太原市2019年典型大氣重污染過程分析

張馳文

(山西省太原生態環境監測中心，山西 太原 030002)

太原市位于山西省中部，東、西、北三面環山，產業結構和工業布局仍存在較大不足，受特殊的地形條件和產業布局影響，太原市秋冬季節重污染天氣頻發[1]。近年來，隨著經濟的快速發展，大氣重污染日益引起重視，且污染特征產生較大變化，在傳統煤煙型污染未得到徹底解決的情況下，疊加以細顆粒物(PM2.5)和臭氧(O3)為代表的區域性、復合型大氣污染，環境空氣質量形勢異常嚴峻。SO2濃度近年來雖有較大幅度下降，但同比周邊其他城市仍屬落后位次，秋冬季PM2.5污染問題依然突出，空氣質量排名在全國169個重點城市排名靠后。

空氣質量問題在一定程度制約了社會經濟的可持續發展，威脅人民群眾身體健康[2]，因此大氣重污染特征及成因分析尤為重要。2017年，太原市被列入京津冀及周邊區域2+26污染傳輸通道城市重點防控區域，我市還需進一步加大工作力度，全面推進大氣環境空氣質量持續改善。

1 數據來源及分析方法

本文分析的重污染時段為2019年12月6日至9日，采用的空氣質量監測數據來源于太原市9個國控空氣質量監測站點，9個站點分別為上蘭、尖草坪、南寨、桃園、巨輪、塢城、小店、金勝、晉源，其中上蘭為清潔對照點(表1、圖1)。PM2.5污染空間分布圖采用太原市微觀站點監測數據；PM2.5組分及源解析數據取自太原市桃園點位大氣環境綜合觀測研究站。

圖1 太原市空氣質量自動監測點位分布圖

表1 太原市各區空氣質量自動監測點位分布

2 結果及討論

2.1 污染現狀

2019年12月6日至9日，太原市經歷了一次持續性的重污染過程，3天輕度污染，1天中度污染(見第215頁表2)。AQI范圍為102～153，首要污染物均為PM2.5。從PM2.5的空間分布來看(第215頁圖2)，12月6日太原市PM2.5的質量濃度大體呈現輕度污染水平，南部小店區和北部尖草坪區部分區域已達Ⅳ級中度污染，呈現“兩頭重，中間輕”的污染形勢，7日南部污染加重，達重度污染程度，8日南部區域污染程度持續重于北部區域。9日大部分點位污染級別降至二級良水平，南部部分區域為Ⅲ級輕度污染。10日起，受明顯冷空氣影響，污染物擴散條件明顯轉好，整個重污染過程結束，我市大氣質量明顯改善。

表2 12月6日至10日AQI和主要污染物

圖2 2019年12月6日至10日PM2.5空間分布圖

2.2 AQI及六項污染物濃度逐時變化

圖3為污染過程中6項污染物小時濃度和AQI小時變化趨勢圖，從6項污染指標的質量濃度來看，除O3外各項污染物濃度變化與AQI的變化趨勢基本一致。8日12時，PM10、PM2.5、SO2和CO均與AQI同步達到本次污染的峰值，小時質量濃度值分別為311 μg/m3、204 μg/m3、100 μg/m3和2.4 mg/m3，AQI達254，重度污染持續4 h，NO2于7日19時提早達到峰值，小時質量濃度值為111 μg/m3。9日9時之后受偏西風影響，污染物擴散條件轉好，污染物濃度急劇下降，自9日13時起，市區空氣質量基本維持在Ⅱ級良水平，此次污染過程結束。

圖3 2019年12月6日至10日AQI及污染物小時變化曲線

3 污染成因分析

3.1 氣象因素分析

氣象因素對于污染物的擴散和積累起決定性作用[3]。12月6日，太原市處于弱氣壓場，天氣靜穩，污染物擴散條件差，有利于污染物累積；7日，近地面出現逆溫，地面風速小于1 m/s，不利于污染物水平和垂直擴散，污染進一步加重；8日，受低壓控制，有輕霧，濕度大，有利于顆粒物的吸濕增長[4]；9日8時后有冷空氣，污染物擴散條件逐漸轉好；10日，受新一輪冷空氣影響，有4級偏西風，污染物擴散條件明顯好轉。可見，造成此次污染過程主要原因是高濕度、靜穩等不利氣象條件。

3.2 化學組分分析

圖4 PM2.5中主要組分變化情況

3.3 單顆粒在線源解析

第216頁圖5是重污染過程PM2.5在線源解析情況，從PM2.5隨時間變化圖中可以看出，此次重污染過程共包括4個污染時間段。在第1個PM2.5快速增長期，燃煤源、生物質燃燒源及揚塵源占比增加；第2個PM2.5快速增長期，主要是二次無機源和機動車尾氣源占比增幅較大；第3個PM2.5快速增長期，二次無機源占比增長較為明顯，增幅超過4%；第4個PM2.5快速增長期，燃煤源和工業工藝源占比大幅增加，增加值均超過10%。綜合來看，整個重污染過程中，PM2.5的主要來源為二次無機源、燃煤源和機動車尾氣源，占比分別為21.14%、20.81%和20.33%，三者占比之和達到PM2.5的60%以上。

圖5 PM2.5在線源解析情況

4 結論

2019年12月6日至9日重污染過程分析表明，在空間分布上，此次污染呈現“兩頭重，中間輕”的污染形勢，南部污染程度總體重于北部區域；區域逆溫、靜穩、高濕等持續不利氣象條件是造成此次重污染的主要原因；整個污染過程中，PM2.5的主要來源為二次無機源、燃煤源和機動車尾氣源。