鎮江市一次典型污染過程PM2.5組分特征及來源解析

賀 健,劉 曄

(1.江蘇省丹陽市環境監測站，江蘇 丹陽 212300;2.江蘇省鎮江環境監測中心，江蘇 鎮江 2120007)

1 引言

我國在秋冬季節以細顆粒物(PM2.5)為主的大氣重污染天氣時有發生，其對大氣能見度[1～3]、人體健康[4～6]及全球氣候變化均有較嚴重的影響[7,8]。霾主要由懸浮顆粒物組成，研究發現，霾過程中大氣細顆粒物具有比粗顆粒更強的消光性，PM2.5質量濃度被認為是造成大氣能見度下降的主因[9～15]。

長江三角洲地區是中國東部沿海經濟最發達和人口最密集的地區，污染天氣在該地區頻發，鎮江市位于江蘇西南部長三角區域，亟需深入研究大氣重污染過程中PM2.5的污染特征及其來源。本文中選取2020 年12 月11～13 日鎮江市出現的一次持續性霾過程為研究對象，通過分析污染過程地面氣象要素、污染過程時間演變、空間分布、來源解析，探討對持續性重污染天氣過程的影響機制的理解，為政府和相關部門制定大氣污染決策提供理論依據。

2 數據來源與方法

2.1 監測點位

以鎮江市主城區為研究對象，所用到的觀測資料包括氣象數據和空氣污染物濃度數據，其中氣象資料均來自鎮江市氣象站，空氣質量資料來自新區辦事處、疾控中心、環境監測中心、丹徒監測站4個國控空氣自動站，點位示意圖見圖1。

圖1 鎮江市國控空氣自動監測點位分布

2.2 分析儀器

采用美國熱電5030i振蕩天平法顆粒物測定儀對PM2.5、PM10進行測定，二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧硫測定儀分別為澳大利亞Ecotech公司serinus50、serinus40、serinus30、serinus10等進行連續在線觀測。氣象參數(溫度、相對濕度、氣壓、風速、風向)通過自動氣象觀測站進行連續觀測。

3 結果與討論

3.1 氣象條件

12月11日開始，鎮江市受持續的均壓場控制及西北風影響，氣象條件趨于靜穩，鎮江市由輕度污染持續惡化至中度污染。12月12日08時鎮江市處于冷高壓外圍，等壓線稀疏，西北風1～2級，風力小，不利于污染物的擴散。13日08時，受西伯利亞冷高壓影響，冷空氣迅速向南推進，等壓線密集，風力逐漸增大，北風達4 m/s，有利于污染物的擴散，到14日，12日的霧霾過程逐漸被清除，空氣質量由中度污染迅速轉好，回歸良好水平，此次污染過程結束。

此次污染過程期間，鎮江市出現霾天氣，靜穩天氣的出現嚴重阻礙了空氣的水平輸送和垂直擴散，氣象條件表現為高濕，有利于顆粒物吸濕增長，加重污染形式，空氣中的污染物不易向外擴散，造成集聚效應，致使污染越來越重。

3.2 時間演變

圖2 鎮江市2020年12月11～13日PM2.5

圖3 鎮江市12月11～13日和濃度及變化趨勢

以及氣象要素小時時間序列

3.3 空間分布

鎮江市4個國控站PM2.5濃度變化曲線大體一致，其中新區辦事處站點PM2.5濃度在部分時段高于其他站點，對全市的PM2.5濃度貢獻最大，可能受站點周邊移動源影響較大；疾控中心站點的PM2.5濃度低于其他站點。從鎮江市PM2.5濃度空間分布特征可以看出，12月12日，PM2.5濃度高值主要集中在鎮江市的中東部地區；12月13日，受到2 m/s以上北風的影響，鎮江市南部PM2.5濃度明顯高于北部地區，其中丹陽市污染最為嚴重，見圖4。

圖4 鎮江市2020年12月11～13日各國控點PM2.5時間序列

3.4 來源解析

鎮江市2020年12月的第一次污染過程中，PM2.5共解析出5個主要污染源，分別為：機動車尾氣和工業源、揚塵源、二次源、燃煤源和生物質燃燒。其中二次源對鎮江市PM2.5濃度貢獻最大，占比達25%，其次為占比24%的燃煤源，機動車排放和工業源、生物質燃燒以及揚塵源貢獻占比分別為21%、20%和10%，見圖5。

圖5 鎮江市2020年12月11日～13日PM2.5源解析結果

3.5 外地傳輸影響

根據鎮江市12月12日08時48 h后向軌跡圖顯示，100 m、500 m及1000 m這3個高度的氣流方向基本一致，來自西北方向，見圖6。長距離輸送的氣團分別來自陜西省南部、湖北省東部和河南省北部，經過安徽達到鎮江。鎮江市處在弱西北風的影響下，這些地區的污染傳輸疊加影響進一步加重了鎮江市的污染程度，PM2.5濃度上升，空氣質量進一步惡化。

圖6 鎮江市12月12日08時后向軌跡

4 結論

(1)12月11～12日，受持續的均壓場控制及西北風影響，鎮江市氣象條件趨于靜穩，風小靜風高濕等不利擴散能力導致局地積累，不利于污染物的擴散。13日08時，冷空氣迅速向南推進，風力逐漸增大，到14日霧霾過程逐漸被清除，空氣質量由中度污染迅速轉好，回歸良好水平，此次污染過程結束。

(2)鎮江市2020年12月的第一次污染過程中，PM2.5共解析出5個主要污染源，分別為：機動車尾氣和工業源、揚塵源、二次源、燃煤源和生物質燃燒。其中二次源對鎮江市PM2.5濃度貢獻最大。鎮江市4個國控站PM2.5濃度變化曲線大體一致，其中新區辦事處站點PM2.5濃度在部分時段高于其他站點，對全市的PM2.5濃度貢獻最大。

(3)長距離輸送的外部傳輸氣團分別來自陜西省南部、湖北省東部和河南省北部，經過安徽達到鎮江。鎮江市處在弱西北風的影響下，這些地區的污染傳輸疊加影響進一步加重了鎮江市的污染程度。