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广州2017年1月一次严重灰霾过程的影响因素分析

更新时间:2009-03-28

0 引言

近几年,灰霾污染过程在全国范围频发[1-4],灰霾污染过程与气象因素 [5-8]和颗粒物质量浓度密切相关,张人禾等[6]研究发现气象因素的影响超过2/3,刘厚凤[9]在中国重霾过程污染气象研究进展分析中指出高湿、低压、弱风、逆温、稳定大气层结等不利的气象条件易出现霾污染。吴兑等[10-11]研究发现珠三角发生严重灰霾天气时颗粒物浓度维持在较高的水平、地面处于变性高压脊控制,近地层持续小风,并且出现气流停滞区,水平扩散条件不好。广州作为珠三角的中心城市,严重的霾污染[12]过程具有珠三角城市的共性,但受局地条件的影响具有自身的特点,本文主要分析了广州2017年1月一次较为严重的灰霾污染过程的特征,探讨灰霾污染过程的影响因素,为广州市灰霾的预报和预警提供理论依据。

1 资料介绍

本文所用资料包括2017年1月1~6日广州市11个区51个环境监测站的逐时PM2.5和PM10的颗粒质量浓度资料;5个站气象要素观测资料,包括风速、相对湿度和能见度;micaps天气形势资料、广州风廓线雷达资料、清远和深圳站探空资料。颗粒物PM2.5质量浓度是根据GB 3095—2012《环境空气质量标准》超过75ug/m3即为灰霾污染;污染过程的超标天数是根据HJ 633—2012《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》,AQI指数超过100即为超标。

2 结果分析

2.1 颗粒物污染分析

2017年1月1~6日广州市出现一次较为严重的空气污染过程,污染过程AQI指数最大值为189(4级),最低能见度200 m(出现在5日)。污染过程的首要污染物是PM2.5,此污染过程主要是颗粒物引起的灰霾污染过程,区域过程超标天数都在4 d以上,见图1。过程的污染最严重的是5日,见图1、图2。荔湾区颗粒物质量浓度最大值达到186 ug/m3,是这次污染过程最为严重区域。此次污染过程广州最北的从化区是4日出现最高颗粒物浓度值,中部各区的最大值都是出现在5日,最南的南沙区是6日出现PM2.5质量浓度最大值,说明此次污染过程是自北向南发展的,过程污染最严重的是广州中部各区,其中以荔湾、海珠和番禺污染最为严重。

  

图1 2017年1月1~6日广州空气质量总超标天数和5日PM2.5质量浓度分布

  

图2 2017年1月1~6日广州各区PM2.5日均质量浓度变化

2.2 能见度和地面气象要素分析

整个污染过程的广州市平均颗粒物质量浓度、能见度和气象要素的逐时变化见图3。由图3可以看出,颗粒物PM2.5和PM10质量浓度变化趋势一致,最大值都是出现在5日21时。PM2.5和PM10质量浓度增加,能见度下降,能见度与PM2.5,PM10相关系数分别为-0.69和-0.66,见表1,相对湿度与能见度是反相关的,负相关系数高达0.88,对能见度影响较大的是PM2.5和相对湿度,与陈义诊[13]研究一致。整个污染过程相对湿度值都较高,特别是污染严重的5日,相对湿度介于68%~99%之间,充足的水汽条件,促进了细颗粒的吸湿作用[14-15],导致大气消光作用增强,导致大气能见度的急剧下降,从2日22 km下降至5日1 km左右。整个污染过程地面风速较小,风速变化不大,介于0.5~2.1 m/s之间,在污染严重的5日风速也未出现减小的过程,从相关关系的分析来看,此次污染过程能见度与风速之间的相关关系仅为0.39,而可见地面风速不是导致5日污染加重的主要因素。通过以上分析可见此次污染过程细粒子的吸湿作用影响较大,灰霾期间吸湿增长对大气能见度降低的贡献大。

基于系统的涌现理论对企业价值共创体系价值创造能力进行评价具有合理性和优越性。这样的评价能够从系统整体的角度评价价值共创体系的优劣,更适用于当前的复杂环境,体现企业价值共创体系价值创造能力的敏捷适应性。

灰霾污染过程500 m高度和1500 m高度的后向轨迹,分别表示地面和边界层的气流轨迹,见图7。由图7可以看出,此次严重的灰霾污染过程从500~1500 m的高空,气团主要来源于空气较为清洁的东南沿海,说明此次灰霾污染过程以本地污染源排放为主,本地污染源排放的累积和较差的大气扩散条件,是造成灰霾污染过程的主要原因,区域污染源的输送对此次灰霾污染过程的贡献不大。

  

图3 2017年1月1~6日颗粒物质量浓度、能见度和气象要素变化

 

表1 颗粒物质量浓度与气象要素和能见度之间的相关系数

  

项目PM 2.5 PM 10相对湿度风速能见度PM 2.5 1PM 10 0.981相对湿度0.550.571风速0.260.28-0.511能见度-0.69-0.66-0.880.391

2.3 天气形势分析

近年来,随着新能源产业的不断发展,秸秆能源化利用得到了高度重视,国家相继出台了一系列鼓励和支持相关产业发展的政策法规。在这些政策法规的鼓励和支持下,国内生物质固体成型燃料产业蓬勃发展,截至2009年底,全国已有生产厂家260余处,生产能力每年约76. 6 万t[13]。国内生物质固体成型燃料主要用作农村居民户用炊事、取暖、住宅区取暖、工业锅炉以及发电厂等的燃料,可减少一次能源的损耗,增加生态效益;减少温室气体排放,增加环境效益;为农民增收,增加社会效益[14]。

  

图4 污染过程天气形势

2.4 温度廓线和风速廓线分析

风廓线雷达资料的垂直风速见图6,由图6可以看出,此污染过程符合刘建等[17]研究的I型污染类型的垂直风场的特征,2 km处有明显的风速减小,2日垂直风速略(同3日),污染过程1~5日的2 km以下的风速都较小,尤其是污染较重的5日,2 km以下的风速非常小,都在4 m/s以下,考虑到风速对污染物的水平扩散起重要的作用,此次污染过程风速不利于污染物的扩散。2 km处的逆温像盖子一样阻止了污染物向上的湍流扩散,2 km下风速较小,降低了污染物水平输送扩散,经过几日的累积,造成5日出现较为严重的颗粒物污染。

  

图5 清远站a和深圳站b 5日08时T-lnP图谱

广州最近的探空站清远站和深圳站的资料见图5。由图5可以看出,污染过程有贴地逆温存在,曹钰等[16]对上海的污染过程分析也有贴地逆温的存在,而在2 km处又出现较为深厚的逆温层,双层逆温的出现大大抑制了污染物垂直扩散。

  

图6 污染过程垂直风速

2.4 污染过程后向轨迹分析

3)试算结果表明,在同等高度情况下,斜放四角锥网架受力性能和刚度优于正方四角网架,并且焊接球节点数量较少,因此本工程阀厅屋盖采用斜放四角锥三层网架。整体模型计算表明,优化设计后的网架屋盖用钢量仅为57 kg/m2,具有良好的经济性。

此次灰霾污染过程(2017年1~6日)地面都是变性高压脊控制所示,以污染最为严重的5日为例(4 a),灰霾过程无明显冷空气南下,等压线稀疏,气压梯度小,风速较小,850 hPa是反气旋控制(4 b),天气形势较为稳定,不利于污染物垂直方向的扩散,偏东到东南风场带来海上的暖湿气流,空气湿度增加明显。从整个形势场配置来看,都不利于污染物的迁移和扩散。见图4。

  

图7 空气质量污染过程24小时后向轨迹

3 结论

(1)灰霾污染过程是自北向南,过程污染最严重的是广州中部,其中以荔湾、海珠和番禺污染最为严重。

(2)此次颗粒物污染过程的地面形势场是变性高压脊控制,风速较小,850 hpa是反气旋控制,不利于污染物的水平和垂直扩散。

(3)灰霾污染过程的地面风速较小,相对湿度较高,能见度与相对湿度的相关性高于与颗粒物质量浓度的相关系数,吸湿增长对大气能见度降低的贡献较大,此次污染过程细粒子的吸湿作用影响显著。

2.2 两组患者的盆腔疼痛缓解及复发情况比较 联合组患者的盆腔疼痛缓解率显著高于单独组,差异有统计学意义(χ2=5.02,P<0.05),复发率显著低于单独组,差异有统计学意义(χ2=7.38,P<0.05)。见表3。

(4)灰霾过程出现了双层逆温,阻止了污染物向上的湍流扩散,2 km以下的风速都在4 m/s以下,降低了污染物水平输送扩散,经过几日累积,造成5日出现较为严重的颗粒物污染。

(5)后向轨迹表明污染过程的气团都是来源于较为清洁的东南沿海,说明此次灰霾污染过程的颗粒物是本地污染源累积造成的,长距离输送对此次污染过程的贡献不大。

【参考文献】

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[3]胡春梅,刘 德,陈道劲.重庆地区两次连续空气污染天气过程对比分析[J].气象与环境学报,2016,32(1):25-32.

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[10]吴 兑,廖国莲,邓雪娇,等.2008.珠江三角洲霾天气的近地层输送条件研究.应用气象学报,19(1):1-9

[11]刘 建,范绍佳,吴 兑,等.珠江三角洲典型灰霾过程的边界层特征[J].中国环境科学,2015,35(6):1664-1674.

[12]吴 蒙,范绍佳,吴 兑,等.广州地区近十年来霾天气近地层流场特征研究[J].环境科学与技术,2014,37(5): 82-88.

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[14]朱 彤,尚 静,赵德峰.大气复合污染及灰霾形成中非均相化学过程的作用[J].中国科学:化学,2010.40(12):1731-1740.

[15]叶兴南,陈建民.灰霾与颗粒物吸湿增长[J].自然杂志,2013,35(5):337-341.

[16]曹 玉,马井会,许建明,等.上海地区一次典型空气污染过程分析[J].气象与环境学报,2016,32(1):16-24

[17]刘 建,吴 兑,范绍佳.珠江三角洲区域污染分布及其垂直风场特征[J].环境科学,2015,36(11): 3989-3998.

 
王开燕,王蓓蕾,王春林,邓雪娇
《环境科技》 2018年第02期
《环境科技》2018年第02期文献

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