2020年東北地區(qū)沿海城市典型臭氧污染過程分析

王琳琳

(遼寧省大連生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116021)

1 引言

2020年6月16～22日遼寧省經(jīng)歷了一次輕度到重度污染的典型臭氧污染過程。主要原因是全省擴散條件不利，溫度持續(xù)較高，沿海城市同時受到海陸風的影響。其中6月17日撫順重度污染，沈陽、鐵嶺、阜新、營口和盤錦中度污染，除丹東外其余7個城市輕度污染。6月20日，大連、撫順、沈陽、阜新和鞍山中度污染，除丹東外其余8個城市輕度污染。6月21日，阜新、朝陽、鐵嶺和沈陽中度污染，除丹東和大連外其余8個城市輕度污染[1]。2020年臭氧污染過程中全省城市空氣質量等級排名見表1。

表1 2020年臭氧污染過程全省城市空氣質量等級排名

(2)監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于省內國控空氣自動監(jiān)測點位采集，各地區(qū)監(jiān)測點位數(shù)量見表1，布設見圖1。研究用數(shù)據(jù)為全省內所有國控空氣自動監(jiān)測點位采集，審核上報至國家城市環(huán)境[2,3]空氣質量監(jiān)測網(wǎng)空氣質量監(jiān)測數(shù)據(jù)

2 污染趨勢

污染變化趨勢[4]：6月16日，全省天氣以晴-多云為主，風速較低，本地擴散條件不利。6月17日，全省主導風向南—西南微風，氣壓場弱，擴散條件不利，溫度居高，臭氧本地沉積，全省臭氧濃度急劇升高，臭氧污染席卷全省，遼東北和營口中度污染，撫順重度污染，全省只有丹東達標；6月18日，全省主導風向北—東北風，天氣以陰為主，太陽輻射降低，氣象條件擴散有力，全省臭氧急劇降低，只有本溪輕度污染；6月19日，全省天氣晴天高熱、風速極低，靜穩(wěn)天氣導致本地生成大量臭氧且擴散不利，遼西地區(qū)和大連、本溪輕度污染[5]；6月20日，全省依舊晴天高熱的天氣下，本地繼續(xù)生成大量臭氧，加之主導風向南—西南和風可能帶來京津冀和山東傳輸污染，導致遼中主要城市中度污染，其余大部分城市輕度污染；6月21日，全省天氣以多云為主，多云天氣，氣溫有所降低，本地臭氧生成減弱，主導風向南—西南和風，可能存在省內的污染傳輸作用，污染帶北移至遼北地區(qū)，且污染程度有所減輕，遼南地區(qū)臭氧急劇轉好，大連直接由中度污染轉為良；6月22日，全省天氣以多云—陰為主，南—西南和風，氣溫繼續(xù)降低，擴散條件有利，全省臭氧濃度全面降低，遼北的臭氧污染范圍繼續(xù)縮小，此次典型全省臭氧污染過程結束[6]。

3 臭氧濃度變化

臭氧日變化隨光照強度的呈現(xiàn)正弦波動變化趨勢[7]，2020年全省臭氧污染過程顯示，在正常臭氧日增長回落的趨勢下，6月17日重污染日，臭氧濃度一日內升高和回落的速率均極大，6月20～21日中度污染日，臭氧的波動范圍小，濃度居高不下。2020年全省臭氧污染過程臭氧濃度小時變化趨勢見圖1。2020年污染過程全省及沿海城市臭氧日均值變化情況見圖2。

4 氣象條件分析

6月20日的8：00和20：00，遼寧省所處位置的流型均為平直，擴散條件不利。總體來看，污染日的氣壓場均較弱，且風速較小[8]。污染較嚴重的17、20、21日，全省天氣以晴—多云為主，氣溫持續(xù)高熱，本地易生成大量臭氧，同時氣壓場弱，主導風向南—西南微風，擴散條件不利，同時容易帶來京津冀和山東的污染傳輸[9]。6月20日氣象條件見圖3。2020年全省污染過程氣象條件統(tǒng)計見表2。6月17、20、21日臭氧濃度與風向風速疊加見圖4。

圖1 2020年全省臭氧污染過程臭氧濃度小時變化

圖2 2020年臭氧污染過程全省及沿海城市臭氧日濃度統(tǒng)計情況

5 周邊區(qū)域污染形勢

6月16日，京津冀和山東省已經(jīng)出現(xiàn)大面積輕度污染和中度污染，此時遼寧省空氣質量以良為主。6月17日，京津冀和山東省空氣質量已經(jīng)好轉，以良為主，遼寧省主導風向南—西南風，風速較小，空氣質量急劇下降，從輕度污染—重度污染。6月18日，遼寧省主導風向為北—東北風，空氣質量有所好轉，以良為主，此時汾渭及京津冀地區(qū)又開始了新一輪的臭氧污染，以輕度污染為主。6月19日，華北地區(qū)污染范圍擴大，山東省空氣質量以輕度—中度污染為主，遼寧省本地無高頻次主導風向，且風速較小，空氣質量以良—輕度污染為主，京津冀北部以輕度污染—中度污染為主，京津冀南部以良-輕度污染為主。6月20日，遼寧省主導風向為南—西南風，污染半徑繼續(xù)擴大至整個華北地區(qū)及膠東、遼東半島，且程度加深，遼寧省和山東省空氣質量以輕度污染-中度污染為主，京津冀以輕度污染為主。6月21日，山東半島污染緩解，空氣質量以良—輕度污染為主，其他地區(qū)持續(xù)污染，遼寧省主導風向為南—西南風，風速有所增大，污染帶略微北移，南部空氣質量轉為良。6月22日，伴隨污染的范圍減少，污染程度削弱，此時污染過程結束，遼寧省空氣質量以良為主[10]。

圖3 2020年6月20日500hPa、850hPa、地面等壓線

圖4 6月17、20、21日臭氧濃度和風向風速疊加

表2 2020年全省污染過程氣象條件

6 海陸風影響分析

以6月19～20日為例，選取沿海城市及典型內陸城市沈陽和本溪，臭氧小時濃度變化情況見圖5。

分析2020年全省臭氧污染過程發(fā)現(xiàn)，沿海城市清晨至午后臭氧濃度升高的趨勢與內陸地區(qū)大致相同，但是午后至次日清晨臭氧濃度回落的趨勢與內陸地區(qū)明顯不同，表現(xiàn)為沿海城市臭氧濃度回落的速度比內陸地區(qū)慢，濃度居高不降，并且在夜間凌晨左右經(jīng)常會有臭氧濃度突然升高數(shù)小時再繼續(xù)回落的情況發(fā)生，造成這樣現(xiàn)象的主要原因是沿海地區(qū)收到海陸風的影響，在白天臭氧在溫度較高的陸地城區(qū)生成，而后隨著上升氣流到達一定高度被輸送至海洋。然而經(jīng)過一整個白天，海洋上的臭氧并未經(jīng)消耗而減少，夜間會隨著海陸風輸送到溫度較低的陸地下沉，導致沿海地區(qū)夜間臭氧濃度上升。

7 結論

(1)此次臭氧污染遍及全省，持續(xù)時間長，分布廣，程度為輕度—重度污染。

(2)臭氧日濃度在污染日的波動或迅速升高和回落，或居高不降。

(3)污染日的氣象條件或利于臭氧生成或不利于臭氧的擴散。

(4)周邊區(qū)域可能存在區(qū)域傳輸。

(5)沿海城市夜間臭氧濃度受海陸風影響較大。