“十一五”大霧天氣影響我國城市環境空氣質量分析

王 瑋 李健軍 靳 偉 丁俊男 王曉彥 王 帥 王瑞斌

（1. 石家莊市環境監測中心，石家莊 050022；2. 中國環境監測總站，北京 100012）

“十一五”大霧天氣影響我國城市環境空氣質量分析

王 瑋1李健軍2靳 偉1丁俊男2王曉彥2王 帥2王瑞斌2

（1. 石家莊市環境監測中心，石家莊 050022；2. 中國環境監測總站，北京 100012）

2006至2010年五年間，我國總共發生較大尺度的大霧天氣過程約500次，每年發生的次數范圍在70-200次之間，平均每年90次左右。根據2005年建成較完整的環保重點城市空氣質量日報監測網后的監測數據分析，2006—2010年期間，影響113環保重點城市空氣質量的大霧天氣過程次數范圍在每年18-45次之間，平均每年30次左右，總計150次。在此期間，影響113重點城市空氣質量的大霧天氣過程累計的影響時間總計297天，平均在每年60天左右。影響環保重點城市的大霧天氣過程主要集中在11、12和1月，其中11月最多，占全年霧日數的12.8%。在大霧的天氣條件下，113個重點城市總共的超標天次平均每年在370天次左右，每年范圍在184-547天次之間。大霧受靜穩天氣影響，容易造成空氣污染加劇。總體而言，近年來我國霧空間分布基本特征呈現東南部多、西北部少的特點，每年大霧天氣過程對我國城市空氣質量影響的時間長、范圍廣，尤其在秋冬季對我國東中部地區城市造成了大范圍的影響。大霧天氣是一種天氣現象，需要加強預測預報，同時提前做好防范，通過清潔能源的利用，進一步節能減排，有效防治大氣污染。

大霧；城市環境空氣質量；顆粒物；超標天數；空氣污染

霧是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統，是近地面層空氣中水汽凝結的產物。受氣候分布及地理條件影響，在高緯度地區霧的頻率很大，比如在極地區域霧是常見而持續的現象，反之，在低緯度地區霧比較少見。大陸內部由于水汽缺乏，所以越深入內陸，霧的頻率越小。在沿海以及冷暖洋流交匯地區，如北美、南美沿海、非洲沿岸和亞洲東南沿海，霧比較頻繁。高山地區霧也比平原地區多。霧的存在會降低空氣透明度，雖然霧天大氣本身具有一定自凈作用，但當大氣中的污染物濃度超過大氣的自凈容量時就會造成大氣污染。同時受靜穩天氣影響，空氣中的污染物不利于擴散，嚴重影響空氣質量。同時，會使能見度惡化，嚴重的視程障礙威脅著城市道路系統、高速公路、航空港、海港航道的安全。

在城市化或工業污染物排放較集中的地區，霧水中的離子濃度比雨水高得多，霧滴中含有如S、N、CL-、N等水溶性酸性離子成分及部分有毒有害有機物對人體健康十分有害，會不同程度的刺激呼吸道黏膜，極易誘發呼吸道疾病等病癥。隨著我國城市化進程的加快，大霧天氣對我國的環境空氣質量影響也日益明顯，是影響環境空氣中顆粒物濃度不易擴散的主要因素之一。因此，鑒于大霧天氣對我國空氣質量影響，對其進行深入研究是很有必要的。

本文對2006-2010年113個環保重點城市空氣質量日報數據進行分析，研究大霧天氣對城市空氣質量的影響，了解影響的程度、規律和變化趨勢，以更好地為環境管理、科學決策做服務。

1 監測數據來源

113環保重點城市空氣質量日報監測網經過逐年的新增能力建設，從2005年開始基本實現113環保重點城市的全年日報。該網絡主要監測項目為SO2、NO2和PM10，通過自動方法實時監測。監測數據為前一天中午12點至當天中午12點的24小時平均值，發布形式為空氣污染物指數、首要空氣污染物、空氣質量級別和空氣質量狀況。其中SO2使用紫外熒光法法，NO2使用化學發光法，PM10使用β-射線法/微震蕩天平法，質量保證和質量控制根據《環境空氣質量自動監測技術規范》（HJ/T 193-2005）中的有關規定執行，保證數據的準確性和可比性等監測規范要求。

2 結果分析

2.1 大霧天氣發生的頻數和變化趨勢

2006至2010年五年間，根據中央氣象局大霧天氣遙感監測氣象統計和中國氣候影響評價統計（見表1），我國總共發生較大尺度的大霧天氣過程500余次，每年發生的次數范圍在70-200次之間，平均每年90次左右。2006-2010年期間，影響113重點城市空氣質量的大霧天氣過程次數范圍在每年18-45次之間，平均每年30次左右，總計150次。在此期間，影響113重點城市空氣質量的大霧天氣過程累計的影響時間總計297天，最少時為2010年的30天，最多時為2006年的102天，平均在每年60天左右，并呈逐年下降趨勢。總體而言，每年大霧天氣過程對我國城市空氣質量影響的時間較長。

表1 2006–2010年影響113環保重點城市空氣質量的大霧天氣過程次數

2.2 大霧天氣對超標天數的影響及其變化趨勢

根據環保重點城市空氣質量日報監測網的數據統計（見表2），2006-2010年期間，影響環保重點城市的大霧天氣過程主要集中在11、12與1月。同時根據表1、表2可以看出，隨著影響113重點城市空氣質量的大霧天氣過程次數逐年降低，受大霧天氣影響的113重點城市超標天次也呈現下降趨勢，但2009年大霧累計影響時間較長，因而當年城市空氣質量超標天次也較高。綜上所述，影響環保重點城市的大霧天氣過程主要集中在冬季，同時霧對空氣質量造成的影響程度不僅取決于霧發生的次數，也決定于每一次霧持續的時間。

表2 2006–2010年受大霧天氣影響的113重點城市超標天次

圖1 2006-2010年各月受大霧天氣影響的113重點城市超標天次

人類在近一個世紀以來大量使用礦物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO2等多種溫室氣體，導致全球變暖，氣溫明顯上升。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的系列報告表明，21世紀的100年中，全球平均氣溫將上升1.4-5.8℃。《氣候變化國家評估報告》指出：中國氣候變化趨勢與全球變暖的總趨勢基本一致。從季節分布看，冬季增溫最明顯。由表1、表2及圖3所示，在全球變暖的大背景下，中國的霧日數及大霧天氣對空氣質量造成影響的天次明顯下降。

受大霧天氣影響，113個重點城市總共的超標天次平均每年370天次左右，其中2010年最少為184天次，2006年最多547天次。其中，受大霧天氣影響的113重點城市輕微污染天次平均每年312天次左右，每年范圍在169-471天次之間（見表3）。受大霧天氣影響的113重點城市也主要呈現東南部多西北部少的特點（見圖2、3、4、5、6）。

表3 2006–2010年受大霧天氣影響的113重點城市各級別污染天次

2.2.1 2006年大霧天氣影響城市空氣質量狀況

2006年，大霧天氣分45次102天影響了我國部分地區的城市環境空氣質量，受污染城市分布、各城市受污染總次數由圖2所示。受其影響，我國113環保重點城市共出現空氣質量超標天數547天次，各月受大霧天氣影響113重點城市超標天次見圖1，其中1月份超標天次最多為155天次，約占全年超標天次總數28.3%（見表2）。1月份月霧日數一般有3～5天，其中河南、安徽、江蘇及江西北部、湖北北部和東部、四川東部等地有5～8天；上述大部地區霧日數較常年同期偏多1～4天。1月份超標天次中共包括重污染2天次；中度重污染3天次；中度污染1天次；輕度污染33天次；輕微污染116天次。

圖2 2006年受大霧天氣影響環保重點城市分布及污染程度圖

大霧天氣不僅對部分地區的交通造成不同程度的影響，同時能見度降低、空氣質量下降，對人體健康也產生影響。2006年大霧天氣發生范圍面較廣，污染程度最重的過程天氣發生于12月11日-15日。此次大霧過程天氣影響到我國華北、華中、東北、華東等大范圍地區的空氣質量。受其影響，我國環保重點城市的環境空氣質量累計超標67天次，其中重污染1天次；中度重污染2天次；中度污染1天次；輕度污染6天次；輕微污染57天次。根據城市環境空氣質量自動監測日報結果顯示：其中，2006年12月12日北京市空氣污染指數為501，空氣質量級別為Ⅴ級，空氣質量狀況為重污染，首要污染物為可吸入顆粒物（PM10），可吸入顆粒物（PM10）日均值達到了0.645毫克/立方米，超過國家日均空氣質量標準（0.15毫克/立方米）的3.3倍。

2.2.2 2007年大霧天氣影響城市空氣質量狀況

2007年，大霧天氣分41次74天影響了我國部分地區的城市環境空氣質量，受污染城市分布、各城市受污染總次數由圖3所示。受其影響，我國113環保重點城市共出現空氣質量超標天數480天次，各月受大霧天氣影響113重點城市超標天次見圖1，其中12月份超標天次最多為161天次，約占全年超標天次總數33.5%（見表2）。12月，我國中東部地區大霧天氣較多，其中華北中南部、黃淮、江淮、江漢及陜西南部、四川東部、云南南部、福建中部等地霧日有3～5天，部分地區有5～10天。與常年同期相比，華北南部、黃淮、江淮等地的部分地區霧日偏多1～5天。大霧對當地的交通產生不利影響，同時導致空氣質量下降，危害人體健康。12月份超標天次中共包括重污染2天次；中度重污染1天次；中度污染5天次；輕度污染27天次；輕微污染126天次。

2007年大霧天氣發生范圍面較廣，污染程度最重的過程天氣發生于12月17日-23日。此次大霧過程天氣影響到我國華北、華中、西南、西北、華東等大范圍地區的空氣質量。受其影響，我國環保重點城市的環境空氣質量累計超標102天次，其中重污染2天次；中度重污染1天次；中度污染3天次；輕度污染20天次；輕微污染76天次。根據城市環境空氣質量自動監測日報結果顯示：其中，2007年12月21日濟南市空氣污染指數為304，空氣質量級別為Ⅴ級，空氣質量狀況為重污染，首要污染物為可吸入顆粒物（PM10），可吸入顆粒物（PM10）日均值達到了0.423毫克/立方米，超過國家日均空氣質量標準（0.15毫克/立方米）的1.82倍；2007年12月23日成都市空氣污染指數為422，空氣質量級別為Ⅴ級，空氣質量狀況為重污染，首要污染物為可吸入顆粒物（PM10），可吸入顆粒物（PM10）日均值達到了0.522毫克/立方米，超過國家日均空氣質量標準（0.15毫克/立方米）的2.48倍。

圖3 2007年受大霧天氣影響環保重點城市分布及污染程度圖

2.2.3 2008年大霧天氣影響城市空氣質量狀況

2008年，大霧天氣分22次41天影響了我國華北、東北、西南、華東、華中、西北部分地區的城市環境空氣質量，受污染城市分布、各城市受污染總次數由圖4所示。受其影響，我國113環保重點城市共出現空氣質量超標天數234天次，各月受大霧天氣影響113重點城市超標天次見圖1，其中11月份超標天次最多為60天次，約占全年超標天次總數25.6%（見表2）。11月，我國中東部地區出現大范圍霧天氣，華北東南部、黃淮中部、江淮、江南大部、華南東部及四川東部、貴州東南部、云南南部、新疆北部等地霧日普遍有2～6天，局部地區超過6天。與常年同期相比，華北大部、黃淮西部、江漢、西北東南部、西南東部、華南東部等地霧日偏少1～3天，華北中部及湖北西南部、重慶北部、四川東部、云南南部等地偏少3天以上；安徽北部、新疆西北部的局部地區偏多1～3天；全國其余大部地區接近常年同期。華北平均霧日為0.7天，較常年同期（1.9天）明顯偏少。11月份超標天次中共包括中度重污染1天次；中度污染1天次；輕度污染11天次；輕微污染47天次。

2008年大霧天氣發生范圍面較廣，污染程度最重的過程天氣發生于11月3日-5日。此次大霧過程天氣影響到我國華中、華東等大范圍地區的空氣質量。受其影響，我國環保重點城市的環境空氣質量累計超標29天次，其中中度重污染1天次；輕度污染4天次；輕微污染24天次。根據城市環境空氣質量自動監測日報結果顯示：其中，2008年11月5日揚州市空氣污染指數為294，空氣質量級別為Ⅳ2級，空氣質量狀況為中度重污染，首要污染物為可吸入顆粒物（PM10），可吸入顆粒物（PM10）日均值達到了0.416毫克/立方米，超過國家日均空氣質量標準（0.15毫克/立方米）的1.77倍。

圖4 2008年受大霧天氣影響環保重點城市分布及污染程度圖

2.2.4 2009年大霧天氣影響城市空氣質量狀況

2009年，大霧天氣分24次50天影響了我國部分地區的城市環境空氣質量，受污染城市分布、各城市受污染總次數由圖5所示。受其影響，我國113環保重點城市共出現空氣質量超標天數419天次，各月受大霧天氣影響113重點城市超標天次見圖1，其中11月份超標天次最多為136天次，約占全年超標天次總數32.5%（見表2）。11月，我國中東部地區大霧天氣頻繁，華北大部、黃淮西部、江淮、江南中東部、華南東部、西南東部等地霧日數一般有2～4天，其中，河北南部、河南北部、四川東部、安徽南部、福建中部等地霧日數達4～6天。持續大霧天氣給我國中東部地區的空氣質量造成了嚴重影響，11月份超標天次中共包括重污染3天次；中度重污染3天次；輕度污染22天次；輕微污染108天次。

在上述過程中，11月22至27日大霧天氣過程影響的時間最長和范圍最廣。受其影響，我國環保重點城市的環境空氣質量累計超標86天次，其中重污染1天次；輕度污染14天次；輕微污染71天次。2009年大霧天氣發生范圍面較廣，污染程度最重的過程天氣發生于11月7日-8日。根據城市環境空氣質量自動監測日報結果顯示：其中，2009年11月8日揚州市空氣污染指數為422，空氣質量級別為Ⅴ級，空氣質量狀況為重污染，首要污染物為可吸入顆粒物（PM10），可吸入顆粒物（PM10）日均值達到了0.522毫克/立方米，超過國家日均空氣質量標準（0.15毫克/立方米）的2.48倍。

圖5 2009年受大霧天氣影響環保重點城市分布及污染程度圖

2.2.5 2010年大霧天氣影響城市空氣質量狀況

2010年，大霧天氣分19次30天影響了我國部分地區的城市環境空氣質量，受污染城市分布、各城市受污染總次數由圖6所示。受其影響，我國113環保重點城市共出現空氣質量超標天數184天次，各月受大霧天氣影響113重點城市超標天次見圖1，其中1月份超標天次最多為98天次，約占全年超標天次總數53.3%（見表2）。1月，我國中東部大部地區出現霧天氣，其中江南大部、江淮南部、江漢以及四川盆地東部、云南南部、福建等地霧日數在3天以上，江西、福建中部、安徽南部、湖北東南部、四川東部等地達5～6天，部分地區達6天以上。與常年同期相比，江西、湖北東南部、廣東西部、廣西東部等地偏多1～2天；華北中部、黃淮西部以及四川東部等地偏少2～5天，云南南部達5天以上；全國其余大部地區接近常年同期。1月份超標天次中共包括輕度污染5天次；輕微污染93天次。

2010年大霧天氣發生范圍面較廣，污染程度最重的過程天氣發生于10月8日-10日。此次大霧過程天氣影響到我國河南西部和南部、陜西東南部、湖北西部和中部、安徽東部、江蘇西部局地、湖南北部和江西西北部等地的空氣質量。受其影響，我國環保重點城市的環境空氣質量累計超標17天次，其中重污染2天次；輕度污染1天次；輕微污染14天次。根據城市環境空氣質量自動監測日報結果顯示：其中，2010年10月9日洛陽市、平頂山市空氣污染指數分別為378、305，空氣質量級別為Ⅴ級，空氣質量狀況為重污染，首要污染物為可吸入顆粒物（PM10），可吸入顆粒物（PM10）日均值分別達到了0.482毫克/立方米、0.424毫克/立方米，分別超過國家日均空氣質量標準（0.15毫克/立方米）的2.21倍、1.83倍。

圖6 2010年受大霧天氣影響環保重點城市分布及污染程度圖

3 討論

3.1 與大霧天氣影響空氣質量相關的主要因素

近年影響大霧天氣發生過程很大部分與中國的氣候條件的變化以及人類活動造成的城市化進程加速有關。其中，影響大霧天氣的氣候因素包括溫度變化以及濕度變化。隨著全球氣溫變暖的趨勢愈發明顯，近百年來已觀測到中國的平均氣溫上升了0.5℃-0.8℃，略高于全球平均，最明顯的地區是西北、華北和東北，長江以南地區變暖趨勢不明顯。從季節分布看，冬季增溫最明顯。在全球變暖的大背景下，中國的霧日數有顯著下降趨勢。同時，潮濕的下墊面有利于霧的形成，因而我國霧呈現東部多于西部，南方多于北方的特點，中國各地區的霧和相對濕度的增減是一致的，當相對濕度增加1%時，霧日數增加1-4d。近年來，隨著中國經濟粗放式的快速發展，城市化加速中的人類活動造成的汽車尾氣排放、采暖、空調等，在加速全球變暖的同時促使全國主要大氣污染物的排放量逐年增加，這些大氣污染物中多有吸濕性物質，在霧的形成過程中充當凝結核，既有利于霧天氣的形成，又促進大霧天氣影響空氣質量。

3.2 進一步研究

本文通過研究“十一五”期間大霧天氣對我國城市環境空氣質量的影響，得出了大霧天氣與城市環境空氣質量的一些相關性。在本次研究過程中，由于時間關系，還有其他一些影響因素尚未考慮，建議在今后的研究中應進一步驗證：113環保重點城市受大霧天氣影響的共同的具體變化規律，也即為了找出這些城市所代表的面區域的共同的變化特征，可以用經驗正交函數（EOF）分解法來研究這些站點多年來的霧日數的時空分布特征及對空氣質量造成的影響原因。分析這些變化的原因建議主要考慮一下幾個方面：

（1）氣候和天氣的變化，影響水平輸送、垂直輸送，干沉降和濕沉降；

（2）下墊面的變化，多半是影響輕度的霧天氣；

（3）排放源的變化，比如工業轉型與環境治理可能是造成突然減少的原因；

（4）經濟和工業水平的發展可能是逐漸增多的原因。

4 結論

2006至2010年五年間，我國總共發生較大尺度的大霧天氣過程約500次，每年發生的次數范圍在70-200次之間，平均每年90次左右。根據2005年建成較完整的環保重點城市空氣質量日報監測網后的監測數據分析，2005-2010年期間，影響113環保重點城市空氣質量的大霧天氣過程次數范圍在每年18-45次之間，平均每年30次左右，總計150次。在此期間，影響113重點城市空氣質量的大霧天氣過程累計的影響時間總計297天，平均在每年60天左右。影響環保重點城市的大霧天氣過程主要集中在11、12和1月，其中11月最多，占全年霧日數的12.8%。受大霧天氣影響，113個重點城市總共的超標天次平均每年在370天次左右，每年范圍在184-547天次之間。

總體而言，近年來我國霧空間分布基本氣候特征呈現東南部多西北部少的特點。每年大霧天氣過程對我國城市空氣質量影響的時間長、范圍廣，尤其在秋冬季對我國東中部地區城市造成了大范圍的影響。

大霧天氣是一種天氣現象，只有積極謀劃應急預案建設，當嚴重霧害時加強對排放源的監管，暫停部分燃煤鍋爐、工業污染的排放并對部分機動車限行，告知市民減少外出才能有效的減少大霧天氣對空氣質量造成的影響及對人體的傷害。雖然直接對大霧天氣的治理方法很難起到作用，但只要加強預測預報，通過清潔能源的利用有效防治大氣污染，同時從根本上減少溫室氣體的排放，減緩全球變暖的速度，就會從源頭上緩解大霧天氣對區域環境空氣質量造成的影響，并取得良好的效果。

［1］ 《大氣科學詞典》編委會．大氣科學詞典［M］ ．北京：氣象出版社，1994．

［2］ 吳兌，吳曉京，朱曉祥．霧和霾［M］ ．北京：氣象出版社，2009．

［3］ 氣候變化國家評估報告編委會．氣候變化國家評估報告［M］ ．北京：科學出版社，2007．

X822

A

1673-288X（2012）04-0049-06

項目資助: 東亞地區大氣污染物跨界輸送及其相互影響與應對策略研究(項目編號: 2010467002)

王瑋, 本科, 助理工程師