2016年9月河北省南部環(huán)境氣象評(píng)估分析

張珺+宋曉輝

摘要 以河北南部城市邯鄲、邢臺(tái)、石家莊為例，利用2016年9月的邯鄲、邢臺(tái)、石家莊環(huán)境監(jiān)測(cè)資料、地面觀測(cè)資料以及邢臺(tái)南宮站探空資料，結(jié)合數(shù)值模擬進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明，2016年9月空氣質(zhì)量比周邊的邢臺(tái)、石家莊好，空氣質(zhì)量有所改善，達(dá)標(biāo)天數(shù)22 d，重污染天氣出現(xiàn)1 d；主要污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2平均濃度均比邢臺(tái)、石家莊偏低。靜穩(wěn)指數(shù)、風(fēng)、氣溫、降水、混合層高度、相對(duì)濕度等氣象條件綜合分析表明，2016年9月大氣污染物擴(kuò)散的氣象條件總體比2015年同期不利，但是空氣質(zhì)量有所改善。

關(guān)鍵詞 環(huán)境氣象評(píng)估；擴(kuò)散條件；空氣污染；河北邯鄲；河北省南部；2016年9月

中圖分類號(hào) X823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）23-0219-03

近年來，工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，導(dǎo)致污染物排放增加，空氣污染現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，引起了廣大學(xué)者的普遍關(guān)注。陳靜、郭衛(wèi)紅等[1]通過對(duì)石家莊市空氣污染預(yù)警天氣背景進(jìn)行研究，建立了對(duì)重污染天氣預(yù)警的判斷指標(biāo)，并對(duì)造成石家莊重污染的環(huán)流形勢(shì)和氣象條件進(jìn)行了分析；徐曉峰、李青春等[2]通過對(duì)北京一次局地重污染過程的氣象條件進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)此次持續(xù)的重污染天氣過程是由本地的污染源和大尺度的環(huán)流背景共同造成的；董繼遠(yuǎn)、王式功等[3]通過分析降水對(duì)中國(guó)部分城市空氣質(zhì)量的影響，得出降水可以有效去除PM10、SO2和NO2等污染物濃度的結(jié)論。

邯鄲、邢臺(tái)、石家莊均位于華北南部，西倚太行山脈，東接華北平原，以邯鋼為主的工業(yè)發(fā)展模式導(dǎo)致大量污染物的排放，持續(xù)的重污染天氣時(shí)有發(fā)生。本文以邯鄲市為研究對(duì)象，通過對(duì)比周邊城市石家莊、邢臺(tái)兩地的污染狀況和氣象條件進(jìn)行綜合分析。

1 資料與方法

1.1 資料來源

采用河北省環(huán)境氣象中心2016年9月PM2.5、PM10、O3、CO、SO2、NO2濃度資料，氣象資料源來自河北省環(huán)境氣象中心的地面觀測(cè)資料和邢臺(tái)南宮站探空資料。

1.2 分析方法

采用統(tǒng)計(jì)方法，結(jié)合數(shù)值模擬，對(duì)邯鄲市9月環(huán)境污染狀況及氣象條件影響因子進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 空氣質(zhì)量概況

2.1.1 2016年9月空氣污染物濃度情況。2016年9月邯鄲市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3平均濃度較2015年同期分別下降了18.7%、12.3%、15.3%、19.5%、9.8%；CO平均濃度較2015年同期上升了23.4%。

2016年9月邯鄲市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3平均濃度與同期石家莊相比偏低，分別偏低23.9、23.8、2.6、13.2、16.9 μg/m3；CO平均濃度比石家莊偏高451.1 μg/m3。2016年9月邯鄲市PM2.5、PM10、SO2、NO2平均濃度與同期邢臺(tái)相比偏低，分別偏低10.0、8.8、5.5、18.4 μg/m3；CO與O3平均濃度比邢臺(tái)偏高251.5、19.9 μg/m3（圖1）。

2.1.2 2016年9月空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)和重污染天數(shù)。通過對(duì)邯鄲、邢臺(tái)、石家莊3個(gè)城市逐日的空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出，2016年9月邯鄲市達(dá)標(biāo)天數(shù)22 d，比8月少9 d，比2015年同期多9 d，比石家莊2016年9月多7 d，比邢臺(tái)多4 d；邯鄲市出現(xiàn)重污染天氣1 d，石家莊出現(xiàn)4 d，邢臺(tái)出現(xiàn)1 d（圖2）。

2.2 氣象條件分析

2.2.1 靜穩(wěn)天氣指數(shù)。邯鄲市9月靜穩(wěn)天氣指數(shù)大于2015年同期，氣象條件較不利于空氣污染物擴(kuò)散。靜穩(wěn)天氣指數(shù)綜合了多項(xiàng)氣象要素用來表征氣象條件對(duì)大氣污染物的擴(kuò)散能力，其值越大，天氣形勢(shì)越靜穩(wěn)，越不利于污染物擴(kuò)散。2016年9月邯鄲市靜穩(wěn)指數(shù)10.71，比8月偏大0.93，比2015年同期偏大0.88；石家莊2016年9月靜穩(wěn)指數(shù)11.27，比邯鄲市偏大0.86；邢臺(tái)靜穩(wěn)指數(shù)11.21，比邯鄲市偏大0.5。從靜穩(wěn)天氣指數(shù)分析，2016年9月邯鄲市大氣污染物氣象擴(kuò)散條件比石家莊和邢臺(tái)有利，與邯鄲市8月相比不利，與邯鄲市2015年同期相比不利。

2.2.2 風(fēng)速分析。平均風(fēng)速較2015年同期偏小0.18 m/s，小風(fēng)日數(shù)較2015年偏多。日平均風(fēng)速≤1.5 m/s，記為一個(gè)小風(fēng)日。通過2016年9月河北省各地市平均風(fēng)速（圖3）可以看出，邢臺(tái)的平均風(fēng)速明顯高于其他地市。2016年9月邯鄲平均風(fēng)速為1.66 m/s，較8月偏小0.06 m/s，較2015年同期偏小0.18 m/s，較石家莊2016年9月平均風(fēng)速偏大0.14 m/s，較邢臺(tái)偏小1.33 m/s。平均風(fēng)速2016年較2015年同期的變化率邯鄲、邢臺(tái)、石家莊分別為-9.78%、-10.02%、-8.27%。從平均風(fēng)速來看，邯鄲2016年9月污染物水平擴(kuò)散條件較8月略差，較2015年較差，較石家莊2016年同期較有利，較邢臺(tái)2016年同期不利；小風(fēng)日數(shù)18 d，較8月偏多5 d，較2015年同期偏多6 d，較石家莊2016年9月偏多3 d，較邢臺(tái)多18 d。從小風(fēng)日數(shù)看，氣象擴(kuò)散條件與8月相比不利，較2015年同期不利，較石家莊和石家莊2016年同期不利。

2.2.3 風(fēng)向分析。風(fēng)向以北風(fēng)為主。2016年9月邯鄲風(fēng)向以N（北風(fēng)）為主，占比25.1%，其次為S（南風(fēng)），占比13.9%；8月風(fēng)向以N（北風(fēng)）為主，占比26.1%，其次為NNE（北北東風(fēng)），占比18.6%；2015年9月以N（北風(fēng)）為主，占比28.6%，其次為S（南風(fēng)），占比14.9%。2016年9月石家莊以W（西風(fēng)）為主，占比17.5%，其次為N（北風(fēng)），占比16.2%；邢臺(tái)以WNW（西西北風(fēng)）為主，占比36.4%，其次為N（北風(fēng)），占比8.6%。從風(fēng)向上來看，邯鄲2016年9月、8月和2015年9月主導(dǎo)風(fēng)向均為北風(fēng)，較有利于污染物擴(kuò)散；石家莊、邢臺(tái)2016年9月主導(dǎo)風(fēng)向均為偏西風(fēng)，不利于污染物擴(kuò)散（圖4）。

2.2.4 氣溫分析。平均氣溫較2015年同期偏低2.0 ℃。2016年9月平均氣溫為23.5 ℃，較上月偏低3.0 ℃，較2015年同期偏低2.0 ℃，較石家莊2016年9月平均氣溫偏高0.6 ℃，較邢臺(tái)偏高1.4 ℃。除O3外，就其他5種主要污染物而言，氣溫越高邊界層高度越高，對(duì)流交換越多，越有利于污染物擴(kuò)散。從氣溫分析，邯鄲2016年9月較8月和2015年同期氣象擴(kuò)散條件略差，與石家莊、邢臺(tái)相比，氣象條件有利于污染物擴(kuò)散。就O3而言，受氣溫影響，氣溫越高，日照越強(qiáng)，越有利于氮氧化物的光化學(xué)反應(yīng)[4-7]，導(dǎo)致O3濃度升高，從氣溫分析，邯鄲2016年9月氣溫較8月和2015年同期偏低，對(duì)O3的形成不利。

2.2.5 降水分析。降水量較2015年同期偏少31.2 mm，降水日數(shù)與2015年同期持平。從降水量分析：2016年9月降水量為7.5 mm，較8月（898.7 mm）偏少891.2 mm，較2015年同期（38.7 mm）偏少31.2 mm，較石家莊2016年9月降水量（24.0 mm）偏少16.5 mm，較邢臺(tái)（52.8 mm）偏少45.3 mm。從降水日數(shù)分析：2016年9月邯鄲降水日數(shù)為7 d，較8月（13天）偏少6 d，與2015年同期降水日數(shù)持平，較石家莊2016年9月降水日數(shù)（4 d）偏多3 d，較邢臺(tái)降水日數(shù)（9 d）偏少2 d。降水對(duì)空氣污染物有一定的稀釋、清除作用，一般情況下，降水量越大、降水日數(shù)越多，氣象擴(kuò)散條件越好[8-12]。從降水量和降水日數(shù)綜合來看，邯鄲2016年9月氣象條件較8月和2015年同期差，不利于污染物的稀釋、清除。

2.2.6 混合層高度分析。全市平均混合層高度較2015年同期有所降低（由于邯鄲沒有探空站，故采用邢臺(tái)南宮站數(shù)據(jù)）。2016年9月混合層高度967 m，較8月870 m升高97 m，較2015年同期1 004 m降低37 m。石家莊混合層高度為1 202 m，比邢臺(tái)南宮站混合層高度偏高235 m。從混合層高度來看，2016年9月污染物垂直擴(kuò)散條件較8月有利，較2015年同期不利，與石家莊2016年9月相比不利（圖5）。

2.2.7 相對(duì)濕度。全市平均相對(duì)濕度較2015年同期偏低。2016年9月全市平均相對(duì)濕度65.7%，比8月偏低20.6%，比2015年偏低6.1%，較石家莊2016年9月偏高1.2%，較邢臺(tái)偏低5.6%。從相對(duì)濕度來看，2016年9月邯鄲市相對(duì)濕度較8月和2015年同期偏低，氣象條件較為有利，較石家莊2016年9月不利、較邢臺(tái)有利[13]。

3 結(jié)論

本文利用統(tǒng)計(jì)方法，結(jié)合數(shù)值模擬，對(duì)華北南部城市邯鄲大氣環(huán)境氣象條件因素及與周邊石家莊、邢臺(tái)對(duì)比分析得出結(jié)論：2016年9月邯鄲市從平均風(fēng)速上來看，氣象條件好于石家莊，但是較邢臺(tái)相比較差；就小風(fēng)日數(shù)而言，氣象條件與石家莊、邢臺(tái)相比較差。2016年9月、8月和2015年9月邯鄲市主導(dǎo)風(fēng)向均為北風(fēng)，2016年9月石家莊以西西南風(fēng)為主，邢臺(tái)以西西北風(fēng)為主，風(fēng)向上邯鄲占優(yōu)勢(shì)。邯鄲市平均氣溫較8月和2015年同期均偏低，較石家莊、邢臺(tái)2016年9月偏高，氣象條件上對(duì)除O3外的其他5種污染物有利。2016年9月邯鄲降水量偏少，降水條件不利于污染物的稀釋以及清除。2016年9月混合層高度低于石家莊，垂直擴(kuò)散條件不利。2016年9月全市平均相對(duì)濕度65.7%，高于石家莊，低于邢臺(tái)，相對(duì)濕度越高越不利于擴(kuò)散，從相對(duì)濕度條件分析，邯鄲的氣象條件不利于石家莊，好于邢臺(tái)。

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