大气污染特征及与气象条件的关系分析

韩玉妍

(天津市突发公共事件预警信息发布中心 天津300074)

空气质量对大气环境、居民身体健康乃至经济发展、投资环境等都有着巨大影响，在可持续发展理念下改善大气环境、提高空气质量逐渐受到广泛重视。为了有效治理大气污染，应当对污染原因、污染特征等进行深入分析和准确认知，从而有针对性地进行治理；对大气污染特征及与气象条件的关系进行研究有助于理解空气污染动态与成因，从而制定和优化大气环境治理方案。

1 大气污染特征分析

1.1 研究区域与数据来源

为了对大气污染特征及其与气象条件的关系进行有效研究，本文对天津大气污染情况进行了分析。天津市作为京津冀协同发展的重要部分，其位置较为特殊，在历史上的地位也较为重要，同时也是我国关键的经济城市之一，大气污染问题较为严重。天津市人口数量多，人口密度也较大，人们的生活受空气质量影响极大，故对其大气污染情况进行研究十分有必要。本文对天津市环境监测中心与天津市气象局提供的资料进行分析，研究天津大气污染特征，同时就大气污染特征与气象条件的关系进行分析，以期为大气环境的改善提供一定参考。

1.2 天津市大气污染特征

导致天津市大气污染问题的原因非常多，如工厂生产活动、大量行驶的汽车、工程施工等。就当前来看，天津市的大气污染物主要包括SO2、NOx、CO、TSP、PM10等，其中前三者主要是由于工业生产以及交通运输所导致，后两者则主要是餐饮行业与建筑行业产生，而且SO2、NO2和PM10是最为常见的污染物。天津市大气污染物浓度会随着季节以及一天的不同时间段而产生变化，具体情况分述如下。

1.2.1 年变化

对天津市历年日平均大气环境质量浓度进行研究，发现各污染物浓度会在每年发生波动，其中SO2浓度逐年递减，NO2与TSP浓度逐渐增加，NO2在2000年过后快速增长，在一段时间内远远超过国家二级标准，不过近年来增长速度得到有效控制。

1.2.2 季节变化

以SO2、NO2和PM103种污染物作为研究对象，根据相关资料可知它们的月季变化曲线如图1所示。由图1不难发现，SO2、NO2和PM10浓度存在极为明显的季节变化规律，而且总污染情况以冬季最为严重，以夏季最轻。SO2、NO2和PM10年均值分别为0.0788、0.0547、0.1139 mg/m3，即PM10年均污染浓度最高。SO2与PM10月际浓度存在较为明显的变化以及对应的规律，二者浓度峰值基本上都分布于12月与 1月，对应的正好是天津市采暖期；二者浓度谷值则基本上都分布于7月和8月。至于NO2，其月际浓度变化不大。

图1 某年天津市SO2、NO2和 PM10 污染浓度月际变化Fig.1 Monthly changes in concentrations of SO2,NO2 and P M 10 in Tianjin

1.2.3 日变化

在一天的不同时段，天津市不同大气污染物的浓度也会不断发生变化。为了保障分析的科学性，分别选取非采暖期以及采暖期的 2天来对天津市大气污染浓度日变化情况进行研究，具体情况分别如图2和图3所示。从图2不难发现，天津市夏季污染浓度的峰值分别出现在 6：00～7：00 以及 21：00～22：00。此时正值车流量剧增时段，也就是说人类活动是导致大气污染加重的主要原因。从图3可知，天津市冬季污染浓度的峰值分别出现在 9：00～10：00以及20：00～21：00，谷值则出现在 13：00～17：00。导致这一现象的原因除了车流量以及取暖外，还包括冬季风以及大气逆温层的影响。天津市冬季风速最小的时段为 7：00～8：00，之后风速逐渐增大并在13：00～17：00达到最大风速，然后风速减小并在入夜后转为静风，风速越小污染物越难扩散，导致污染物浓度较大。与此同时，夜间静风情况下会产生逆温现象，使得大气污染得到一定缓解和抑制，而在太阳升起后逆温层会逐渐被破坏，污染物浓度增加，污染加剧。

图2 某年5月24日天津市污染物浓度日变化Fig.2 Daily changes in pollutant concentrations in Tianjin on May 24

图3 某年11月30日天津市大气污染浓度日变化Fig.3 Daily changes in air pollution concentrations in Tianjin on November 30

2 大气污染特征与气象条件的关系分析

2.1 风和大气污染

风与大气污染特征的关系主要表现在风向与风速两方面。风向会影响大气污染物的流动和扩散方向，风速则会影响污染物扩散速度。尤其是在低层区域，风向和风速对大气污染物扩散情况的影响效果更为明显。天津由于地处海河流域下游，东临渤海，且属于温带大陆性季风气候，存在明显的季节盛行风，如春季的西南风、夏季的东南风、秋季的西南风和冬季的西北偏北风，同时伴随有海陆风、城市内部的“高楼风”等，天津市中心城区还经常会出现静风。随着风速变大，SO2、NO2扩散的速度也增大，相应的污染物平均浓度会有所降低。至于TSP浓度，虽然也会随风速增大而有所降低，但是当风速过大时，会造成二次扬尘的情况，使得TSP浓度大幅度增加，大气污染加剧。

2.2 城市热岛和大气污染

城市热岛是现代在高楼影响下出现的风速减小、热量积聚现象。在城市热岛作用影响下，城市上空会出现水平辐合作用，导致大量大气污染物堆积并造成多次循环污染，污染程度大幅加剧。相关数据表明，当天津出现强热岛现象时，SO2、NO2和PM10等污染物质的浓度较平时更高。

2.3 机动车和光化学污染

光化学污染指主要由汽车尾气和工业废气排放造成的光化学烟雾而导致的污染。天津市经济快速发展，汽车数量也不断增加，大量汽车尾气排放使得光化学污染不断加剧，对大气环境造成了严重污染。大量汽车行驶所造成的光化学污染主要表现在NO2污染物方面，尤其是在交叉路口和交通要地，汽车需要多次重新启动及发动机空转，排放尾气更多，相应的NO2污染也更严重。与此同时，城市热岛、逆温等现象也会对污染物的扩散造成影响和阻碍，进一步加剧污染。

3 结 语

综上可知，大气污染特征主要体现在污染物组成以及污染物浓度的变化上。总体来看，大气污染物浓度会随着年、季、日的时间变化而呈现不同特征，根据这些特征进行分析，有利于掌握大气污染动态及原因。与此同时，大气污染特征还与风、城市热岛、逆温等气象条件有着紧密联系，因此在相关方面加强管理，有助于切实改善大气污染情况。