浮塵天氣過程對(duì)四川省空氣質(zhì)量的影響

廖乾邑,曹　攀,蔣　燕,李波蘭

(四川省環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，成都　610000)

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浮塵天氣過程對(duì)四川省空氣質(zhì)量的影響

廖乾邑,曹攀,蔣燕,李波蘭

(四川省環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，成都610000)

利用沙塵天氣年鑒資料和環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析沙塵天氣的氣象特征及傳輸路徑和空氣質(zhì)量變化特征。結(jié)果顯示：四川浮塵天氣污染主要受來自西北方向新疆、甘肅冷空氣沙塵天氣影響，浮塵導(dǎo)致四川盆地PM10顆粒物濃度大幅增加，尤其對(duì)川東北和川南地區(qū)貢獻(xiàn)較大。沙塵天氣必然伴隨北方氣流動(dòng)力，會(huì)導(dǎo)致其他氣態(tài)污染物濃度有所降低。浮塵進(jìn)入盆地路徑一種是以經(jīng)隴南入川為主，浮塵輸送由北到南，經(jīng)廣元、綿陽、德陽、成都、樂山、雅安向南輸送；另外一種經(jīng)隴南、漢中以覆蓋式由南向北影響城市，同時(shí)對(duì)川東北巴中、達(dá)州、南充、遂寧有一定影響。

浮塵; 過程; 空氣質(zhì)量; 影響

沙塵暴作為一種災(zāi)害性天氣不僅對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重的直接危害,而且由此形成的沙塵氣溶膠通過多種途徑對(duì)環(huán)境、生態(tài)、氣候和人體健康等多方面造成的滯后、持續(xù)、長期的間接危害更加嚴(yán)重。因此,在環(huán)境問題日趨突出的今天,深入研究沙塵天氣具有非常重要的意義[1]。中國學(xué)者對(duì)沙塵天氣的頻繁發(fā)生對(duì)顆粒物污染的影響也做了一些有益的研究[2-3]。KUO 等的研究表明，沙塵暴天氣發(fā)生時(shí)，室內(nèi)外空氣中的PM2.5和PM10濃度都將會(huì)成倍增加，特別是室內(nèi)這種增加趨勢(shì)尤為顯著[4]，李亮等研究了2005-2010年沙塵天氣影響我國城市環(huán)境空氣質(zhì)量分析[5]。目前對(duì)四川盆地空氣質(zhì)量的影響還較為鮮見，為此本文研究了浮塵對(duì)四川省空氣質(zhì)量的影響和特征。

1　資料與方法

對(duì)2013-2015 四川省環(huán)境空氣自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)PM10、SO2、NO2、CO、O3發(fā)布數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。

2　四川盆地受沙塵影響總體情況

四川盆地處于我國西北甘肅、寧夏等主要沙源地的下游，盆地北部雖有秦嶺等山脈的阻隔，集中、持續(xù)、嚴(yán)重的沙塵天氣較少發(fā)生，但受春秋兩季冷空氣影響，北方沙塵翻越秦嶺后進(jìn)入四川盆地，形成了嚴(yán)重區(qū)域性浮塵天氣。我省的浮塵天氣發(fā)生時(shí)間主要集中在春、秋季，集中出現(xiàn)在春季三、四月份，尤以三月初最為嚴(yán)重，浮塵對(duì)我省大氣中PM10貢獻(xiàn)尤為明顯。經(jīng)統(tǒng)計(jì)2013年浮塵對(duì)全年P(guān)M10貢獻(xiàn)約為4.82 μg/m3、2014年約為1.00 μg/m3，2015年約為0.56 μg/m3。2013-2015年，四川省共經(jīng)歷14次月共計(jì)40余天不同規(guī)模的、對(duì)空氣質(zhì)量有影響的浮塵天氣，受浮塵影響期間成都市PM10最大日均濃度達(dá)1029 μg/m3。

表1　2013-2015年四川省浮塵天氣過程統(tǒng)計(jì)表

3　典型浮塵特征分析

3.12013年浮塵期間四川省環(huán)境空氣質(zhì)量PM10的影響

四次浮塵天氣污染期間，廣元、內(nèi)江、自貢、成都、南充、巴中、資陽、眉山、宜賓、德陽、江油、綿陽、遂寧13個(gè)城市PM10顆粒物濃度較2012年同期變化最為顯著，成都、自貢、德陽、廣元、遂寧、內(nèi)江、綿陽、樂山、眉山污染期間超標(biāo)天數(shù)同比2012年增加相對(duì)較多，盆地內(nèi)川北、成都平原及川中地區(qū)受浮塵天氣影響較大。

浮塵期間全省PM10顆粒物日均值濃度較2012年大幅度增加，平均增加142%，增加范圍在34%～445%之間。第一次浮塵天氣期間PM10顆粒物日均值濃度在3月2日達(dá)到峰值，為125 μg/m3；第二次浮塵天氣期間PM10顆粒物日均值濃度在3月7日達(dá)到峰值，為146 μg/m3；第三次浮塵天氣期間PM10顆粒物日均值濃度在3月11日達(dá)到峰值，為349 μg/m3；第四次浮塵天氣期間PM10顆粒物日均值濃度在3月14日達(dá)到峰值，為234 μg/m3。成都市浮塵期間最大PM10日均濃度達(dá)到1029 μg/m3，PM2.5/PM10比例接近30%，以粗顆粒物為主。

對(duì)農(nóng)村和背景區(qū)域的影響：

四次浮塵天氣影響期間，農(nóng)村(區(qū)域)站和背景站也監(jiān)測(cè)到不同程度的污染影響，川中、川北的農(nóng)村(區(qū)域)站和九寨溝背景站所受影響明顯。其中，農(nóng)村(區(qū)域)監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM10月均濃度較去年同期升高34%，背景站空氣PM10月均濃度也較去年同期升高99%。

3.2盆地內(nèi)浮塵傳輸路徑

四川省浮塵天氣污染主要受來自西北方向新疆、甘肅沙塵天氣影響，北方干冷空氣攜帶沙塵進(jìn)入四川盆地并沿盆地內(nèi)輸送通道推進(jìn)，主要影響相鄰城市間存在1～2 h滯后。進(jìn)入盆地路徑一種是以經(jīng)隴南入川為主要路徑，盆地內(nèi)浮塵輸送由北到南，經(jīng)廣元、綿陽、德陽、成都、樂山、雅安向南輸送，但盆地內(nèi)龍泉山脈對(duì)入川氣流的分支和阻隔作用，浮塵對(duì)資陽及川南區(qū)域內(nèi)江、自貢、瀘州、宜賓的影響較小；另外一種經(jīng)隴南、漢中以覆蓋式影響由南向北影響城市，同時(shí)對(duì)川東北巴中、達(dá)州、南充、遂寧有一定影響。

2013年四次連續(xù)浮塵天氣是四川盆地近兩年來遭受的北方沙塵帶來的持續(xù)時(shí)間最長、影響范圍最廣、污染程度最嚴(yán)重的輸入性浮塵天氣過程，共持續(xù)19天，分為四次過程。盆地內(nèi)沙塵輸送由北到南，相鄰城市間存在1～2 h滯后，浮塵天氣期間部分城市顆粒物小時(shí)濃度變化情況如圖1所示。我省浮塵天氣污染主要受來自西北方向新疆、甘肅冷空氣沙塵天氣影響，冷空氣攜帶沙塵進(jìn)入四川盆地并沿盆地內(nèi)輸送通道推進(jìn)，2013年盆地四次浮塵天氣過程沙塵輸送路徑示意圖如圖2所示。

圖1　2013年第三次浮塵天氣相關(guān)城市PM10變化序列圖

圖2　2013年盆地四次浮塵天氣過程浮塵輸送路徑示意圖

3.3浮塵期間其他污染物的影響

沙塵天氣必然伴隨北方氣流動(dòng)力，雖然攜帶PM10增加了盆地的PM10濃度，但由于氣流沖擊，對(duì)盆地內(nèi)部靜穩(wěn)狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生一定擾動(dòng)，反而因沙塵天氣發(fā)生時(shí)大風(fēng)過境的氣象影響，有利于其他氣態(tài)污染物的擴(kuò)散，使盆地氣態(tài)污染物濃度有所降低。以2015年春季3月3-4日發(fā)生的浮塵為例，此次浮塵影響主要城市有廣元、巴中、綿陽、德陽、眉山、成都、眉山、遂寧、廣安、資陽、樂山、雅安。氣態(tài)污染物二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳在浮塵期間的日均濃度基本低于浮塵前一天的日均值濃度，其中二氧化硫降低幅度0～46%，二氧化氮降低幅度0～23%，一氧化碳降低幅度0～29%，少數(shù)部分城市(遂寧廣安、資陽、樂山)氣態(tài)污染物濃度存在略微升高，分析原因可能受局地短時(shí)間的污染影響造成。

圖3　浮塵前一天、浮塵期間SO2日均濃度比較

圖4　浮塵前一天、浮塵期間NO2日均濃度比較

圖5　浮塵前一天、浮塵期間PM10日均濃度比較

圖6　浮塵前一天、浮塵期間PM2.5日均濃度比較

圖7　浮塵前一天、浮塵期間CO日均濃度比較

4　結(jié)論及建議

(1)四川浮塵天氣污染主要受來自西北方向新疆、甘肅冷空氣沙塵天氣影響，冷空氣攜帶沙塵進(jìn)入四川盆地并沿盆地內(nèi)輸送通道推進(jìn)影響四川省各城市空氣質(zhì)量。

(2)浮塵導(dǎo)致四川盆地PM10顆粒物濃度大幅增加，2013-2015年期間，浮塵對(duì)川東北城市PM10年均濃度貢獻(xiàn)為 2.6 μg/m3，對(duì)川西城市PM10年均濃度貢獻(xiàn)為3.5 μg/m3，川南區(qū)域城市PM10日均濃度對(duì)年均濃度貢獻(xiàn)為2.2 μg/m3，川中城市PM10日均濃度對(duì)年均濃度貢獻(xiàn)為1.4 μg/m3。

(3)沙塵天氣必然伴隨北方氣流動(dòng)力，雖然攜帶PM10增加了盆地的PM10濃度，但由于氣流沖擊，對(duì)盆地內(nèi)部常年靜穩(wěn)狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生一定擾動(dòng)，反而有可能因沙塵天氣發(fā)生時(shí)大風(fēng)過境的影響，有利于其他氣態(tài)污染物的擴(kuò)散，使盆地氣態(tài)污染物濃度有所降低．以2015年浮塵影響為例，期間二氧化硫降低幅度0～46%，二氧化氮降低幅度0～23%，一氧化碳降低幅度0～29%。

(4)浮塵的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)工作已成為環(huán)境空氣質(zhì)量研究和業(yè)務(wù)服務(wù)的重要組成部分。建立浮塵天氣歷史數(shù)據(jù)庫、浮塵天氣動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、浮塵天氣模型、浮塵數(shù)值預(yù)報(bào)和浮塵天氣預(yù)警模塊，組成開發(fā)和建立沙塵數(shù)值預(yù)報(bào)模式和常規(guī)天氣學(xué)預(yù)報(bào)方法,對(duì)提高沙塵天氣客觀定量的預(yù)報(bào)水平和預(yù)警服務(wù)能力,對(duì)預(yù)防和減輕沙塵暴造成的損失,具有重大意義。

[1]馮鑫媛,王式功，楊德保.近幾年沙塵天氣對(duì)中國北方環(huán)保重點(diǎn)城市可吸入顆粒物污染的影響[J]中國沙漠.2011,31(3):735-738.

[2]陳躍浩，高慶先，高文康，等．沙塵天氣對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量影響的量化研究[J]．環(huán)境科學(xué)研究，2013，26(4):364-369．

[3]黃麗坤,王廣智.王琨哈爾濱市沙塵期大氣顆粒物物化特征及傳輸途徑分析[J].中國環(huán)境科學(xué) 2014,34(8)：1920-1926.

[4]KUO H W，SHEN H Y．Indoor and outdoor PM2.5and PM10concentrations in the air during a dust storm[J].Building and Environment，2010，45:610-614.

[5]李亮,李健軍,王瑞斌,等.2005-2010年沙塵天氣影響我國城市環(huán)境空氣質(zhì)量分析[J].中國環(huán)境，2013,29(3):15-18.

Effects of Floating Dust Weather on the Air Quality of Sichuan Basin

LIAO Qian-yi,CAO Pan,JIANG Yan,LI Bo-lan

(Sichuan Environmental Monitoring Center,Sichuan Chengdu 610000,China)

The analysis of meteorological characteristics,transmission path characteristics,change characteristics of air quality of dust weather were done using dust weather yearbooks and automatic ambient air monitoring data.The results showed that dust weather of Sichuan was mainly affected by the cold dust weather from northwest in Xinjiang and Gansu.Dust led a substantial increase to PM10concentration of Sichuan,especially in northeastern and southern Sichuan.Dust weather must be accompanied by north airflow power,which will lead other gaseous pollutant concentration to decrease.One path of the dust into the basin was as follow:dust enter into Sichuan from Longnan,transporting from north to south by Guangyuan,Mianyang,Deyang,Chengdu,Leshan,Ya’an.Another path was as follow:dust enter into Sichuan from Longnan and Hanzhong,overlaying many cities from south to north.Meanwhile,it had an impact on northeastern cities such as Bazhong,Dazhou,Nanchong,Suining.

floating dust;process;air quality;influence

廖乾邑(1984-)，女，四川成都，碩士，工程師，主要從事環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理及預(yù)測(cè)預(yù)警。

X820.2

B

1001-9677(2016)011-0182-03