秸稈燃燒導(dǎo)致的大連市空氣質(zhì)量重污染過程分析

閻守政 王曼華 紀(jì)徳鈺（大連市環(huán)境監(jiān)測中心 遼寧 大連 116023）

近年來，國內(nèi)多地多次發(fā)生過由于秸稈燃燒導(dǎo)致的空氣質(zhì)量污染過程，對當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量造成極為明顯的影響。2016年11月5日～6日，受上游秸稈燃燒導(dǎo)致的污染輸送和不利氣象條件影響，大連市區(qū)出現(xiàn)一次空氣質(zhì)量重污染過程。本次污染共有14個小時AQI達(dá)到200以上（重度污染），其中4個小時達(dá)到300以上（嚴(yán)重污染），為2016年大連市污染程度最重的一次污染過程。本文從周邊城市、大連市污染狀況，氣象條件等方面入手，對本次污染過程展開分析。

1 周邊污染狀況分析

由中國環(huán)境監(jiān)測總站全國城市空氣質(zhì)量實(shí)時發(fā)布平臺可以看出，11月4日黑龍江、吉林多個城市空氣質(zhì)量達(dá)到重度污染，PM2.5濃度近乎“爆表”，5日遼寧省多個城市空氣質(zhì)量達(dá)到重度污染，PM2.5濃度升高明顯。

本次重污染過程，黑龍江省哈爾濱市4日4時至5日5時空氣質(zhì)量均為嚴(yán)重污染，AQI最大值達(dá)到500并持續(xù)14個小時，PM2.5濃度4日18時達(dá)到峰值為1281μg/m3；在較強(qiáng)北風(fēng)持續(xù)輸送下，大連市上游傳輸方向的多個城市空氣質(zhì)量自北向南相繼達(dá)到嚴(yán)重污染（圖1）。各主要城市PM2.5峰值時刻及濃度分別為：長春4日24時658μg/m3，四平5日2時343μg/m3，沈陽5日8時669μg/m3，鞍山5日6時1066μg/m3（圖2）。

2 大連市區(qū)污染過程分析

11月5日大連市區(qū)AQI為218，空氣質(zhì)量達(dá)到重度污染，首要污染物為PM2.5。

圖1 11月4日至6日大連上游地區(qū)主要城市AQI變化趨勢

圖2 11月4日至6日大連上游地區(qū)主要城市PM2.5濃度變化情況

圖3 11月4日至5日大連上游傳輸方向主要城市

10個國控點(diǎn)位AQI為158～231（圖3），青泥洼橋點(diǎn)位為中度污染，其他點(diǎn)位均為重度污染。各點(diǎn)位中，PM2.5小時濃度最大值出現(xiàn)在星海三站點(diǎn)位（15時），為626μg/m3，超出二級標(biāo)準(zhǔn)7.35倍。

圖3 11月5日10個國控點(diǎn)位AQI情況

由中國環(huán)境監(jiān)測總站全國城市空氣質(zhì)量實(shí)時發(fā)布平臺可見，受上游黑龍江等地污染傳輸影響，11月5日早間7時起遼寧省多個城市達(dá)到重度以上污染，午前污染區(qū)域集中于遼寧省中部及北部城市。

大連10時地面風(fēng)向由西南風(fēng)2級轉(zhuǎn)為正北風(fēng)3級，污染物自北向南輸送，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，大連市區(qū)北部3個國控點(diǎn)位（金州、開發(fā)區(qū)和雙D港）PM2.5濃度率先上漲，漲幅明顯，10時大連市區(qū)空氣質(zhì)量達(dá)到重度污染，市區(qū)AQI由9時135（輕度污染）迅速升高為206（重度污染），PM2.5濃度達(dá)到156μg/m3，超過二級標(biāo)準(zhǔn)1.08倍，15時污染達(dá)到峰值，AQI“爆表”（AQI達(dá)到500）。16時起空氣質(zhì)量迅速好轉(zhuǎn)，空氣質(zhì)量降為良至輕度污染。由于5日下午13時起，遼寧地區(qū)自北向南多個城市經(jīng)歷第二輪重度到嚴(yán)重污染過程，本輪污染傳輸速度較快，受傳輸影響21時起市區(qū)AQI再次上漲，21時至24時維持重度污染水平。6日凌晨空氣質(zhì)量未明顯改善，維持在中度至重度水平，上午7時起上游污染輸送強(qiáng)度減弱空氣質(zhì)量迅速好轉(zhuǎn)，至12時起空氣質(zhì)量降至良并維持。11月5日1時至11月6日14時市區(qū)及10個國控點(diǎn)位PM2.5變化趨勢見圖4和圖5。

圖4 11月5日1時至11月6日14時市區(qū)PM2.5均值變化情況

圖5 11月5日1時至11月6日14時10個國控點(diǎn)位PM2.5均值變化情況

3 污染成因分析

3.1 周邊地區(qū)形勢分析

環(huán)境保護(hù)部全國秸稈燃燒遙感監(jiān)測結(jié)果顯示（圖6），東北地區(qū)11月3日至11月5日分布大量秸稈燃燒火點(diǎn)，北部地區(qū)大量火點(diǎn)燃燒增加了空氣中污染物排放量，疊加區(qū)域供暖污染物排放，形成了高污染氣團(tuán)。

3.2 氣象條件及后向軌跡分析

從5日起東北區(qū)域地面形勢為高壓前部，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)（圖7）。高污染氣團(tuán)隨東北風(fēng)南下，污染氣團(tuán)過境城市PM2.5濃度迅速升高并達(dá)到“爆表”程度，氣團(tuán)過后多數(shù)城市污染程度明顯降低。

圖6 11月3日-5日秸稈燃燒遙感監(jiān)測分布圖

圖7 中央氣象臺11月5日地面形勢實(shí)況

自11月5日5時起，遼寧省地面風(fēng)向自北向南轉(zhuǎn)為東北風(fēng)且風(fēng)速加大（圖8），多個城市空氣質(zhì)量迅速升高至重度及嚴(yán)重污染。10時起大連市地面風(fēng)向由西南風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，上游污染物持續(xù)傳輸，10個國控點(diǎn)位PM2.5濃度自北向南升高明顯。由大連市11月5日后向軌跡圖可見（圖9），氣流運(yùn)動軌跡與污染過程較為一致，且不同高度的氣團(tuán)軌跡表明，污染物主要通過近地面（100m）由東北方向輸送至大連。

3.3 在線單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀PM2.5快速源解析

利用SPAMS單顆粒氣溶膠飛行時間質(zhì)譜儀對本次污染過程開展了PM2.5快速源解析監(jiān)測。由解析結(jié)果可見，11月5日10時至16時為重污染峰值時段，生物質(zhì)燃燒源、二次源均有明顯上升，其中生物質(zhì)燃燒源占比較污染前增加了4倍，二次源占比增加1倍；5日21時至6日6時另一峰值時段，生物質(zhì)燃燒占比較污染前增加3倍，二次源占比增加近2倍。

研究表明，鉀可作為秸稈燃燒的示蹤物，通過分析本次污染前后顆粒物中鉀元素的檢出率可以看出，5日10時之前，顆粒物中鉀元素的檢出率為80%，10時之后顆粒物中鉀元素檢出率為100%，并持續(xù)處于接近100%的狀態(tài)，鉀元素含量的增加進(jìn)一步表明東北地區(qū)秸稈燃燒對大連地區(qū)PM2.5產(chǎn)生明顯的影響。

圖8 11月5日地面風(fēng)情況

圖9 11月5日大連市不同高度后向軌跡

4 小結(jié)

綜上，大連市本次重污染過程主要由于東北地區(qū)大面積秸稈焚燒導(dǎo)致的高污染氣團(tuán)隨東北風(fēng)通過近地面?zhèn)鬏斔鶎?dǎo)致，為大連市自2013年空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來PM2.5峰值濃度最高的一次污染過程。

秸稈燃燒導(dǎo)致的空氣質(zhì)量污染具有污染程度高、影響范圍廣、傳輸速度快等特點(diǎn)，而其偶發(fā)性特點(diǎn)，在各類空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模式中均無法準(zhǔn)確預(yù)測，給空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)及應(yīng)急管控工作帶來極大挑戰(zhàn)，因此各地要采取有效手段嚴(yán)防野外露天秸稈燃燒，以降低對空氣質(zhì)量的影響。

圖10 在線單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀顆粒物來源解析結(jié)果

圖11 SPAMS單顆粒氣溶膠飛行時間質(zhì)譜儀含鉀顆粒占比情況

〔1〕程良曉，范萌，陳良富，等.秋季秸稈焚燒對京津冀地區(qū)霾污染過程的影響分析〔J〕.中國環(huán)境科學(xué).2017（08）.

〔2〕蘇繼峰，朱彬，周韜，等.秸稈焚燒導(dǎo)致南京及周邊地區(qū)2次空氣污染事件的成因比較〔J〕.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào).2012（01）.

〔3〕吳建蘭，王悅，姚穎，等.秸稈焚燒對南通市空氣質(zhì)量的影響分析〔J〕.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù).2011（02）.

〔4〕朱彬，蘇繼鋒，韓志偉，等.秸稈焚燒導(dǎo)致南京及周邊地區(qū)一次嚴(yán)重空氣污染過程的分析〔J〕.中國環(huán)境科學(xué).2010（05）.

〔5〕畢于運(yùn)，王亞靜，高春雨.我國秸稈焚燒的現(xiàn)狀危害與禁燒管理對策〔J〕.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué).2009（27）.

〔6〕孟慶江，韓煒，徐嘉懌.稈焚燒污染現(xiàn)狀及防治對策〔J〕.中國資源綜合利用.2010（08）.

〔7〕陸曉波，喻義勇，傅寅，等.秸稈焚燒對空氣質(zhì)量影響特征及判別方法的研究〔J〕.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2014（04）.