2020年沈陽市春節(jié)期間重污染過程分析

摘要：對2020年春節(jié)期間重污染的污染過程、氣象條件、污染來源和燃放煙花爆竹的貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析，結(jié)果表明：（1）高空暖脊引起的溫度升高和近地面長白山小高壓形成的靜穩(wěn)天氣是導(dǎo)致此次重污染過程的主要不利氣象條件。（2）污染快速增長期主要排放源是燃放煙花爆竹，且對PM2.5濃度的貢獻(xiàn)率超過了50%。

關(guān)鍵詞：沈陽市;2020春節(jié);重污染

中圖分類號：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）10-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.10.033

Abstract：The pollution process， meteorological conditions， pollution sources and the contribution rate of fireworks and firecrackers during the Spring Festival in 2020 are analyzed. The results show that： （1） the temperature rise caused by the warm ridge at high altitude and the static weather formed by the small high pressure in Changbai Mountain near the ground are the main adverse meteorological conditions leading to the heavy pollution process. （2） During the period of rapid growth of pollution， the main emission source was fireworks， which contributed more than 50% to PM2.5 concentration.

Key words：Shenyang;2020 Spring Festival;Heavy pollution

中國農(nóng)歷春節(jié)是中華民族的傳統(tǒng)節(jié)日，春節(jié)期間工業(yè)源和交通源的污染物排放量急劇減少，但燃放煙花爆竹的習(xí)俗一直存在。燃放煙花爆竹會釋放大量二氧化硫、重金屬、顆粒物及有毒有機(jī)物，造成短時嚴(yán)重空氣污染。趙素平等[1]研究發(fā)現(xiàn)2011年春節(jié)期間蘭州市煙花爆竹燃放對春節(jié)期間顆粒物濃度具有不同程度的影響。

通過對2020年春節(jié)期間重污染的污染過程、氣象條件、污染來源和燃放煙花爆竹的貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析，以期能為改善沈陽市環(huán)境空氣質(zhì)量和開展大氣污染防治工作提供有效的理論支撐。

1 分析方法

1.1 監(jiān)測時間

2020年春節(jié)假期是2020年1月24日—2月2日，燃放煙花爆竹最多是在除夕夜，結(jié)合除夕夜前后空氣質(zhì)量狀況，重點(diǎn)研究1月24日—1月29日的重污染過程。

1.2 數(shù)據(jù)來源

常規(guī)六參數(shù)細(xì)顆粒物（PM2.5）、可吸入顆粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、臭氧（O3）和一氧化碳（CO）數(shù)據(jù)來自于遼寧省沈陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，離子組分和有機(jī)碳元素碳數(shù)據(jù)來自于沈陽市大氣復(fù)合污染立體監(jiān)測平臺，氣象數(shù)據(jù)采用沈陽市氣象臺公布的數(shù)據(jù)。

2 污染過程分析

2.1 污染過程概述

1月24日（除夕）20時起—1月29日（初五）13時，沈陽市經(jīng)歷了連續(xù)114h輕度污染及以上污染過程，重度污染達(dá)到58h。1月25日1時—3時環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)達(dá)到峰值（環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù) Air Quality Index 簡稱AQI為500），并持續(xù)3h。

2.2 污染物濃度變化分析

污染過程前期（1月24日0時—19時），環(huán)境空氣質(zhì)量一直處于優(yōu)良。20時開始進(jìn)入污染快速增長期，PM2.5、PM10、SO2和NO2濃度快速增長并陸續(xù)達(dá)到峰值，PM2.5于25日2時達(dá)到峰值（534ug/m3），PM10比PM2.5早1h達(dá)到峰值（705ug/m3） ，分別是污染過程前期小時濃度平均值的17.2倍和18.4倍;SO2于25日1時達(dá)到峰值（157ug/m3），NO2比SO2早1個小時達(dá)到峰值（57ug/m3） ，分別是污染過程前期小時濃度平均值的2.4倍和10.8倍，污染快速增長期PM2.5增長的最多，NO2增長的最少。污染物濃度達(dá)到峰值以后并沒有快速下降，而是維持了3h才開始緩慢下降，然后進(jìn)入污染持續(xù)期。27日20時，污染物濃度又開始緩慢上升，重度污染再次形成，并持續(xù)14h，然后一直維持在輕度污染以上，29日14時污染物濃度開始快速下降，整個污染過程結(jié)束。

3 氣象條件分析

氣象條件對污染物的擴(kuò)散、積累和稀釋具有重要的作用[3]，對一定地區(qū)氣象條件的不同，導(dǎo)致污染擴(kuò)散、傳輸和轉(zhuǎn)化的速率不同。

3.1 氣象狀況概述

2020年春節(jié)期間沈陽市氣溫變化較大，受高空暖脊影響，1月25日開始升溫，1月27日地面最高氣溫達(dá)到了2.3℃，1月28日夜間再次受冷空氣影響，開始降溫，1月29日午后空氣質(zhì)量迅速轉(zhuǎn)好。

春節(jié)假期前期（1月25日—27日）地面天氣系統(tǒng)主要是長白山小高壓，此天氣系統(tǒng)形成時，大氣層結(jié)比較穩(wěn)定，擴(kuò)散輸送能力較弱，不利于污染物的擴(kuò)散[4]。1月28日轉(zhuǎn)為低壓后高壓前，上午濕度很大，有利于顆粒物的吸濕增長，導(dǎo)致再次出現(xiàn)重度污染。后期（1月29日）隨著高壓系統(tǒng)前移，地面轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，且風(fēng)速加大，空氣質(zhì)量隨之轉(zhuǎn)好。

3.2 氣象要素分析

污染前期，白天氣溫較高，濕度小，地面風(fēng)速大于3 m/s，垂直和水平擴(kuò)散條件較好，污染物濃度較低。進(jìn)入污染快速增長期后，濕度增加，溫度降低，風(fēng)速減小，地面風(fēng)速降至1m/s，大氣層結(jié)穩(wěn)定，垂直和水平擴(kuò)散條件不利，加上除夕夜集中燃放煙花爆竹，污染物濃度迅速上升。進(jìn)入污染消散期后，地面風(fēng)速逐漸加大，小時最大風(fēng)速在5 m/s，氣溫下降明顯，穩(wěn)定的大氣層結(jié)被破壞，污染物濃度迅速下降。

4 污染來源分析

4.1 污染快速增長期來源分析

污染快速增長期（1月24日20時至25日2 時） ，PM2.5中鉀離子、硫酸根離子和氯離子濃度出現(xiàn)快速增長，且與PM2.5濃度的增長趨勢呈現(xiàn)一致性。鉀離子、硫酸根離子和氯離子濃度在25日出現(xiàn)了兩個峰值，分別是25日1時和25日5時，正好與市民在除夕夜集中燃放煙花爆竹的習(xí)俗時間相吻合。煙花爆竹的主要成分為硫黃、木炭粉、硝酸鉀、氯甲酸、鎂粉等，燃放時不僅會導(dǎo)致大氣中顆粒物濃度升高，還使得PM2.5中水溶性無機(jī)離子濃度也同步升高[4]。通過上述分析發(fā)現(xiàn)，集中燃放煙花爆竹導(dǎo)致了污染物濃度的快速增長。

4.2 污染持續(xù)期來源分析

污染持續(xù)期（ 25日3時—27日20時） ，PM2.5中鉀離子、硝酸根離子、硫酸根離子和氯離子濃度比污染快速增長期濃度下降很大，但仍處于較高的水平，且與PM2.5濃度的增長趨勢呈現(xiàn)一致性。

PM2.5中有機(jī)碳和無機(jī)碳濃度自快速增長期上升后一直保持在較高濃度，二者相關(guān)系數(shù)降為0.9295，二者的同源性與快速增長期相比有一定的降低。污染持續(xù)期馬路上除特種車輛外其他機(jī)動車很少，因此，污染的主要來源應(yīng)該為燃煤，其次是煙花爆竹燃放。

5 煙花爆竹燃放貢獻(xiàn)率分析

王哲等基于北京市空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)常規(guī)污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)展了一種評估煙花爆竹燃放對大氣PM2.5影響的新方法，定量估算了除夕夜、元宵節(jié)夜間煙花爆竹燃放對北京市大氣PM2.5的影響[5]。利用文中提供的方法對污染快速增長期燃放煙花爆竹的貢獻(xiàn)率進(jìn)行了初步計(jì)算。結(jié)果表明，貢獻(xiàn)率超過了50%，污染物濃度處于峰值時貢獻(xiàn)率高達(dá)80.5%，可見快速增長期的污染來源主要是燃放煙花爆竹。

6 結(jié)論

（1）高空暖脊引起的溫度升高和近地面長白山小高壓形成的靜穩(wěn)天氣是導(dǎo)致此次重污染過程的主要不利氣象條件。（2）污染快速增長期主要排放源是燃放煙花爆竹，且對PM2.5濃度的貢獻(xiàn)率超過了50%。污染持續(xù)期排放來源主要為燃煤，其次是煙花爆竹燃放。因此，春節(jié)期間對燃放煙花爆竹實(shí)施區(qū)域限制是很有必要的。

參考文獻(xiàn)

[1]趙素平，余曄，何建軍，等.蘭州市2011年春節(jié)期間顆粒物濃度及其譜分布特征[J].中國環(huán)境科學(xué)，2012，32（11）：1939-1947.

[2]曹鈺，馬井會，許建明，等.上海地區(qū)一次典型空氣污染過程分析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2016，32（1）：16-24.

[3]馬雁軍，劉寧薇，王揚(yáng)鋒.遼寧中部城市群大氣污染分布及典型重污染的成因[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2006，19（6）：32-35.

[4]徐敬，丁國安，顏鵬，等.燃放煙花爆竹對北京城區(qū)氣溶膠細(xì)粒子的影響[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2006，6（5）：79-82.

[5]王哲，王自發(fā)，鄭海濤，等.一種評估煙花爆竹燃放對大氣PM2.5影響的新方法[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2014，30（3）：31-36.

收稿日期：2020-07-18

作者簡介：任萬輝（1977-），男，漢族，碩士，高級工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測和預(yù)測。