佳木斯大气污染物扩散影响因素及区域探究

李永亮，李健

(佳木斯市环境保护监测站，黑龙江 佳木斯 154004)

1 佳木斯市大气污染现状

佳木斯市东、西部皆存在大气污染源，对市区影响较大的一是位于城市长年主导风向上风方的西部燃煤大气污染源(佳能热电、永旭等大型燃煤企业)，二是主干道上的机动交通工具。由于西部城区开发较晚，有大片平房区，一般以燃煤为主，特别是冬季，燃煤量加大。东部燃煤污染源由于位于城市主导风向下风方，且大多采取高架排放，一般情况下其影响区域跳跃至城市东部2～3 km。主导风向为西南(SW)和西西南(WSW)，西部工业区和平房散煤燃烧产生的烟尘和SO2并不是滞留在原地，而是通过平流输送，使污染团向市中心飘移。由于交通工具主要集中于市中心，其排放的NOx(NO2为主)初始聚集区位于市中心区，污染团随风向东飘移进而主要影响市区东部。根据2012年佳木斯市环境质量报告书中的统计，污染物中NO2的污染负荷比为 14.7%，SO2污染负荷比为12.8%。

2 各因素对佳木斯市大气污染物扩散的影响

2.1 城市“热岛效应”

依佳木斯市城市规模和燃料种类，市中心与周围乡村温差达5℃。按其现有城区面积60 km2计，可简化为城区半径为4.37 km，温度梯度相当于0.114 4 ℃ /hm2。

城市“热岛效应”加大了市中心区域空气扰动，其产生的热力湍流加速了该区域的污染物混合，在静小风下阻碍污染物向周边区域输送，使大气污染物更易于在城市中心区域聚集并滞留，导致其浓度较高。由于温度梯度的存在，在市区四周沿逆时针方向形成接近0.025 m/s的侧向风。近4年气象数据表明，平均风速为2.8 m/s，由矢量合成计算可知，过境风向左偏转角度可达3.2°，使污染物传输方向发生微小改变［1－3］。

2.2 大气稳定度

大气稳定度以中性和弱不稳定为主，对大气污染物的扩散比较有利。但12月底至次年2月初，出现稳定类气象条件的时日较多，偶有熏烟现象，大气的不稳定，影响了污染物的扩散［4－5］。

2.3 粗糙度

近几年来高层建筑增多，城市地面粗糙度加大，其影响分2方面，一是形成湍流，加快大气污染物混合，避免局部浓度过高现象发生;二是高层建筑容易形成类似过山气流的污染物闭塞区，使大气污染物在高层建筑背后避风区聚集并滞留，不容易向其他区域扩散，这也是大中城市中心区域大气污染物浓度一般高于周边地区的一个原因。

2.4 温度层结

逆温天气主要出现在白天晴天、夜晚阴天的冬季。由于白天地面接受太阳辐射热量较多，夜晚地面向宇宙辐射的热量被云层阻隔并吸收，地面温度下降，云层周围大气温度升高，形成逆温。北方地区冬季汽车燃油相对较多，排放的NO2等污染物也较多，更加重了逆温天气对环境的影响。

2.5 平流输送

佳木斯市常年主导风向为西南(SW)和西西南(WSW)。据气象局统计，2012年2种风向频率之和1月为34%、10月为24%、11月为28%、12月为55%。由于历史原因，城市西和西南部分布大量工业企业，平流输送的结果是西部工业区的大气污染物(主要是PM10和SO2)向市中心区域汇集，而市中心区域的污染团(NO2为主)向城市东部迁移，加重了东部区域的环境污染。佳木斯市环境保护监测站2012年大气自动站监测数据显示，位于其东部发电厂监测点位，污染物负荷相对较高。

2.6 降水和雾

佳木斯市降水550～600 mm/a，分为雨、雪2种，对大气污染物均起到冲刷作用。城市只在暮春和初秋出现雾类天气，雾同时具有对大气污染物的屏蔽作用，对酸性污染物(SO2和NO2皆属于酸性污染物)的稀释作用和对颗粒类污染物的洗刷作用。虽然此期间佳木斯市处于非采暖期，颗粒物类污染物和SO2浓度不是很高。

2.7 江陆风

佳木斯市靠近松花江边，局地气象条件受其影响较小。其影响昼夜迥异，开江期白天，陆地温度高，空气密度小，空气上升，江面温度相对较低，空气向陆地运动，补充陆地空气缺失部分，形成江风;开江期夜晚，陆地降温较快，而江面温度下降较缓，温度相对较高，空气上升，陆地空气向江面运动加以补充，形成陆风。

与城市“热岛效应”比较，白天与城市“热岛效应”相同，夜晚与其相反。江陆风在白天助长城市“热岛效应”，夜晚削弱城市“热岛效应”。临近水域的城区夜晚更有利于污染物扩散。对于冰封期，冰面温度与陆地温度相差不大，影响可以忽略。

3 佳木斯市主要大气污染物污染区域探究

根据2012年监测数据，市中心和东部区域大气污染物同样表现为采暖期污染较重，非采暖期污染较轻，其中PM10和SO2具有明显的季节性特点。相同范围内，浓度梯度越大，区域间污染物浓度差异就越大，反之就越小。采暖期城市PM10和SO2浓度在中心区域和东部区域之间差异较大，而非采暖期差异较小。就全年而言，SO2差异相对较小，因气态污染物更易被过境风输送到较远的地方，在不利气象条件下也更易扩展影响区域。对于低空污染团，一般情况下颗粒类污染物可被平流输送至1.5～2.5 km以外的地方，而气态污染物则要超出0.2～0.5 km。其实际重点影响区域，完全取决于过境风向、风速、稳定度等大气污染物扩散影响因素，但主要影响区域一定是常年主导风向下风方。通常情况下，依气体污染团平流输送规律，污染物峰点将向东漂移2 km左右。

［1］王明星.大气化学［M］.北京:气象科学出版社，2004.

［2］唐孝炎，张远航，邵敏.大气环境化学［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［3］宝文宏，王莉，孙丽，等.影响大气污染物扩散的因素及影响趋势分析［J］.包钢科技，2002，28(6):72 －74.

［4］陈义胜.李琛;孙铁.科技情报开发与经济［J］.大气污染物非稳态扩散影响因素分析，2007，17(26):168－169.

［5］邓志刚.浅谈大气污染物的扩散因素［J］.民营科技，2012，14(5):82.