大氣污染特征及與氣象條件的關系分析

韓玉妍

(天津市突發(fā)公共事件預警信息發(fā)布中心 天津300074)

空氣質(zhì)量對大氣環(huán)境、居民身體健康乃至經(jīng)濟發(fā)展、投資環(huán)境等都有著巨大影響，在可持續(xù)發(fā)展理念下改善大氣環(huán)境、提高空氣質(zhì)量逐漸受到廣泛重視。為了有效治理大氣污染，應當對污染原因、污染特征等進行深入分析和準確認知，從而有針對性地進行治理；對大氣污染特征及與氣象條件的關系進行研究有助于理解空氣污染動態(tài)與成因，從而制定和優(yōu)化大氣環(huán)境治理方案。

1 大氣污染特征分析

1.1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

為了對大氣污染特征及其與氣象條件的關系進行有效研究，本文對天津大氣污染情況進行了分析。天津市作為京津冀協(xié)同發(fā)展的重要部分，其位置較為特殊，在歷史上的地位也較為重要，同時也是我國關鍵的經(jīng)濟城市之一，大氣污染問題較為嚴重。天津市人口數(shù)量多，人口密度也較大，人們的生活受空氣質(zhì)量影響極大，故對其大氣污染情況進行研究十分有必要。本文對天津市環(huán)境監(jiān)測中心與天津市氣象局提供的資料進行分析，研究天津大氣污染特征，同時就大氣污染特征與氣象條件的關系進行分析，以期為大氣環(huán)境的改善提供一定參考。

1.2 天津市大氣污染特征

導致天津市大氣污染問題的原因非常多，如工廠生產(chǎn)活動、大量行駛的汽車、工程施工等。就當前來看，天津市的大氣污染物主要包括SO2、NOx、CO、TSP、PM10等，其中前三者主要是由于工業(yè)生產(chǎn)以及交通運輸所導致，后兩者則主要是餐飲行業(yè)與建筑行業(yè)產(chǎn)生，而且SO2、NO2和PM10是最為常見的污染物。天津市大氣污染物濃度會隨著季節(jié)以及一天的不同時間段而產(chǎn)生變化，具體情況分述如下。

1.2.1 年變化

對天津市歷年日平均大氣環(huán)境質(zhì)量濃度進行研究，發(fā)現(xiàn)各污染物濃度會在每年發(fā)生波動，其中SO2濃度逐年遞減，NO2與TSP濃度逐漸增加，NO2在2000年過后快速增長，在一段時間內(nèi)遠遠超過國家二級標準，不過近年來增長速度得到有效控制。

1.2.2 季節(jié)變化

以SO2、NO2和PM103種污染物作為研究對象，根據(jù)相關資料可知它們的月季變化曲線如圖1所示。由圖1不難發(fā)現(xiàn)，SO2、NO2和PM10濃度存在極為明顯的季節(jié)變化規(guī)律，而且總污染情況以冬季最為嚴重，以夏季最輕。SO2、NO2和PM10年均值分別為0.0788、0.0547、0.1139 mg/m3，即PM10年均污染濃度最高。SO2與PM10月際濃度存在較為明顯的變化以及對應的規(guī)律，二者濃度峰值基本上都分布于12月與 1月，對應的正好是天津市采暖期；二者濃度谷值則基本上都分布于7月和8月。至于NO2，其月際濃度變化不大。

圖1 某年天津市SO2、NO2和 PM10 污染濃度月際變化Fig.1 Monthly changes in concentrations of SO2,NO2 and P M 10 in Tianjin

1.2.3 日變化

在一天的不同時段，天津市不同大氣污染物的濃度也會不斷發(fā)生變化。為了保障分析的科學性，分別選取非采暖期以及采暖期的 2天來對天津市大氣污染濃度日變化情況進行研究，具體情況分別如圖2和圖3所示。從圖2不難發(fā)現(xiàn)，天津市夏季污染濃度的峰值分別出現(xiàn)在 6：00～7：00 以及 21：00～22：00。此時正值車流量劇增時段，也就是說人類活動是導致大氣污染加重的主要原因。從圖3可知，天津市冬季污染濃度的峰值分別出現(xiàn)在 9：00～10：00以及20：00～21：00，谷值則出現(xiàn)在 13：00～17：00。導致這一現(xiàn)象的原因除了車流量以及取暖外，還包括冬季風以及大氣逆溫層的影響。天津市冬季風速最小的時段為 7：00～8：00，之后風速逐漸增大并在13：00～17：00達到最大風速，然后風速減小并在入夜后轉(zhuǎn)為靜風，風速越小污染物越難擴散，導致污染物濃度較大。與此同時，夜間靜風情況下會產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象，使得大氣污染得到一定緩解和抑制，而在太陽升起后逆溫層會逐漸被破壞，污染物濃度增加，污染加劇。

圖2 某年5月24日天津市污染物濃度日變化Fig.2 Daily changes in pollutant concentrations in Tianjin on May 24

圖3 某年11月30日天津市大氣污染濃度日變化Fig.3 Daily changes in air pollution concentrations in Tianjin on November 30

2 大氣污染特征與氣象條件的關系分析

2.1 風和大氣污染

風與大氣污染特征的關系主要表現(xiàn)在風向與風速兩方面。風向會影響大氣污染物的流動和擴散方向，風速則會影響污染物擴散速度。尤其是在低層區(qū)域，風向和風速對大氣污染物擴散情況的影響效果更為明顯。天津由于地處海河流域下游，東臨渤海，且屬于溫帶大陸性季風氣候，存在明顯的季節(jié)盛行風，如春季的西南風、夏季的東南風、秋季的西南風和冬季的西北偏北風，同時伴隨有海陸風、城市內(nèi)部的“高樓風”等，天津市中心城區(qū)還經(jīng)常會出現(xiàn)靜風。隨著風速變大，SO2、NO2擴散的速度也增大，相應的污染物平均濃度會有所降低。至于TSP濃度，雖然也會隨風速增大而有所降低，但是當風速過大時，會造成二次揚塵的情況，使得TSP濃度大幅度增加，大氣污染加劇。

2.2 城市熱島和大氣污染

城市熱島是現(xiàn)代在高樓影響下出現(xiàn)的風速減小、熱量積聚現(xiàn)象。在城市熱島作用影響下，城市上空會出現(xiàn)水平輻合作用，導致大量大氣污染物堆積并造成多次循環(huán)污染，污染程度大幅加劇。相關數(shù)據(jù)表明，當天津出現(xiàn)強熱島現(xiàn)象時，SO2、NO2和PM10等污染物質(zhì)的濃度較平時更高。

2.3 機動車和光化學污染

光化學污染指主要由汽車尾氣和工業(yè)廢氣排放造成的光化學煙霧而導致的污染。天津市經(jīng)濟快速發(fā)展，汽車數(shù)量也不斷增加，大量汽車尾氣排放使得光化學污染不斷加劇，對大氣環(huán)境造成了嚴重污染。大量汽車行駛所造成的光化學污染主要表現(xiàn)在NO2污染物方面，尤其是在交叉路口和交通要地，汽車需要多次重新啟動及發(fā)動機空轉(zhuǎn)，排放尾氣更多，相應的NO2污染也更嚴重。與此同時，城市熱島、逆溫等現(xiàn)象也會對污染物的擴散造成影響和阻礙，進一步加劇污染。

3 結(jié) 語

綜上可知，大氣污染特征主要體現(xiàn)在污染物組成以及污染物濃度的變化上?？傮w來看，大氣污染物濃度會隨著年、季、日的時間變化而呈現(xiàn)不同特征，根據(jù)這些特征進行分析，有利于掌握大氣污染動態(tài)及原因。與此同時，大氣污染特征還與風、城市熱島、逆溫等氣象條件有著緊密聯(lián)系，因此在相關方面加強管理，有助于切實改善大氣污染情況。