石家庄地区冬季细颗粒物典型污染过程分析

杨会珠

摘要： 以2015年冬季的一次重污染过程为例简要介绍了石家庄地区冬季细颗粒物污染过程的主要特点以及天气要素对重污染过程的影响作用。

Abstract： Taking the heavy pollution process in winter 2015 as an example， the main characteristics of the process of fine particulate matter pollution in Shijiazhuang area and the effect of weather factors on heavy pollution process are briefly introduced.

关键词： 细颗粒物；重污染过程；冬季

Key words： fine particulate matter；heavy pollution process；winter

中图分类号：X513 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）24-0181-02

1 概述

我国大气污染形势严峻，以可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出。2013 年9 月13 日，国务院颁布了《大气污染防治行动计划》（简称“大气国十条”），提出了京津冀地区2017 年PM2.5浓度比2012 年下降25%的目标。“大气国十条”实施以来，北京、天津和河北相继出台了对应的行动计划，分别从“控煤”、“控车”、“控尘”、“控工业污染”和“控新建项目污染”等方面部署了防治措施，起到了较好的改善效果。但是以PM2.5为特征污染物的重污染天气过程仍然是目前石家庄最严重的环境问题，不仅损害人民群众身体健康，甚至影响社会和谐稳定。

1.1 污染日多出现在采暖期

石家庄市的重污染天90%以上都发生在冬季，以2015年为例，全年48个重度及以上的污染天，如图1所示为重污染天在12个月份的分布情况。且重污染天的首要污染物以细颗粒物为主，47天的首要污染物为细颗粒物，1天为可吸入颗粒物。

1.2 出现时间有相对的连续性

典型污染日出现的明显特点还具有相对的连续性，即出现重度污染以上的日数在某一阶段具有连续性，如2015年12月6日至11日，12月21日至26日均为连续6天重度以上污染，2016年12月14日至21日连续8天重度以上污染，其中16-21日为严重污染。

2 石家庄地区细颗粒物典型污染过程分析

冬季为石家庄市重污染天气多发季节，且容易出现持续重污染天，甚至多达半月以上的重污染天，以2015年11月份3-15号期间的一次污染过程为例介绍一下该市的细颗粒物典型污染过程。

2.1 稳定层结

图2可以看出，冷涡系统整体偏北，石家庄处于两槽一脊的西南偏西气流中，处于弱脊的控制中，冷平流较弱[1]。

此外还可以从850hPa温度场和风场看出该市南部存在温度倒槽，探空图可以看出低层存在着明显的逆温现象。

08时海平面气压场平均场，高压中心位于蒙古国西北部，石家莊市处于弱的气压场控制之中，冷空气势力较弱，不利于污染物的稀释和消散。

2.2 水汽条件

4日08时石家庄市850hPa相对湿度在60%左右，到5日20时相对湿度值达到90%，之后相对湿度值都维持相对较高。湿度持续性偏高对细颗粒物的吸湿性产生有利条件，极不利于扩散。

2.3 综合配置

不同高度场结合的综合配置图显示：

500hPa：西南气流；槽线偏西；

700hPa：西南气流；青藏高原东部切边线；

850hPa：偏南气流；中东部大范围湿度；温度脊。

结合不同高度的天气条件可看出污染物扩散条件较差，高空的西南气流以及低层大气湿度大、温度脊都加剧了污染物的累积。

2.4 风速和风向

本次污染过程风速较小，基本都在2m/s以下，静风或较小的风速不利于污染物的扩散而利于污染物的积累；风速很小的情况下，风向对能见度与污染物浓度的影响不大。可以以能见度代表污染物浓度与风速风向关系作图（图7）。这次污染过程过程特点：持续时间长，影响范围大，能见度较低，且有较长时间寡照；500百帕高空环流较平直，有暖平流输送，有逆温层存在；地面气压梯度较弱，存在较大湿区范围。受太行山地形影响，风向和风速也是影响重污染的关键因子，尤其是东风和西风。

3 小结

石家庄地区80%以上的重污染天气过程发生在11月-次年3月期间（采暖季），首要污染物主要为PM2.5。这是由于北方冬季气象系统相对稳定，容易出现逆温、静风等不利于污染物扩散的气象条件，加之城市供暖使大气污染物排放量加大，以细颗粒物为主的大气重污染过程时有发生。在污染物排放情况比较稳定的情况下，扩散条件对空气质量的影响就尤为重要，其中就涉及到很多天气因素，一般都具有较稳定的天气系统、存在逆温层结、风速小、湿度大等[2]。细颗粒物污染过程的特点一般为持续时间长，影响范围大，气象因素多表现为能见度低，且有较长时间寡照；500百帕高空环流较平直，有暖平流输送，温度倒槽，探空图可以看出低层存在着明显的逆温现象，850hPa相对湿度较高，且持续时间较长，湿度持续性偏高对细颗粒物的吸湿性产生有利条件，极不利于扩散，地面气压梯度较弱，存在较大湿区范围。受太行山地形影响，风向和风速也是影响重污染的关键因子。

参考文献：

[1]寿绍文.天气学分析[M].北京：气象出版社，2016：5-23.

[2]姚学祥.天气预报技术与方法[M].北京：气象出版社，2015.

[3]康苏花，马玲，李海峰，杨丽杰，高康宁，李亚卿，靳伟.石家庄市冬季大气颗粒物中元素组分的特征分析[J].河北工业科技， 2015（02）.