家莊市共受到2次沙塵天氣過(guò)程的影響，影響天數(shù)為11天，沙塵天氣直接造成石家莊市空氣質(zhì)量8天超標(biāo)，占3月份超標(biāo)天數(shù)的42.11%。

②沙塵天氣對(duì)PM2.5、PM10、NO2和SO2四種污染物濃度有不同程度的影響。沙塵天氣發(fā)生時(shí)導(dǎo)致PM10日平均濃度升高幅度最大，其次是PM2.5日平均濃度也有一定程度的升高，而沙塵天氣反而有利于NO2和SO2等氣態(tài)污染物的擴(kuò)散，從而使其濃度呈下降趨勢(shì)。

③3月份石家莊市沙塵天氣均發(fā)生在低壓后部轉(zhuǎn)高壓前部的天氣形勢(shì)下。

參考文獻(xiàn)：

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