2015年12月廊坊市一次持續重污染天氣過程分析

王亞明　石林芝

摘要 本文以廊坊市2015年12月19—26日一次連續重污染天氣過程為例，運用相關性研究和MICAPS系統分析其特點及成因。結果表明，污染物以PM2.5為主。廊坊上空大氣層結穩定，受海平面高壓控制，風速較小，大氣層結穩定，不利于污染物擴散，重污染過程持續時間較長；廊坊市特殊的地形地貌，冬季燃煤污染物易累積；逆溫層抑制空氣垂直運動，污染物不易擴散，天氣形勢穩定，造成廊坊連續重度污染天氣。

關鍵詞 持續重污染天氣；污染物；成因；河北廊坊；2015年12月

中圖分類號 X513 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）15-0203-01

污染天氣的發生主要受污染源和氣象條件的影響，氣象條件直接決定污染物的擴散和積累。近年來，隨著社會各界對大氣污染問題的重視，許多專家學者開展了大量研究[1-2]，但仍不能滿足連續重污染天氣預報預警業務開展，難以提供精準服務。因此，對持續性重污染天氣過程氣象條件及形成原因開展深入研究探討，可為今后重污染天氣預報預警提供科學參考依據。

1 資料來源

選取廊坊市區及所轄三河市、香河市、大廠縣、霸州市、永清縣、固安縣、文安縣、大城縣等9個觀測站點空氣質量指數（AQI）、首要污染數、空氣質量指數級別和空氣質量指數類別等資料，氣象資料為同期廊坊站常規觀測數據資料及逐日MICAPS數據資料。將200300定為6級空氣嚴重污染日，5級和6級空氣污染日均稱為重污染天氣日，并將≥3 d的空氣重污染天氣定義為持續重污染天氣過程。

2 污染天氣過程概況

2015年12月廊坊市出現連續重污染天氣，文安、霸州環境監測站一度達到爆表程度。AQI≥5級日數最多達21 d，出現在固安；AQI≥6級日數最多達11 d，出現在固安、香河、文安，其中最長連續重污染日數8 d，出現在12月19—26日，首要污染物為細顆粒物（PM2.5）、可吸入顆粒物（PM10），以細顆粒物（PM2.5）為主。

這8 d中空氣質量等級均超過國家空氣質量標準5級，為重度污染。此次重污染天氣特點：一是范圍廣，廊坊全區及周邊地區均出現嚴重污染；二是強度大，21—25日達6級以上水平，部分站點AQI數值達500；三持續時間長，從19日開始，部分站點達5級以上，持續到26日才結束，歷時8 d。

3 污染成因

3.1 人為因素

每年12月正值廊坊地區入冬期，天氣漸冷，農村燃煤取暖用戶增多，導致本地污染物排放濃度高、強度大，空氣質量大幅下降[3]。

3.2 天氣條件

3.2.1 地面形勢。此次過程主要影響系統為地面冷高壓。20日8：00海平面氣壓場中，廊坊市為高壓控制，下沉氣流控制，地面和低空風速較小，低層大氣層結穩定，不利于污染物擴散，近地面污染物聚積。海平面氣壓場中，21日8：00廊坊市位于高壓底部，下沉氣流，不利于污染物擴散；22日8：00廊坊市受高壓控制，大氣層結穩定；23—24日8：00，廊坊市均位于深厚冷高壓底部，下沉氣流；25日8：00，廊坊市位于高壓前部，盛行偏北風，空氣干冷，大氣層結穩定，不利于污染物擴散。

3.2.2 高空形勢。500 hPa高度場上，19—20日廊坊持續受高空槽前較強西南氣流控制，有利于高空水汽輸送，水汽含量增加，云量增多，地面溫度不易升高，不利于大氣上下交換；21日，廊坊上空為高空槽后部較強西風環流控制，無水汽輸送；22日小槽東移，廊坊被西南偏西氣流控制，高空有暖濕氣流輸送；23日8：00廊坊位于槽后西北氣流中，干冷空氣輸送；24—25日8：00廊坊位于脊線，空氣干冷，無水汽輸送，下沉氣流，天氣晴好；26日8：00廊坊位于高空槽線附近，西風急流控制，地面污染物擴散，空氣質量變好。

3.2.3 大氣穩定度。22日8：00北京觀象站探空曲線（圖1），北京上空整層大氣穩定，850 hPa有逆溫層，這是由于近地面層西南暖濕氣流作用的結果。大氣層結穩定，特別是低空逆溫層，抑制空氣垂直運動，污染物不易向上擴散，天氣形勢穩定，致使廊坊連續重度污染天氣[4]。

3.3 氣象要素

空氣質量與氣象要素密切相關。12月19—25日廊坊風速均在1級以下，對本次31個樣本檢測，發現氣溫、氣壓與AQI相關性不明顯，而AQI 與相對濕度、風速、日照時數存在明顯相關（表1、2）。

由表2可知，AQI與相對濕度成正相關，相關系數0.87。相對濕度較大時，空氣污染物粒子吸濕增長，污染物粒子直徑增大，成分復雜，對PM2.5、PM10增長有較高貢獻。AQI與風速大小成負相關，相關系數-0.71。風速大小對污染物擴散能力影響明顯，風速較小時，PM2.5質量濃度變化不大；當風速較大時，濃度下降。AQI與日照時數成負相關，相關系數-0.75。當AQI較大時，空氣中PM2.5等顆粒物濃度較大，對太陽光散射、反射增強，到達地面輻照度減弱，日照時數變少。

4 結語

此次天氣過程首要污染物以PM2.5為主，廊坊地區大氣層結穩定、受海平面高壓控制、風速較小，不利于污染物擴散，因而形成長時間重污染的天氣過程[5]。廊坊市處于南北走向太行山山脈及東西走向燕山山脈包圍的山前喇叭口區，冬季燃煤廢氣易在此累積。逆溫層抑制空氣垂直運動，污染物不易向上擴散，天氣形勢穩定，造成廊坊地區連續重度污染天氣。

5 參考文獻

[1] 劉新春，鐘玉婷，何清，等.烏魯木齊市不同天氣條件下TSP水溶性離子特征分析[J].沙漠與綠洲氣象，2012（5）：60-66.

[2] 張建忠，孫瑾，王冠嵐，等.北京地區空氣質量指數時空分布特征及其與氣象條件的關系[J].氣象與環境科學，2014（1）：33-39.

[3] 尉鵬，任陣海，王文杰，等.2014年10月中國東部持續重污染天氣成因分析[J].環境科學研究，2015（5）：676-683.

[4] 郭立平，喬林，石茗化，等.河北廊坊市連續重污染天氣的氣象條件分析[J].干旱氣象，2015（3）：497-504.

[5] 劉偉東，江玉華，李炬，等.北京地區一次重污染天氣氣溶膠分布與傳輸特征研究[J].氣候與環境研究，2010（2）：152-160.