“十一五”大雾天气影响我国城市环境空气质量分析

王 玮 李健军 靳 伟 丁俊男 王晓彦 王 帅 王瑞斌

（1. 石家庄市环境监测中心，石家庄 050022；2. 中国环境监测总站，北京 100012）

“十一五”大雾天气影响我国城市环境空气质量分析

王 玮1李健军2靳 伟1丁俊男2王晓彦2王 帅2王瑞斌2

（1. 石家庄市环境监测中心，石家庄 050022；2. 中国环境监测总站，北京 100012）

2006至2010年五年间，我国总共发生较大尺度的大雾天气过程约500次，每年发生的次数范围在70-200次之间，平均每年90次左右。根据2005年建成较完整的环保重点城市空气质量日报监测网后的监测数据分析，2006—2010年期间，影响113环保重点城市空气质量的大雾天气过程次数范围在每年18-45次之间，平均每年30次左右，总计150次。在此期间，影响113重点城市空气质量的大雾天气过程累计的影响时间总计297天，平均在每年60天左右。影响环保重点城市的大雾天气过程主要集中在11、12和1月，其中11月最多，占全年雾日数的12.8%。在大雾的天气条件下，113个重点城市总共的超标天次平均每年在370天次左右，每年范围在184-547天次之间。大雾受静稳天气影响，容易造成空气污染加剧。总体而言，近年来我国雾空间分布基本特征呈现东南部多、西北部少的特点，每年大雾天气过程对我国城市空气质量影响的时间长、范围广，尤其在秋冬季对我国东中部地区城市造成了大范围的影响。大雾天气是一种天气现象，需要加强预测预报，同时提前做好防范，通过清洁能源的利用，进一步节能减排，有效防治大气污染。

大雾；城市环境空气质量；颗粒物；超标天数；空气污染

雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，是近地面层空气中水汽凝结的产物。受气候分布及地理条件影响，在高纬度地区雾的频率很大，比如在极地区域雾是常见而持续的现象，反之，在低纬度地区雾比较少见。大陆内部由于水汽缺乏，所以越深入内陆，雾的频率越小。在沿海以及冷暖洋流交汇地区，如北美、南美沿海、非洲沿岸和亚洲东南沿海，雾比较频繁。高山地区雾也比平原地区多。雾的存在会降低空气透明度，虽然雾天大气本身具有一定自净作用，但当大气中的污染物浓度超过大气的自净容量时就会造成大气污染。同时受静稳天气影响，空气中的污染物不利于扩散，严重影响空气质量。同时，会使能见度恶化，严重的视程障碍威胁着城市道路系统、高速公路、航空港、海港航道的安全。

在城市化或工业污染物排放较集中的地区，雾水中的离子浓度比雨水高得多，雾滴中含有如S、N、CL-、N等水溶性酸性离子成分及部分有毒有害有机物对人体健康十分有害，会不同程度的刺激呼吸道黏膜，极易诱发呼吸道疾病等病症。随着我国城市化进程的加快，大雾天气对我国的环境空气质量影响也日益明显，是影响环境空气中颗粒物浓度不易扩散的主要因素之一。因此，鉴于大雾天气对我国空气质量影响，对其进行深入研究是很有必要的。

本文对2006-2010年113个环保重点城市空气质量日报数据进行分析，研究大雾天气对城市空气质量的影响，了解影响的程度、规律和变化趋势，以更好地为环境管理、科学决策做服务。

1 监测数据来源

113环保重点城市空气质量日报监测网经过逐年的新增能力建设，从2005年开始基本实现113环保重点城市的全年日报。该网络主要监测项目为SO2、NO2和PM10，通过自动方法实时监测。监测数据为前一天中午12点至当天中午12点的24小时平均值，发布形式为空气污染物指数、首要空气污染物、空气质量级别和空气质量状况。其中SO2使用紫外荧光法法，NO2使用化学发光法，PM10使用β-射线法/微震荡天平法，质量保证和质量控制根据《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ/T 193-2005）中的有关规定执行，保证数据的准确性和可比性等监测规范要求。

2 结果分析

2.1 大雾天气发生的频数和变化趋势

2006至2010年五年间，根据中央气象局大雾天气遥感监测气象统计和中国气候影响评价统计（见表1），我国总共发生较大尺度的大雾天气过程500余次，每年发生的次数范围在70-200次之间，平均每年90次左右。2006-2010年期间，影响113重点城市空气质量的大雾天气过程次数范围在每年18-45次之间，平均每年30次左右，总计150次。在此期间，影响113重点城市空气质量的大雾天气过程累计的影响时间总计297天，最少时为2010年的30天，最多时为2006年的102天，平均在每年60天左右，并呈逐年下降趋势。总体而言，每年大雾天气过程对我国城市空气质量影响的时间较长。

表1 2006–2010年影响113环保重点城市空气质量的大雾天气过程次数

2.2 大雾天气对超标天数的影响及其变化趋势

根据环保重点城市空气质量日报监测网的数据统计（见表2），2006-2010年期间，影响环保重点城市的大雾天气过程主要集中在11、12与1月。同时根据表1、表2可以看出，随着影响113重点城市空气质量的大雾天气过程次数逐年降低，受大雾天气影响的113重点城市超标天次也呈现下降趋势，但2009年大雾累计影响时间较长，因而当年城市空气质量超标天次也较高。综上所述，影响环保重点城市的大雾天气过程主要集中在冬季，同时雾对空气质量造成的影响程度不仅取决于雾发生的次数，也决定于每一次雾持续的时间。

表2 2006–2010年受大雾天气影响的113重点城市超标天次

图1 2006-2010年各月受大雾天气影响的113重点城市超标天次

人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO2等多种温室气体，导致全球变暖，气温明显上升。政府间气候变化专门委员会（IPCC）的系列报告表明，21世纪的100年中，全球平均气温将上升1.4-5.8℃。《气候变化国家评估报告》指出：中国气候变化趋势与全球变暖的总趋势基本一致。从季节分布看，冬季增温最明显。由表1、表2及图3所示，在全球变暖的大背景下，中国的雾日数及大雾天气对空气质量造成影响的天次明显下降。

受大雾天气影响，113个重点城市总共的超标天次平均每年370天次左右，其中2010年最少为184天次，2006年最多547天次。其中，受大雾天气影响的113重点城市轻微污染天次平均每年312天次左右，每年范围在169-471天次之间（见表3）。受大雾天气影响的113重点城市也主要呈现东南部多西北部少的特点（见图2、3、4、5、6）。

表3 2006–2010年受大雾天气影响的113重点城市各级别污染天次

2.2.1 2006年大雾天气影响城市空气质量状况

2006年，大雾天气分45次102天影响了我国部分地区的城市环境空气质量，受污染城市分布、各城市受污染总次数由图2所示。受其影响，我国113环保重点城市共出现空气质量超标天数547天次，各月受大雾天气影响113重点城市超标天次见图1，其中1月份超标天次最多为155天次，约占全年超标天次总数28.3%（见表2）。1月份月雾日数一般有3～5天，其中河南、安徽、江苏及江西北部、湖北北部和东部、四川东部等地有5～8天；上述大部地区雾日数较常年同期偏多1～4天。1月份超标天次中共包括重污染2天次；中度重污染3天次；中度污染1天次；轻度污染33天次；轻微污染116天次。

图2 2006年受大雾天气影响环保重点城市分布及污染程度图

大雾天气不仅对部分地区的交通造成不同程度的影响，同时能见度降低、空气质量下降，对人体健康也产生影响。2006年大雾天气发生范围面较广，污染程度最重的过程天气发生于12月11日-15日。此次大雾过程天气影响到我国华北、华中、东北、华东等大范围地区的空气质量。受其影响，我国环保重点城市的环境空气质量累计超标67天次，其中重污染1天次；中度重污染2天次；中度污染1天次；轻度污染6天次；轻微污染57天次。根据城市环境空气质量自动监测日报结果显示：其中，2006年12月12日北京市空气污染指数为501，空气质量级别为Ⅴ级，空气质量状况为重污染，首要污染物为可吸入颗粒物（PM10），可吸入颗粒物（PM10）日均值达到了0.645毫克/立方米，超过国家日均空气质量标准（0.15毫克/立方米）的3.3倍。

2.2.2 2007年大雾天气影响城市空气质量状况

2007年，大雾天气分41次74天影响了我国部分地区的城市环境空气质量，受污染城市分布、各城市受污染总次数由图3所示。受其影响，我国113环保重点城市共出现空气质量超标天数480天次，各月受大雾天气影响113重点城市超标天次见图1，其中12月份超标天次最多为161天次，约占全年超标天次总数33.5%（见表2）。12月，我国中东部地区大雾天气较多，其中华北中南部、黄淮、江淮、江汉及陕西南部、四川东部、云南南部、福建中部等地雾日有3～5天，部分地区有5～10天。与常年同期相比，华北南部、黄淮、江淮等地的部分地区雾日偏多1～5天。大雾对当地的交通产生不利影响，同时导致空气质量下降，危害人体健康。12月份超标天次中共包括重污染2天次；中度重污染1天次；中度污染5天次；轻度污染27天次；轻微污染126天次。

2007年大雾天气发生范围面较广，污染程度最重的过程天气发生于12月17日-23日。此次大雾过程天气影响到我国华北、华中、西南、西北、华东等大范围地区的空气质量。受其影响，我国环保重点城市的环境空气质量累计超标102天次，其中重污染2天次；中度重污染1天次；中度污染3天次；轻度污染20天次；轻微污染76天次。根据城市环境空气质量自动监测日报结果显示：其中，2007年12月21日济南市空气污染指数为304，空气质量级别为Ⅴ级，空气质量状况为重污染，首要污染物为可吸入颗粒物（PM10），可吸入颗粒物（PM10）日均值达到了0.423毫克/立方米，超过国家日均空气质量标准（0.15毫克/立方米）的1.82倍；2007年12月23日成都市空气污染指数为422，空气质量级别为Ⅴ级，空气质量状况为重污染，首要污染物为可吸入颗粒物（PM10），可吸入颗粒物（PM10）日均值达到了0.522毫克/立方米，超过国家日均空气质量标准（0.15毫克/立方米）的2.48倍。

图3 2007年受大雾天气影响环保重点城市分布及污染程度图

2.2.3 2008年大雾天气影响城市空气质量状况

2008年，大雾天气分22次41天影响了我国华北、东北、西南、华东、华中、西北部分地区的城市环境空气质量，受污染城市分布、各城市受污染总次数由图4所示。受其影响，我国113环保重点城市共出现空气质量超标天数234天次，各月受大雾天气影响113重点城市超标天次见图1，其中11月份超标天次最多为60天次，约占全年超标天次总数25.6%（见表2）。11月，我国中东部地区出现大范围雾天气，华北东南部、黄淮中部、江淮、江南大部、华南东部及四川东部、贵州东南部、云南南部、新疆北部等地雾日普遍有2～6天，局部地区超过6天。与常年同期相比，华北大部、黄淮西部、江汉、西北东南部、西南东部、华南东部等地雾日偏少1～3天，华北中部及湖北西南部、重庆北部、四川东部、云南南部等地偏少3天以上；安徽北部、新疆西北部的局部地区偏多1～3天；全国其余大部地区接近常年同期。华北平均雾日为0.7天，较常年同期（1.9天）明显偏少。11月份超标天次中共包括中度重污染1天次；中度污染1天次；轻度污染11天次；轻微污染47天次。

2008年大雾天气发生范围面较广，污染程度最重的过程天气发生于11月3日-5日。此次大雾过程天气影响到我国华中、华东等大范围地区的空气质量。受其影响，我国环保重点城市的环境空气质量累计超标29天次，其中中度重污染1天次；轻度污染4天次；轻微污染24天次。根据城市环境空气质量自动监测日报结果显示：其中，2008年11月5日扬州市空气污染指数为294，空气质量级别为Ⅳ2级，空气质量状况为中度重污染，首要污染物为可吸入颗粒物（PM10），可吸入颗粒物（PM10）日均值达到了0.416毫克/立方米，超过国家日均空气质量标准（0.15毫克/立方米）的1.77倍。

图4 2008年受大雾天气影响环保重点城市分布及污染程度图

2.2.4 2009年大雾天气影响城市空气质量状况

2009年，大雾天气分24次50天影响了我国部分地区的城市环境空气质量，受污染城市分布、各城市受污染总次数由图5所示。受其影响，我国113环保重点城市共出现空气质量超标天数419天次，各月受大雾天气影响113重点城市超标天次见图1，其中11月份超标天次最多为136天次，约占全年超标天次总数32.5%（见表2）。11月，我国中东部地区大雾天气频繁，华北大部、黄淮西部、江淮、江南中东部、华南东部、西南东部等地雾日数一般有2～4天，其中，河北南部、河南北部、四川东部、安徽南部、福建中部等地雾日数达4～6天。持续大雾天气给我国中东部地区的空气质量造成了严重影响，11月份超标天次中共包括重污染3天次；中度重污染3天次；轻度污染22天次；轻微污染108天次。

在上述过程中，11月22至27日大雾天气过程影响的时间最长和范围最广。受其影响，我国环保重点城市的环境空气质量累计超标86天次，其中重污染1天次；轻度污染14天次；轻微污染71天次。2009年大雾天气发生范围面较广，污染程度最重的过程天气发生于11月7日-8日。根据城市环境空气质量自动监测日报结果显示：其中，2009年11月8日扬州市空气污染指数为422，空气质量级别为Ⅴ级，空气质量状况为重污染，首要污染物为可吸入颗粒物（PM10），可吸入颗粒物（PM10）日均值达到了0.522毫克/立方米，超过国家日均空气质量标准（0.15毫克/立方米）的2.48倍。

图5 2009年受大雾天气影响环保重点城市分布及污染程度图

2.2.5 2010年大雾天气影响城市空气质量状况

2010年，大雾天气分19次30天影响了我国部分地区的城市环境空气质量，受污染城市分布、各城市受污染总次数由图6所示。受其影响，我国113环保重点城市共出现空气质量超标天数184天次，各月受大雾天气影响113重点城市超标天次见图1，其中1月份超标天次最多为98天次，约占全年超标天次总数53.3%（见表2）。1月，我国中东部大部地区出现雾天气，其中江南大部、江淮南部、江汉以及四川盆地东部、云南南部、福建等地雾日数在3天以上，江西、福建中部、安徽南部、湖北东南部、四川东部等地达5～6天，部分地区达6天以上。与常年同期相比，江西、湖北东南部、广东西部、广西东部等地偏多1～2天；华北中部、黄淮西部以及四川东部等地偏少2～5天，云南南部达5天以上；全国其余大部地区接近常年同期。1月份超标天次中共包括轻度污染5天次；轻微污染93天次。

2010年大雾天气发生范围面较广，污染程度最重的过程天气发生于10月8日-10日。此次大雾过程天气影响到我国河南西部和南部、陕西东南部、湖北西部和中部、安徽东部、江苏西部局地、湖南北部和江西西北部等地的空气质量。受其影响，我国环保重点城市的环境空气质量累计超标17天次，其中重污染2天次；轻度污染1天次；轻微污染14天次。根据城市环境空气质量自动监测日报结果显示：其中，2010年10月9日洛阳市、平顶山市空气污染指数分别为378、305，空气质量级别为Ⅴ级，空气质量状况为重污染，首要污染物为可吸入颗粒物（PM10），可吸入颗粒物（PM10）日均值分别达到了0.482毫克/立方米、0.424毫克/立方米，分别超过国家日均空气质量标准（0.15毫克/立方米）的2.21倍、1.83倍。

图6 2010年受大雾天气影响环保重点城市分布及污染程度图

3 讨论

3.1 与大雾天气影响空气质量相关的主要因素

近年影响大雾天气发生过程很大部分与中国的气候条件的变化以及人类活动造成的城市化进程加速有关。其中，影响大雾天气的气候因素包括温度变化以及湿度变化。随着全球气温变暖的趋势愈发明显，近百年来已观测到中国的平均气温上升了0.5℃-0.8℃，略高于全球平均，最明显的地区是西北、华北和东北，长江以南地区变暖趋势不明显。从季节分布看，冬季增温最明显。在全球变暖的大背景下，中国的雾日数有显著下降趋势。同时，潮湿的下垫面有利于雾的形成，因而我国雾呈现东部多于西部，南方多于北方的特点，中国各地区的雾和相对湿度的增减是一致的，当相对湿度增加1%时，雾日数增加1-4d。近年来，随着中国经济粗放式的快速发展，城市化加速中的人类活动造成的汽车尾气排放、采暖、空调等，在加速全球变暖的同时促使全国主要大气污染物的排放量逐年增加，这些大气污染物中多有吸湿性物质，在雾的形成过程中充当凝结核，既有利于雾天气的形成，又促进大雾天气影响空气质量。

3.2 进一步研究

本文通过研究“十一五”期间大雾天气对我国城市环境空气质量的影响，得出了大雾天气与城市环境空气质量的一些相关性。在本次研究过程中，由于时间关系，还有其他一些影响因素尚未考虑，建议在今后的研究中应进一步验证：113环保重点城市受大雾天气影响的共同的具体变化规律，也即为了找出这些城市所代表的面区域的共同的变化特征，可以用经验正交函数（EOF）分解法来研究这些站点多年来的雾日数的时空分布特征及对空气质量造成的影响原因。分析这些变化的原因建议主要考虑一下几个方面：

（1）气候和天气的变化，影响水平输送、垂直输送，干沉降和湿沉降；

（2）下垫面的变化，多半是影响轻度的雾天气；

（3）排放源的变化，比如工业转型与环境治理可能是造成突然减少的原因；

（4）经济和工业水平的发展可能是逐渐增多的原因。

4 结论

2006至2010年五年间，我国总共发生较大尺度的大雾天气过程约500次，每年发生的次数范围在70-200次之间，平均每年90次左右。根据2005年建成较完整的环保重点城市空气质量日报监测网后的监测数据分析，2005-2010年期间，影响113环保重点城市空气质量的大雾天气过程次数范围在每年18-45次之间，平均每年30次左右，总计150次。在此期间，影响113重点城市空气质量的大雾天气过程累计的影响时间总计297天，平均在每年60天左右。影响环保重点城市的大雾天气过程主要集中在11、12和1月，其中11月最多，占全年雾日数的12.8%。受大雾天气影响，113个重点城市总共的超标天次平均每年在370天次左右，每年范围在184-547天次之间。

总体而言，近年来我国雾空间分布基本气候特征呈现东南部多西北部少的特点。每年大雾天气过程对我国城市空气质量影响的时间长、范围广，尤其在秋冬季对我国东中部地区城市造成了大范围的影响。

大雾天气是一种天气现象，只有积极谋划应急预案建设，当严重雾害时加强对排放源的监管，暂停部分燃煤锅炉、工业污染的排放并对部分机动车限行，告知市民减少外出才能有效的减少大雾天气对空气质量造成的影响及对人体的伤害。虽然直接对大雾天气的治理方法很难起到作用，但只要加强预测预报，通过清洁能源的利用有效防治大气污染，同时从根本上减少温室气体的排放，减缓全球变暖的速度，就会从源头上缓解大雾天气对区域环境空气质量造成的影响，并取得良好的效果。

［1］ 《大气科学词典》编委会．大气科学词典［M］ ．北京：气象出版社，1994．

［2］ 吴兑，吴晓京，朱晓祥．雾和霾［M］ ．北京：气象出版社，2009．

［3］ 气候变化国家评估报告编委会．气候变化国家评估报告［M］ ．北京：科学出版社，2007．

X822

A

1673-288X（2012）04-0049-06

项目资助: 东亚地区大气污染物跨界输送及其相互影响与应对策略研究(项目编号: 2010467002)

王玮, 本科, 助理工程师