2020年沈阳市春节期间重污染过程分析

摘要：对2020年春节期间重污染的污染过程、气象条件、污染来源和燃放烟花爆竹的贡献率进行分析，结果表明：（1）高空暖脊引起的温度升高和近地面长白山小高压形成的静稳天气是导致此次重污染过程的主要不利气象条件。（2）污染快速增长期主要排放源是燃放烟花爆竹，且对PM2.5浓度的贡献率超过了50%。

关键词：沈阳市;2020春节;重污染

中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）10-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.10.033

Abstract：The pollution process， meteorological conditions， pollution sources and the contribution rate of fireworks and firecrackers during the Spring Festival in 2020 are analyzed. The results show that： （1） the temperature rise caused by the warm ridge at high altitude and the static weather formed by the small high pressure in Changbai Mountain near the ground are the main adverse meteorological conditions leading to the heavy pollution process. （2） During the period of rapid growth of pollution， the main emission source was fireworks， which contributed more than 50% to PM2.5 concentration.

Key words：Shenyang;2020 Spring Festival;Heavy pollution

中国农历春节是中华民族的传统节日，春节期间工业源和交通源的污染物排放量急剧减少，但燃放烟花爆竹的习俗一直存在。燃放烟花爆竹会释放大量二氧化硫、重金属、颗粒物及有毒有机物，造成短时严重空气污染。赵素平等[1]研究发现2011年春节期间兰州市烟花爆竹燃放对春节期间颗粒物浓度具有不同程度的影响。

通过对2020年春节期间重污染的污染过程、气象条件、污染来源和燃放烟花爆竹的贡献率进行分析，以期能为改善沈阳市环境空气质量和开展大气污染防治工作提供有效的理论支撑。

1 分析方法

1.1 监测时间

2020年春节假期是2020年1月24日—2月2日，燃放烟花爆竹最多是在除夕夜，结合除夕夜前后空气质量状况，重点研究1月24日—1月29日的重污染过程。

1.2 数据来源

常规六参数细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、臭氧（O3）和一氧化碳（CO）数据来自于遼宁省沈阳生态环境监测中心，离子组分和有机碳元素碳数据来自于沈阳市大气复合污染立体监测平台，气象数据采用沈阳市气象台公布的数据。

2 污染过程分析

2.1 污染过程概述

1月24日（除夕）20时起—1月29日（初五）13时，沈阳市经历了连续114h轻度污染及以上污染过程，重度污染达到58h。1月25日1时—3时环境空气质量指数达到峰值（环境空气质量指数 Air Quality Index 简称AQI为500），并持续3h。

2.2 污染物浓度变化分析

污染过程前期（1月24日0时—19时），环境空气质量一直处于优良。20时开始进入污染快速增长期，PM2.5、PM10、SO2和NO2浓度快速增长并陆续达到峰值，PM2.5于25日2时达到峰值（534ug/m3），PM10比PM2.5早1h达到峰值（705ug/m3） ，分别是污染过程前期小时浓度平均值的17.2倍和18.4倍;SO2于25日1时达到峰值（157ug/m3），NO2比SO2早1个小时达到峰值（57ug/m3） ，分别是污染过程前期小时浓度平均值的2.4倍和10.8倍，污染快速增长期PM2.5增长的最多，NO2增长的最少。污染物浓度达到峰值以后并没有快速下降，而是维持了3h才开始缓慢下降，然后进入污染持续期。27日20时，污染物浓度又开始缓慢上升，重度污染再次形成，并持续14h，然后一直维持在轻度污染以上，29日14时污染物浓度开始快速下降，整个污染过程结束。

3 气象条件分析

气象条件对污染物的扩散、积累和稀释具有重要的作用[3]，对一定地区气象条件的不同，导致污染扩散、传输和转化的速率不同。

3.1 气象状况概述

2020年春节期间沈阳市气温变化较大，受高空暖脊影响，1月25日开始升温，1月27日地面最高气温达到了2.3℃，1月28日夜间再次受冷空气影响，开始降温，1月29日午后空气质量迅速转好。

春节假期前期（1月25日—27日）地面天气系统主要是长白山小高压，此天气系统形成时，大气层结比较稳定，扩散输送能力较弱，不利于污染物的扩散[4]。1月28日转为低压后高压前，上午湿度很大，有利于颗粒物的吸湿增长，导致再次出现重度污染。后期（1月29日）随着高压系统前移，地面转为西北风，且风速加大，空气质量随之转好。

3.2 气象要素分析

污染前期，白天气温较高，湿度小，地面风速大于3 m/s，垂直和水平扩散条件较好，污染物浓度较低。进入污染快速增长期后，湿度增加，温度降低，风速减小，地面风速降至1m/s，大气层结稳定，垂直和水平扩散条件不利，加上除夕夜集中燃放烟花爆竹，污染物浓度迅速上升。进入污染消散期后，地面风速逐渐加大，小时最大风速在5 m/s，气温下降明显，稳定的大气层结被破坏，污染物浓度迅速下降。

4 污染来源分析

4.1 污染快速增长期来源分析

污染快速增长期（1月24日20时至25日2 时） ，PM2.5中钾离子、硫酸根离子和氯离子浓度出现快速增长，且与PM2.5浓度的增长趋势呈现一致性。钾离子、硫酸根离子和氯离子浓度在25日出现了两个峰值，分别是25日1时和25日5时，正好与市民在除夕夜集中燃放烟花爆竹的习俗时间相吻合。烟花爆竹的主要成分为硫黄、木炭粉、硝酸钾、氯甲酸、镁粉等，燃放时不仅会导致大气中颗粒物浓度升高，还使得PM2.5中水溶性无机离子浓度也同步升高[4]。通过上述分析发现，集中燃放烟花爆竹导致了污染物浓度的快速增长。

4.2 污染持续期来源分析

污染持续期（ 25日3时—27日20时） ，PM2.5中钾离子、硝酸根离子、硫酸根离子和氯离子浓度比污染快速增长期浓度下降很大，但仍处于较高的水平，且与PM2.5浓度的增长趋势呈现一致性。

PM2.5中有机碳和无机碳浓度自快速增长期上升后一直保持在较高浓度，二者相关系数降为0.9295，二者的同源性与快速增长期相比有一定的降低。污染持续期马路上除特种车辆外其他机动车很少，因此，污染的主要来源应该为燃煤，其次是烟花爆竹燃放。

5 烟花爆竹燃放贡献率分析

王哲等基于北京市空气质量自动监测系统常规污染物监测数据，发展了一种评估烟花爆竹燃放对大气PM2.5影响的新方法，定量估算了除夕夜、元宵节夜间烟花爆竹燃放对北京市大气PM2.5的影响[5]。利用文中提供的方法对污染快速增长期燃放烟花爆竹的贡献率进行了初步计算。结果表明，贡献率超过了50%，污染物浓度处于峰值时贡献率高达80.5%，可见快速增长期的污染来源主要是燃放烟花爆竹。

6 结论

（1）高空暖脊引起的温度升高和近地面长白山小高压形成的静稳天气是导致此次重污染过程的主要不利气象条件。（2）污染快速增长期主要排放源是燃放烟花爆竹，且对PM2.5浓度的贡献率超过了50%。污染持续期排放来源主要为燃煤，其次是烟花爆竹燃放。因此，春节期间对燃放烟花爆竹实施区域限制是很有必要的。

参考文献

[1]赵素平，余晔，何建军，等.兰州市2011年春节期间颗粒物浓度及其谱分布特征[J].中国环境科学，2012，32（11）：1939-1947.

[2]曹钰，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.

[3]马雁军，刘宁薇，王扬锋.辽宁中部城市群大气污染分布及典型重污染的成因[J].城市环境与城市生态，2006，19（6）：32-35.

[4]徐敬，丁国安，颜鹏，等.燃放烟花爆竹对北京城区气溶胶细粒子的影响[J].安全与环境学报，2006，6（5）：79-82.

[5]王哲，王自發，郑海涛，等.一种评估烟花爆竹燃放对大气PM2.5影响的新方法[J].中国环境监测，2014，30（3）：31-36.

收稿日期：2020-07-18

作者简介：任万辉（1977-），男，汉族，硕士，高级工程师，研究方向为环境空气质量监测和预测。