1、贵阳市 年 月一次 污染过程及成因分析焦树友，王 琴，石 宇，陈远航 李光一 张 会（贵阳市生态环境局；贵阳市节能监测站；贵阳市环境空气质量预测预报中心；贵州楚云环保科技有限公司；贵州省生态气象和卫星遥感中心，贵阳；广州禾信仪器股份有限公司，广州）摘 要：对污染天气的污染过程及成因进行研究分析，有利于提高污染天气预警预报精准度及污染源管控效率。本文针对贵阳市 年 月 日 月 日一次 污染过程（污染期间 分别为 和），利用反距离权重插值、数值模拟、卫星遥感监测和在线源解析等手段，从气象条件、本地污染源排放和区域传输叠加等方面进行分析。结果表明，此次污染过程污染期间的 浓度较污染前期增幅，污染结束
2、的 浓度较污染期间降幅，另外，污染期间贵阳市 与、的波动变化高度一致，各区（县、市）浓度整体都较高，此次污染事件为大范围的区域污染事件；此次污染过程前期及污染期间昼夜温差较大，夜间降温后近地面形成辐射逆温，不利于 扩散稀释，个别时段边界层高度与 质量浓度呈同步增降，且当边界层高度位于 米以下时容易出现 高值；从排放源来看，污染期间二次无机源、机动车尾气排放和生物质燃烧源较非污染日的贡献占比都有增加；整体来看，本次污染成因主要是由于机动车尾气、生物质燃烧等本地污染源排放，加上贵阳市上风向森林火灾等区域传输叠加共同作用造成的。关键词：；污染过程；本地排放；区域传输；贵阳市中图分类号：文献标志码：，
3、（；，；，；，）：，（），收稿日期：；修回作者简介：焦树友（），男，工程师，研究方向：大气环境和应对气候变化技术服务。：通讯作者：王琴（），女，工程师，研究方向：大气环境分析及空气质量预报等。：年第 期环 保 科 技 ，（，）；，；，；，：；细颗粒物 是指空气动力学当量直径小于或等于 的颗粒物，可长时间悬浮在空中，浓度过高会对环境和公共健康造成严重影响，除此之外，也能够增强地表辐射，使得地表温度升高，造成全球气候变暖。根据中国生态环境部发布的 年中国生态环境状况公报统计，的超标天数占了环境空气质量总超标天数的.，由此可见，颗粒物污染形势依然严峻。近年来，贵阳市不断优化调整产业结构、能源结构、运
4、输结构、用地结构；开展了建筑施工和道路扬尘治理、柴油货车污染治理、工业企业大气污染防治、工业炉窑大气污染综合整治、重点行业挥发性有机物（）综合治理、散烧燃煤治理和煤炭消费减量替代等专项行动。系列措施和专项行动为我市空气质量带来巨大改善，年环境空气质量优良率达到了。但随着疫情管控的放开和经济的复苏，大气细颗粒物（）污染态势依然严峻。分析研究贵阳市 污染的过程及成因，有利于提高 污染天气的预警预报及应对措施。吴战平等对贵阳市 年 次空气污染过程进行了分析，得出动力和热力气象因子均为 次污染过程维持和发展提供了有利条件。张春辉等分析了能见度与相对湿度及 浓度的关系，发现 时，能见度骤降与 浓度相关性
5、并不强。刘群等对贵阳市 年 月一次典型污染天气过程进行了分析，发现区域性大气静稳、近地面水平风速弱、相对湿度高是此次污染过程的重要原因。张娜等对贵阳市主城区大气污染物时空分布特征及成因进行了分析，发现春季影响大气污染物的关键因素是相对湿度；夏季是降水量和气压；秋季是风速；冬季是气压。本研究针对 年 月 日 月 日这一污染过程，从气象条件、本地污染源排放和区域传输叠加等方面进行分析，为贵阳市污染天气预警预报及污染源管控提供参考。材料与方法 区域概况贵阳市位于贵州省中部，是贵州省省会，经纬度范围为，。贵阳市下辖 个县级行政区划单位（市辖区，县级市，县），面积 ，其主城区包括南明区、云岩区、白云区、
6、观山湖区、花溪区和乌当区，面积 。属亚热带湿润温和型气候，兼具高原季风气候特征，年平均降水量为 ，年平均气温 ，年平均湿度，年平均风速 。地势西南高，东北低，研究区平均海拔。研究区海拔高度及监测点位分布如图 所示。数据来源空气质量数据来源于贵阳市生态环境局，主要为各县（区）自动监测站点（国控、省控）监测的、和 小时浓度数据（站点信息如表 所示），时间跨度为 年 月 日至 月 日。气象数据气温、风速（风向）、气压和相对湿度为日均值数据，从中国气象数据网（：）获取，时间跨度为 年 月 日至 月 日。火点数据来源于贵州省生 年第 期环 保 科 技 态气象和卫星遥感中心，时间跨度为 年 月 日至 月
7、日。卫星遥感监测的 浓度数据主要是利用 卫星的数据（）反演得到，时间跨度为 年 月 日 时 时。图 研究区海拔高度及监测点位分布图 研究方法 反距离加权插值（）是一个加权平均插值法，可以进行确切的或者圆滑的方式插值。方次参数控制着权系数如何随着离开一个格网结点距离的增加而下降。对于一个较大的方次，较近的数据点被给定一个较高的权重份额，对于一个较小的方次，权重比较均匀地分配给各数据点。本研究以 年 月 日 月 日 浓度数据作为数据源，运用反距离加权插值，借助 平台的分析工具，以各空气质量监测站点的经纬坐标为基础，分析贵阳市 月 日 月 日 污染前期、污染期间、污染结束的空间分布特征。模式是美国最
8、新发展的区域大气动力 化学耦合模式，是在 开发的中尺度数值预报气象模式（）中加入大气化学模块集成而成。本研究利用 模式对污染期间的风场、大气混合层高度以及 浓度进行模拟分析。单颗粒气溶胶质谱仪（简称 ），可以分别根据颗粒物质谱特征进行化学组成表征、根据颗粒物的空气动力学直径对颗粒物进行分类；也可以同时对颗粒的大小与颗粒化学成分组合进行分类；建立主要化学成分和颗粒粒径之间的对应关系，从而进行 的在线源解析。本研究利用单 年第 期环 保 科 技 颗粒气溶胶质谱仪对市环保站站点 年 月 日 月 日期间 进行在线解析，分析污染期间颗粒物的来源贡献。表 贵阳市环境空气质量自动监测点位信息表序号点位名称所
9、属区（县、市）经度（）纬度（）备注太慈桥南明区 国控市环保站南明区 国控新华路南明区 国控红边门云岩区 国控马鞍山云岩区 国控中院村经开区 国控碧云窝花溪区 国控鉴湖路观山湖区 国控燕子冲乌当区 国控南苑路观山湖区 省控云峰站白云区省控沙坡站白云区 省控开州大道开阳县 省控城西村站开阳县 省控坪上站息烽县 省控 息烽县第一中学息烽县 省控白虎山站修文县 省控龙岗山站修文县 省控百花大道清镇市 省控红枫大坝清镇市 省控接官厅清镇市 省控保利公园 乌当区 省控 结果与分析 污染过程与特征 年 月 日 月 日期间，范围为，造成此次污染的首要污染物为 （图）。此次污染过程可分为四个阶段，第一阶段在 月
10、 日 时，超过，此时 浓度为 ；第二阶段在 月 日 时，超过，此次污染事件持续 个小时，浓度在 之间；第三阶段在 月 日 时，超过，此次污染事件持续 个小时，浓度在 之间；第四阶段在 月 日 时，超过，此次污染事件持续 个小时，浓度在 之间。整体来看，此次污染过程污染期间的 浓度较污染前期增幅 ，污染结束的 浓度较污染期间降幅 ；另外，污染前后各污染物的浓度都有明显波动，与、的波动变化高度一致，尤其是在污染发生期间。图 年 月 日 月 日污染物浓度变化特征从贵阳市污染期间 浓度的空间分布来看（图），年 月 日 月 日为污染前期，浓度分别为 和 ，贵阳市 浓度除息烽和白云外，其他地区整体都较低；
11、年 月 日 月 日为污染期间，浓度分别为 和 ，贵阳市 浓度整体都较高，由此可见此次污染事件为大范围的区域污染事件；年 月 日 月 日为污染结束，浓度分别为 和 ，贵阳市 浓度整体都有所降低，花溪区、南明区、云岩区等南部区域略高于息烽县和开阳县等北部区域。图 年 月 日 月 日污染前（）、中（）、后（）期 空间分布特征 年第 期环 保 科 技 污染成因分析 气象条件对 污染的影响分析贵阳市为典型的喀斯特地貌，特殊的地形条件使得贵阳具有独特的气候类型。从 月 日起，贵阳市以阴天无雨为主，前期温度维持较低，后期气温逐渐上升。从图 来看，月 日贵阳市主导风向为南风，平均风速 ，气温，气压，平均相对湿
12、度，浓度为 ；月 日贵阳市主导风向为南风，平均风速.，气温 ，气压，平均相对湿度，昼夜温差较大，夜间降温后近地面形成辐射逆温，浓度开始升高达到 ；月 日贵阳市主导风向依然为南风，平均风速 ，气温，气压 ，平均相对湿度，虽然风速有所增强，考虑受逆温影响以及上风向污染物的持续传输，浓度继续累积升高达 ；月 日主导风向为东南风，平均风速 ，气温，气压 ，平均相对湿度，较前一日相对湿度增大，利于细颗粒物的吸湿增长以及二次转化，另外风速有所减弱，且仍受逆温影响，污染物横向、纵向均无法有效扩散，浓度进一步累积达到 。图 年 月 日 月 日污染前后湿度、风速与 浓度变化趋势 综合分析 模拟的 月 日 月 日
13、边界层高度（）和地面监测的 质量浓度（图），发现 质量浓度超过 时，边界层高度在 左右；质量浓度超过 时，边界层高度低于。同时，发现个别时段边界层高度与 质量浓度呈同步增降，可能与微气象条件与山体海拔高度交互作用有关。总体来看，贵阳市边界层高度位于 以下的时候容易出现 高值事件，因此，边界层高度 可以作为判别 高值事件的临界值。图 年 月 日 月 日大气边界层与 浓度随时间变化图 本地污染源排放通过对本次污染过程前、中、后期 在线源解析数据进行分析（图），污染期间餐饮油烟排放相对稳定，工业源排放较平时有所减少但存在区域传输可能，建筑工地扬尘源较平时大幅减少，机动车尾气排放较平时整体提升，与农历
14、大年初七各地人员驾驶车辆开始返城集聚有关。从污染期间市环保站颗粒物源解析监测结果来看（图），月 日，主要污染来源为二次源、扬尘源和生物质燃烧源，其占比分别为.、和 ；月 日，主要污染来源为二次源、扬尘源和机动车尾气源，其占比分别为、和。从占比变化来看，扬尘源占比逐渐减少，这与污染期间贵阳市持续对重点区域实施管控工作（如：全天洒水清扫，开展路面保湿作业、雾炮除尘和工地扬尘等）有一定的关系。生物质燃烧源占比变化明显，其中 日相比 日占比上升，因 日以南风为主，风速由 上升至 ，结合火点发生位置（图），符合贵州南部和贵阳本地森林火灾以及燃放烟花爆竹等产 年第 期环 保 科 技 图 年 月 日 月 日
15、各类污染源对 贡献情况图 年 月 日 月 日 来源解析结果生的污染传输规律；月 日相比 月 日占比下降 ，风速由 降低至 ，这与风速减弱后、山林火灾等传输影响变小有一定的关系。二次源占比逐渐升高，特别是 月 日和 月 日污染期间均超过了，这是由于在逆温等不利气象条件下，工业源、机动车尾气、燃放烟花爆竹等一次源排放的二氧化硫、氮氧化物等气态污染物不断在空中积累，通过光化学氧化、自由基反应等反应后，部分转化为含有二次无机组分硫酸盐、硝酸盐以及二次有机气溶胶的颗粒，形成稳定的 高值。区域传输叠加研究发现，森林火灾会释放大量的气体和颗粒物，其中 （占总颗粒物）可长时间、远距离传输，沉降后造成受体点 的
16、高浓度。根据卫星遥感火点监测情况和风场模拟结果（图），发现 月 日 月 日，贵阳市上风向发生火点 起，主要集中在都匀和惠水等区域。通过 模拟和卫星遥感反演监测，发现 高值主要集中在遵义和铜仁等区域，其随着污染的发生发展，高值有向贵阳明显推进的趋势（图 ）。结论（）年 月 日 月 日为污染前期，浓度分别为 和 ，贵阳市 浓度除息烽和白云外，其他地区整体都较低；年 月 日 月 日为污染期间，浓度分别为 和 ，贵阳市 浓度整体都较高；年 月 日 月 日为污染结束，浓度分别为 和 ，贵阳市 浓度整体都有所降低；贵阳市此次污染过程前 年第 期环 保 科 技 图 年 月 日 月 日火点分布及 数值模拟情况
17、图 年 月 日 卫星遥感监测情况 年第 期环 保 科 技 后，各污染物的浓度都有明显波动，污染期间的 浓度较污染前期增幅 ，污染结束的 浓度较污染期间降幅 ；另外，与、的波动变化高度一致，尤其是在污染发生期间。从空间分布来看，污染期间，贵阳市 浓度整体都较高，由此可见此次污染事件为大范围的区域污染事件。（）从气象条件对 污染的影响分析表明，此次污染过程前期及污染期间昼夜温差较大，夜间降温后近地面形成辐射逆温，不利于 扩散稀释；贵阳市边界层高度（）和地面监测的 质量具有明显相关关系，个别时段边界层高度与 质量浓度呈同步增降，且边界层高度位于 米以下的时候容易出现 高值事件，因此，边界层高度 米可
18、以作为判别 高值事件的临界值。（）从本地污染源排放来看，月 日工业源、建筑工地扬尘源和机动车尾气排放贡献占比较平时大幅减少，减少幅度分别为 、和.，生物质燃烧源和二次无机源贡献占比较平时有所增加，增加幅度分别为 和 ；月 日工业源、建筑工地扬尘源和生物质燃烧源贡献占比较平时大幅减少，减少幅度分别为 、和 ，机动车尾气排放和二次无机源贡献占比较平时有所增加，增加幅度分别为 和；从区域传输叠加来看，贵阳市此次污染事件与贵阳市南部（上风向）发生的森林火灾有明显关系。参 考 文 献 ，（）：，（）：，：，：，：，（）：，（），：生态环境部 年中国生态环境状况公报 ：吴战平，白慧，陈早阳，等 贵阳市两次
19、空气污染过程的气象条件分析 干旱气象，（）：张春辉，徐鹏 贵阳市相对湿度及 浓度对大气能见度的影响分析 环保科技，（）：，刘群，张春辉，石宇，等 贵阳市冬季一次典型 污染过程分析 环保科技，（）：张娜，周国富，黄启芬，等 贵阳市主城区大气污染物时空分布特征及成因分析 生态科学，（）：张春辉，刘群，徐徐，等 贵阳市臭氧浓度变化及与气象因子的关联性 中国环境监测，（）：陈璇，王晓玲，陈赛男，等 不同天气型下武汉城市圈 污染及大气层结特征分析 环境科学学报，（）：李凤亚，罗锶锐，陈诚“十三五”雅安市城区环境空气质量状况及变化趋势分析 皮革制作与环保科技，（）：，鞠园华 福建主要乔木燃烧释放 排放因子及其化学组分研究 福州：福建农林大学，（上接第 页），：，（）：，（）：杨世东，崔鑫鑫 好氧反硝化菌 在主要环境影响条件下的 去除动力学研究 东北电力大学学报，（）：年第 期环 保 科 技
