烏魯木齊市冬季重污染天氣成因分析

江宜霖

（兵團環(huán)境監(jiān)測中心站，新疆烏魯木齊830011）

烏魯木齊市冬季重污染天氣成因分析

江宜霖

（兵團環(huán)境監(jiān)測中心站，新疆烏魯木齊830011）

城市經(jīng)濟的高速增長引發(fā)的大氣環(huán)境污染問題，已經(jīng)受到社會各界的廣泛關(guān)注。改善大氣環(huán)境質(zhì)量已經(jīng)成為我國大氣污染防治工作的一項主要內(nèi)容。而做好大氣污染防治工作，首先就要對大氣主要污染物的污染特征進行調(diào)查和分析。隨著城市化進程的加快，烏魯木齊市大氣污染程度日益嚴重，成為市民普遍關(guān)注的和亟待解決的問題。本文詳細分析了烏魯木齊市自然地理環(huán)境、污染源分布情況和重污染天氣成因，針對烏魯木齊市大氣污染存在的主要問題，從能源結(jié)構(gòu)、環(huán)境容量、污染控制、低矮面源、城市管理、綠色交通、聯(lián)防聯(lián)控和部門聯(lián)動等方面提出相應(yīng)的大氣污染防治對策。

烏魯木齊；冬季；重污染；天氣；成因分析

改革開放30多年來，隨著我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，工業(yè)化和城市化進程不斷加速，城市和城市群區(qū)域大氣污染日趨嚴重，其中天山北麓的烏魯木齊市大氣污染惡化程度可謂領(lǐng)先于全國。1999年，烏魯木齊就成為世界上大氣污染最為嚴重十座城市之一，2011年世界衛(wèi)生組織公布的全球1083個城市的空氣質(zhì)量排名中，烏魯木齊名列1053名，全國倒數(shù)第3，惡劣的大氣環(huán)境質(zhì)量已嚴重危害到當(dāng)?shù)厝嗣竦纳眢w健康[1－3]。本文分析了烏魯木齊市自然地理因素、2015年冬季污染源分布情況及重污染天氣成因，提出了相應(yīng)的大氣污染防治對策。

1 自然地理因素

1.1 地理位置及地形地貌

烏魯木齊市區(qū)三面環(huán)山，北部平原開闊，形成東南高而窄，西北低而闊的喇叭口形的狹谷地帶。轄區(qū)地勢由東南向西北降低，地勢起伏懸殊，坡降落差大。圍繞烏魯木齊市中心城區(qū)，北面為米東區(qū)，西南方向為水西溝城鎮(zhèn)組群；東南面為達坂城城鎮(zhèn)組群。烏魯木齊市南部地區(qū)（烏魯木齊縣附近）地形高程為1700m左右，與北部米東區(qū)相比，地形高差約為1100m，南北地勢懸殊。烏魯木齊市冬季混合層厚度平均為500m左右，污染物隨氣團爬坡后仍無法沖破上部逆溫層而堆積或下沉，也會引發(fā)較重的空氣污染。另一方面，由于烏魯木齊市南部與北部地區(qū)的地形高差較大，冬季北部地區(qū)吹偏北風(fēng)時，氣流在爬坡過程中水汽凝結(jié)，在穩(wěn)定層結(jié)下易形成霧霾天氣，加重空氣污染。烏魯木齊市獨特的地形條件導(dǎo)致大氣擴散條件差、污染物易累積。

1.2 氣象條件

1.2.1 風(fēng)場

全年主導(dǎo)風(fēng)向是西北風(fēng)，靜風(fēng)頻率冬季最高為16%。全年東南風(fēng)平均風(fēng)速最大，西風(fēng)平均風(fēng)速最小。白天一般吹北風(fēng)（谷風(fēng)），夜晚吹南風(fēng)（山風(fēng)）。冬季北部地區(qū)主要盛行西北偏北風(fēng)，中部地區(qū)盛行偏西風(fēng)，而南部地區(qū)盛行偏南風(fēng)，因此在中部地區(qū)形成2個輻合型流場。

1.2.2 大氣穩(wěn)定度和混合層高度

冬季F類（穩(wěn)定層結(jié)）穩(wěn)定度出現(xiàn)頻率高，在35%以上，大氣層結(jié)及不利于大氣污染物的垂直擴散，造成污染物累積。冬季混合層平均高度不足500m，污染物垂直方向擴散范圍小，由于南北地形高差約為1100m，污染物隨氣團爬坡后仍很難沖破上部逆溫層。

2 污染源分布情況

2.1 工業(yè)污染物排放的空間分布

烏魯木齊全社會綜合能源消費量為3000萬t標準煤左右，規(guī)模以上工業(yè)綜合能源消費量占全市能源消費總量的60%以上。工業(yè)污染物SO2排放量較大的企業(yè)主要集中分布在米東區(qū)和經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)（頭屯河區(qū)），NOx排放量較大的企業(yè)主要分布在米東區(qū)、天山區(qū)和頭屯河區(qū)，煙（粉）塵排放量較大的企業(yè)主要分布于米東區(qū)和達坂城區(qū)。

2.2 機動車

2015年全市機動車保有量已突破84萬輛，機動車尾氣排放污染不斷增加。單位道路里程的機動車擁有量已達到330輛/km，高于東部發(fā)達城市，高峰時段主干道車流量近4000多輛/h，干道平均車速僅17km/h，與一線大城市的交通擁堵程度相當(dāng)。

2.3 低矮面源污染情況

米東區(qū)及其他區(qū)縣城鄉(xiāng)結(jié)合部原煤散燒問題突出，低矮面源污染情況嚴重。天山區(qū)、沙依巴克區(qū)、高新區(qū)（新市區(qū)）、水磨溝區(qū)4個中心城區(qū)“城中村”約6.24萬戶人，人口約20余萬人，年燃煤量基本維持在30萬t噸左右。雖然民用散燒煤占全市耗煤量的比例不大，但由于生活燃煤排放源均為低矮面源，沒有任何污染治理設(shè)施，且分布較為分散，對大氣污染物環(huán)境濃度的貢獻不容忽視。

2.4 周邊區(qū)域污染貢獻情況

據(jù)研究，區(qū)域來源對烏魯木齊市全年P(guān)M2.5濃度平均貢獻為12%，各季節(jié)的區(qū)域來源貢獻范圍為10%～15%，其中春季PM2.5區(qū)域來源最為突出，達到15%[4－6]。阜康、昌吉、五家渠等周邊區(qū)域的工業(yè)發(fā)展對烏魯木齊市環(huán)境空氣質(zhì)量的影響不容忽視，需要切實推進區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控。

3 2015年冬季重污染天氣成因

靜穩(wěn)天氣不利污染物擴散。2015年冬（即2015年11月至2016年2月），首府烏魯木齊冷空氣勢力弱而少，氣溫偏高，降水量大但日數(shù)少，逆溫深厚且混合層低，風(fēng)速小，相對濕度大，霧日數(shù)異常偏多，造成污染物濃度累積上升，引發(fā)能見度下降。

3.1 冷空氣勢力弱頻次少，氣溫偏高

自2015年11月17日至2016年2月，烏魯木齊較明顯的冷空氣活動僅5次，遠少于同時期平均8～10次的較明顯冷空氣活動，2015年冬氣溫偏高1.3℃。

3.2 降水量大但有效降水少，相對濕度大

2015年冬（121d）城區(qū)累積降水量102.6mm，較歷年同期（59.7mm）偏多70%，但時間分布不均，≥1mm的有效降水（對于空氣污染物能起到清除和清刷作用）日數(shù)僅18d，且出現(xiàn)降水時間間隔較長；2月份降水量僅6.2mm，較歷年同期（12.2mm）偏少近50%。采暖時段降水量大，致使近地面空氣相對濕度增大，2015年冬各月相對濕度在75%～83%之間，大于歷年同期均值和2014年冬的各月值。

3.3 逆溫層深厚，混合層高度偏低

入冬后，城區(qū)逆溫層厚度時常超過1000m，且地面至逆溫層頂?shù)臍鉁刈兓却蠖荚?0℃左右，表明冬季逆溫深厚，強度大。2015年冬季最大混合層平均高度為411m，其中僅5d大于900m，有3d僅50m。2015年12月和2016年1月的平均最大混合層高度分別為400m和348m，均比歷年同月平均最大混合層高度低。

3.4 風(fēng)速小

2015年冬各月平均風(fēng)速在1.3～1.5m/s，均小于歷年同期平均值（1.5～1.8m/s），除12月外均小于2014年冬各月值（1.3～1.9m/s）。

3.5 焚風(fēng)（東南風(fēng)）影響

在靜穩(wěn)天氣情形下，整個北疆地區(qū)都被強大的蒙古高壓控制，由于烏魯木齊所處地理位置，時常遭受來自中天山峽谷的焚風(fēng)（東南風(fēng)）的襲擾，這股焚風(fēng)氣流進入市區(qū)南郊時遭遇準噶爾盆地的冷湖，分為上下2層，低層焚風(fēng)氣流與市區(qū)山谷風(fēng)作用，導(dǎo)致市區(qū)晝夜維持輻合狀態(tài)；上層焚風(fēng)氣流穿越城市上空，促使逆溫增強，抑制了混合層高度的發(fā)展，由此可導(dǎo)致烏魯木齊重污染事件的發(fā)生。

4 大氣污染防治對策

上述分析表明，烏魯木齊市大氣污染的成因有地形和氣象條件等自然因素，也有社會經(jīng)濟發(fā)展、污染源排放及控制等人為因素。從近年來大氣污染成因分析及顆粒物來源解析研究結(jié)論可以看出，烏魯木齊市大氣污染呈現(xiàn)以細顆粒物污染為主、粗顆粒物污染仍然嚴重，氮氧化物污染突出，且顆粒物來源復(fù)雜多樣。通過“煤改氣”等減煤措施后，煤煙塵貢獻比例明顯下降，大氣污染由煤煙型污染向復(fù)合型污染轉(zhuǎn)變的趨勢更加突出，開放源、二次鹽類、機動車塵等已成為烏魯木齊市空氣顆粒物的主要來源[6]，由此提出以對策措施：

4.1 繼續(xù)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實施煤炭消費總量控制

根據(jù)節(jié)能指標和環(huán)境保護目標，結(jié)合電力、冶金、建材、化工等高耗能行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，合理制定煤炭消費的總量控制目標，實施煤炭消費的總量控制。在確保電力行業(yè)大氣污染物排放得到有效控制的前提下，優(yōu)化煤炭消費結(jié)構(gòu)，重視煤炭消費進一步向燃燒效率高、治污水平先進的電力行業(yè)集中，發(fā)展高效、潔凈的超臨界發(fā)電技術(shù)，限制非電力行業(yè)及生活煤炭消費，加強其污染治理。深化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加強第二產(chǎn)業(yè)能耗的控制與管理，大幅提高能源利用效率，全面推進煤炭清潔利用。

4.2 以環(huán)境容量優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，推進大氣環(huán)境分區(qū)管控

確定全市七區(qū)一縣的大氣環(huán)境容量，制定相應(yīng)的調(diào)控對策，根據(jù)各區(qū)的容量情況調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化工業(yè)空間布局。解析大氣環(huán)境系統(tǒng)格局，按照大氣污染源頭敏感性、大氣污染集聚脆弱性，以及受體的重要性，分別識別污染物聚集敏感區(qū)、源頭布局敏感區(qū)和受體敏感區(qū)，確定大氣環(huán)境管控紅線，制定相應(yīng)的管控紅線保護措施。

4.3 全面提高污染控制水平

制定烏魯木齊市重點行業(yè)大氣污染治理的最佳可行技術(shù)導(dǎo)則和規(guī)范，逐步建立完善大氣污染控制的地方標準體系。全面提高大氣污染重點行業(yè)的排放績效水平和治污能力。深化工業(yè)污染治理，全面開展工藝廢氣污染控制。加大“煤改氣”燃氣鍋爐監(jiān)管，按照新的排放標準對燃氣鍋爐房的建設(shè)進行規(guī)范，特別是煙囪建設(shè)高度等進行環(huán)境影響評估，參照大氣污染物排放情況對無法達標排放的鍋爐進行改造。

4.4 徹底治理烏魯木齊市及周邊地區(qū)低矮面源污染

烏魯木齊市生活煤炭消耗（指居民土爐采暖及烹飪等）主要來源于市內(nèi)四區(qū)城中村。生活燃煤排放源均為低矮面源，沒有任何污染治理設(shè)施，且分布較為分散，對大氣污染物環(huán)境濃度的貢獻不容忽視。建議對烏魯木齊市及周邊地區(qū)的企業(yè)面源及民用燃煤面源進行徹底治理。建立監(jiān)督處罰機制，對供熱管網(wǎng)覆蓋區(qū)域的低矮燃煤面源排放加大處罰力度。制定經(jīng)濟鼓勵政策，對供熱管網(wǎng)無法覆蓋區(qū)域的低矮燃煤面源，全部實行電能或其他清潔能源替代。

4.5 提升城市環(huán)境管理水平

按照“全天候保潔，橫斷面管理”的要求，全面加強道路的保潔工作。提高城鄉(xiāng)結(jié)合部、堆場周邊、渣土運輸沿線道路保潔標準。加強散裝物料運輸車輛的監(jiān)督管理，所有散裝物料運輸車輛必須進行全封閉改裝，所有散裝物料實現(xiàn)密閉運輸，嚴禁未采取密閉措施的散裝物料運輸車輛進入市區(qū)。規(guī)范管理無組織排放行為。嚴禁露天焚燒秸稈、落葉、枯草等造成空氣污染的物質(zhì)。關(guān)閉、搬遷中心城區(qū)內(nèi)的所有混凝土攪拌站、瀝青加熱站，臨時土方開挖必須有效覆蓋，及時回填并同步硬化。加強城市道路兩側(cè)綠化，減少裸露地面，對裸露地面實行無縫隙全綠化或全硬化處理。規(guī)范轄區(qū)內(nèi)公共場所露天燒烤行為，引導(dǎo)至室內(nèi)進行，所有餐飲單位必須安裝高效油煙凈化設(shè)施，油煙凈化穩(wěn)定排放達標率100%。

4.6 優(yōu)化交通出行結(jié)構(gòu)，建立環(huán)保智能交通監(jiān)管系統(tǒng)

進一步優(yōu)化交通出行結(jié)構(gòu)，加快公共交通建設(shè)，優(yōu)化公交線網(wǎng)，推進軌道交通建設(shè)。建立環(huán)保智能交通監(jiān)管系統(tǒng)。利用公安交管智能交通指揮中心的監(jiān)管框架體系，建設(shè)機動車環(huán)保限行管理系統(tǒng)，根據(jù)機動車排氣檢驗結(jié)果，建立含有黃綠標、機動車牌照信息的環(huán)保電子檔案，通過智能交通系統(tǒng)實施黃標車的限行管理。建立運渣車、環(huán)衛(wèi)車等特種機動車身份視頻識別和定位系統(tǒng)，對其運營路線進行智能監(jiān)管，有效防止道路揚塵污染。建設(shè)道路機動車排氣污染監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)，根據(jù)道路擁堵和空氣污染狀況，引導(dǎo)機動車流向，緩解城市空氣污染。

4.7 切實推進區(qū)域污染聯(lián)防聯(lián)控

加強烏魯木齊市和昌吉州及兵團第六師、第十二師在環(huán)境管理方面的協(xié)調(diào)，形成區(qū)域統(tǒng)籌、區(qū)域聯(lián)動的環(huán)境管理機制，實施烏魯木齊區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控。在聯(lián)防聯(lián)控區(qū)域內(nèi)，建立由烏魯木齊市大氣污染治理領(lǐng)導(dǎo)小組牽頭，自治區(qū)發(fā)改委、經(jīng)信委、環(huán)保廳、氣象局以及兵團有關(guān)部門參加的污染物排放會審制度，對烏魯木齊市、昌吉市、阜康市、第六師、第十二師等區(qū)域，實行統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃和統(tǒng)一的排放標準，嚴格控制污染項目落地。

4.8 建立完善多部門聯(lián)動機制，加強污染源監(jiān)督管理

建立多部門聯(lián)合執(zhí)法制度，強化環(huán)境執(zhí)法監(jiān)察力度，對于環(huán)保信用差、未通過清潔生產(chǎn)審核、污染源未達標排放或排放績效高于限值、或治污設(shè)施不符合環(huán)保部門要求，未按期完成限期治理任務(wù)的現(xiàn)有企業(yè)，通過限電、限水、限熱（汽）、限貸等手段加大處罰力度。實行環(huán)境污染有獎舉報制度，鼓勵公眾參與依法有序監(jiān)督大氣污染防治工作。對于重點污染源全部安裝在線監(jiān)測裝置，制定在線監(jiān)測系統(tǒng)運行考核技術(shù)規(guī)范，確保數(shù)據(jù)真實有效。

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2016—06—25