2017年冬焦作市一次持续严重污染天气过程分析

闫小利， 叶 东， 牛广山， 尹金娟， 徐林浩

(1.焦作市气象局，河南 焦作 454003； 2.新乡市气象局，河南 新乡 453000)

引 言

近年来污染物排放量持续增加，空气质量恶化，给人体健康带来较大危害，大气环境问题日益受到关注。刘新超等[1]分析了大气污染对儿童呼吸系统疾病发病的影响，发现大气污染对下呼吸和上呼吸系统疾病发病均有影响，但有一定的滞后性。吕明辉等[2]分析指出，因环境问题北京市每年健康人口损失数为113～226人，健康经济损失值达0.9～1.8亿元。

空气质量指数(AQI)是描述空气清洁或者污染程度的参数，其中对人体危害最大的污染物为PM2.5和PM10等可吸入颗粒物。张慧琳[3]、崔金梦[4]、孙丹丹[5]等对其时空分布特征进行了研究，发现两种颗粒物浓度均是冬季的最高，春秋的次之，夏季的最低。高媛[6]、李二杰[7]、董春卿[8]等分析发现，在冬季，气温低，稳定的大气层结比例最高，凌晨时分由于辐射降温，近地层易产生强逆温层，气象条件十分有利于污染物在近地层的集聚，因此冬季污染天气发生的概率最高。

重污染天气的发生与否还取决于气象因素及污染物传输过程。气象因素包括天气形势、风速、边界层高度、逆温、相对湿度等。王琼[9]、喻谦花[10]等根据500 hPa天气形势将其分为平直纬向环流型、低槽型和西北气流型，地面气压场形势分为高压前部型、均压场型、倒槽型和东高西低型。滑申冰等[11]总结了严重污染天气的概念模型，即高空以纬向环流为主，冷空气势力偏弱，地面风速小，大气层结稳定，逆温层明显，区域扩散条件差，受局地源积累和区域输送的影响，污染物浓度累积上升，易形成严重污染天气。张人禾[12]、张文龙[13]、杨康权[14]等研究认为，边界层高度低，风力小，大气之间交换弱，利于逆温层的长期存在，易维持持续性严重污染天气。

针对污染物传输过程，冯丽莎[15]、杨浩[16]、白永清[17]等利用HYSPLIT后向轨迹模式追踪污染物来源，反演出污染物的传输路径，表明污染物的来源既有本地生成，也有外地输入；但输入路径不同，分别来自南方、西北方和东方等。另外，下垫面也对污染天气的产生有重要作用。李霞等[18]研究了河谷地形、三面环山临海地形、盆地地形、马蹄型地形和峡口地形下污染物传输扩散及污染形成机制，并总结了不同地理位置、不同复杂地形城市多尺度气流相互或交替作用的特点及其对污染传输扩散的影响。王华等[19]研究了北京两次重污染天气的传输特征，发现当高空引导气流弱、低层冷平流较弱时，受到山脉的阻挡，气团发生绕流；当高空气流强、低层冷平流较强时，气团可直接翻越山脉。

“2+26”城市是指京津冀大气污染传输通道城市，包括北京市、天津市和河北、山西、山东、河南的26个城市，焦作市属于这26个城市之一，污染天气是这些地区冬半年常出现的灾害性天气。王刘铭等[20]的研究表明，本地源是影响焦作市秋、冬两季PM2.5浓度的主要潜在源，因此气象条件是焦作市出现污染天气的重要因素。

虽然以往对于严重污染天气的研究成果颇多，但多着眼于单一天气背景，未对多种不同天气现象进行过对比分析，因此本文利用污染物监测资料、常规气象要素资料、探空资料、NCEP(1°×1°)格点资料，对2016年12月28日至2017年1月10日焦作市出现的一次长历时，并伴有大雾、降水等多种天气现象的严重污染天气过程进行分析，以期找出焦作市严重污染天气的成因，提前做好污染天气防治措施。

1 资料选取和方法

1.1 资料选取

选用真气网的空气质量在线分析平台(http://www.aqistudy.cn/)提供的AQI和PM2.5、PM10浓度等数据；MICAPS常规资料(探空资料)、河南省地面自动观测资料，包括逐时风向风速、气温、相对湿度、雨量、能见度等；NCEP(1°×1°)格点资料。

1.2 计算方法

1.2.1 国标法

本文依据国标法(《大气自净能力等级GB/T34299-2017》)估算混合层高度和通风量。

(1)混合层高度

在不稳定和中性气象条件下，即大气稳定度为A、B、C和D时，

(1)

在稳定的大气层结下，即大气稳定度为E和F时,

(2)

式(1)和式(2)中,L为混合层高度(单位：m)，a0、b0为混合层系数，U10为10 m高度上的平均风速(单位：m/s，大于6 m/s时取值6 m/s)，f为地转参数，A～F为帕斯奎尔稳定度级别。

(2)通风量

通风量[21]是描述大气对污染物稀释扩散能力的参数，即在混合层高度内，风速与高度乘积的总和，表达了大气动力和热力综合作用下对大气污染物的清除能力。

当混合层高度在200 m以下时，

Vg=(u200+u10)×0.5×L

(3)

当混合层高度在200 m以上时，

Vg=200×(u200+u10)×0.5+(L-200)×u200

(4)

式(3)和式(4)中,Vg为通风量(单位：m2/s)，L为混合层高度(单位：m)，u200、u10分别为高度200 m、10 m的风速(单位：m/s)。

1.2.2 静稳指数

静稳天气与大气重污染的发生有密切关系。为定量描述大气的稳定程度，计算了静稳指数。计算方法基于张恒德等[22]的研究，通过统计边界层内的特征量，确定各气象因子阈值和权重，建立一种静态天气综合指数(SWI)。

(5)

式中,n为静稳天气相关气象因子的个数，Wi为各因子在不同阈值范围内给予的权重。

2 污染物变化特征及影响因素

2.1 污染天气过程实况

本文中AQI指数0-50、51-100、101-150、151-200、201-300、>300，分别对应空气质量指数级别：一级、二级、三级、四级、五级、六级，空气质量指数类别对应优、良、轻度污染、中度污染、重度污染、严重污染，本文中污染物浓度单位为μg·m-3。

焦作市AQI逐日平均变化显示(图1a)，2016年12月28日至2017年1月1日，焦作市AQI日平均值呈上升态势：12月28日AQI为233，达五级重度污染，之后污染物累积，AQI持续上升，31日的为338，达到六级严重污染，2017年1月1日达到本次污染过程的极大值386；2日下降到五级重度污染，之后严重污染天气维持；除7日AQI为199达四级中度污染外，其余均为五级重度污染。污染过程共持续14天，其中2天为六级严重污染，11天为五级重度污染，1天为四级中度污染。根据《河南省重污染天气应急预案》的规定，重污染天气是指AQI大于200，即AQI达到5级及以上污染过程的大气污染，因此这是一次长历时的重污染天气过程。

由此次污染过程逐小时平均AQI变化可见(图1b)，AQI呈单峰结构，一天之中峰值出现在20时，谷值出现在08时。这与人类的活动有关：人类生产生活排放的污染物累积至夜间达到最大，入夜后人类活动减弱，污染物排放减少，浓度逐渐降低，08时达到极小值。这和齐冰等[23]分析的杭州市AQI峰值出现在08时、谷值出现在14时的结论有较大差异。主要原因可能是杭州市毗邻东海，海陆风对大气的置换作用显著，而焦作市地处太行山南麓，白天人类活动活跃，AQI浓度持续增加，太行山阻挡了偏东气流对污染物的水平输送，加速了气溶胶在焦作市的汇聚。

图1 2016年12月28日-2017年1月10日焦作市AQI逐日平均(a)及逐时平均(b)变化曲线

2.2 AQI逐小时变化及其与天气现象间的关系

严重污染天气期间，天气状况复杂，其中4天(1月2-4日和9日)能见度低至0 km，5天(1日和4-7日)出现降水，8天出现了雾、浓雾、强浓雾、微量降水、小雨、中雨等多种天气现象，AQI变化亦较为复杂(图2a)，依据不同天气状况和AQI浓度，把重污染过程分为污染物累积阶段和复杂天气阶段，以2017年1月1日23时为分界点。

2.2.1 污染物累积阶段AQI变化与天气现象关系分析

2016年12月28日至2017年1月1日22时为此次重污染过程的第一阶段(污染物累积阶段)。12月28日00时焦作市AQI值为181，达中度污染，09时AQI为201，达五级重度污染；29日09时AQI上升至309，达到六级严重污染；之后污染物虽有起伏，但一直保持五级重度污染或以上，2017年1月1日19时AQI达到此次污染过程的最大值为474，下午15时0.0 mm的微量降水对污染物无明显的消减作用。此阶段f均在96%以下，能见度多在1 km以上。AQI和相对湿度f正相关，相关系数为0.10。在大气未达饱和情况下，适当增加湿度有利于大气中气溶胶的吸湿增长，促进粒子体积增大，从而引起大气中污染物浓度的增加，反之亦然。这和曹伟华[24]、王京丽[25]等的研究结论一致。

2.2.2 复杂天气阶段AQI变化与天气现象关系分析

2017年1月1日23时开始，重污染天气进入第二阶段——复杂天气阶段。期间出现了多种不同的天气现象。其中，1日23时-4日16时(能见度<500 m的时次为65%)、8日20时-9日14时(9日7-12时能见度<500 m)为大雾时段，仅有大雾一种天气现象，但能见度有所变化，按强度分为有轻雾、雾、浓雾、强浓雾；4日16时-7日05时为降雨时段，降水、雾交替出现，能见度在500 m以上；其余为污染物维持时段，无降水，能见度大于500 m。

在大雾时段(图2a中下方直线对应能见度≤500 m的时段)，当f≥96%时，大气饱和或近乎饱和，此时f的变化不大，AQI与能见度有关。当能见度<100 m时，AQI随时间呈减少态势；但能见度增加至100 m或以上时，f的微小变化，即会造成AQI的骤变，两者为负相关关系，相关系数为-0.19。从日变化看，雾日AQI极小值均出现在能见度小于50 m的强浓雾阶段，说明饱和大气中水汽对污染物的湿沉降作用明显。此时污染物浓度虽有所下降，但从平均状况看，污染物浓度平均值仍然较高，处于五级污染状态，所以仅凭借强浓雾的湿沉降作用并不能完全清除大气中的污染物。

4日16时始，出现降雨(图2a中横坐标轴上方直线为雨强≥0.1 mm/h时段)。7日之前，雨强在1 mm以下，AQI变化平缓，量值有增有减，7日00时雨强加大，当雨强>2 mm/h时，AQI值骤降，01时AQI从256回落至162；04-07时降至100以下，空气质量为二级；06时降水停止，AQI达到本次过程的最小值74，降雨阶段结束。相较其他时段，4—7日AQI指数维持较低水平，污染指数从五级逐渐降低到二级；与大雾时段相比，降雨对污染物的消减作用更彻底，说明降雨，特别是雨强>2 mm/h的降水的湿沉降作用能够较为快速地削减污染物，在无本地污染和邻近地区输入的情况下，能够快速地清除污染物，是大气自清洁的主要方式。

7日06时以后，焦作市进入复杂天气阶段的污染物维持和消散时段。7日07时开始，AQI迅速升高，20时浓度达六级严重污染。当f下降到96%以下时，AQI与f呈正相关关系，与第一阶段类似。10日00时消散阶段开始，一股弱冷空气开始影响焦作市，风向转为偏西，01时风力增大至4.9 m/s，f下降至90%以下，之后风力减小，污染物消减较为缓慢，11日15时AQI降至78，大气质量良，本次严重污染天气过程结束。

综上，f和AQI指数并非简单的线性正比关系。当f<96%时，AQI指数浓度随水汽含量增加而增大，这和高维英[26]、张岳鹏[27]等的研究类似，只是他们得出的相对湿度范围分别为20%～95%和40%～95%，此次过程中焦作市f≥49%；当f≥96%，能见度<100 m时AQI湿沉降明显，与时间负相关，能见度在100-500 m时，AQI与f负相关。降水对污染物的影响亦较为复杂：雨强在1 mm以下时，AQI变化平缓，数值有增有减，说明降水强度和累积降水量不大时，对污染物的洗刷作用有限，有时反而会引起气溶胶的吸湿增长；当雨强增大到2 mm/h以上时，降水对污染物的消减作用更加明显[27]，且具有累加作用(7日日降水量为中雨13.8 mm)。

2.3 气象要素对PM2.5/PM10的影响分析

图2(b)为PM2.5/PM10逐小时变化。PM2.5代表污染物中的小粒子，PM10代表污染物中的大粒子，PM2.5/PM10为大气中小粒子和大粒子的比率。PM2.5/PM10比值与湿度呈负相关，相关系数为-0.27。湿度越大，比值越小，说明大气中大粒子随湿度增加。

图2 2016年12月28日00时-2017年1月10日23时焦作市AQI、相对湿度(a)和PM2.5/PM10(b)逐小时变化曲线

第一阶段，比值多维持在0.6～0.8。第二阶段的大雾时段，PM2.5/PM10值迅速下降。强浓雾时段的2日10时出现了PM2.5/PM10为0.35的最小值，大颗粒污染物比例达到最大值。这也许是因为水汽含量充沛时，形成污染物的气溶胶中亲水性化学成分(如硫酸盐、硝酸盐等)吸湿增长，导致体积增加；小粒子、大粒子碰并，吸湿增长为大粒子、更大粒子，当大粒子的重力大于空气的浮力时沉降，因此大雾天气既有利于大颗粒污染物的存在，又有利于大气污染物的湿沉降，对污染物的消减有一定的作用。

根据消光系数公式，能见度与气溶胶粒子直径的6次方成正比，大气中大粒子增多，对视程的影响更大，能见度下降更甚，更易造成强浓雾天气，两者呈正反馈作用。

4日16时复杂天气的降水时段开始，比值先短暂下降，此时雨强小，有利于小粒子与雨滴的碰并增长。20时后比值迅速增大，说明降水累积作用对大粒子湿沉降作用更强。雨强在1 mm/h以下时，对AQI无明显影响，但对大粒子有明显的冲刷作用；当雨强≥2 mm/h时，AQI值骤降，但大小粒子比值无显著改变。整个降水过程中，比值增大，多在0.8以上，说明降水对大颗粒污染物的冲刷作用更明显，更有利于大颗粒物的湿沉降，比值对雨强不敏感。

在污染物维持和消散时段，8日PM10含量减小，而10日无特殊天气现象，出现和第一阶段相似的形态。可见强浓雾时PM10为主要污染物，其他天气PM2.5为主要污染物。

3 持续重污染天气成因分析

3.1 污染长时间维持的环流背景

3.1.1 环流背景特征

利用NCEP(1°×1°)逐6 h格点资料，制作本次过程的500 hPa平均高度场和平均地面气压场(图3)。分析发现(图3a)，500 hPa平均高度场上，中高纬度维持两槽一脊形势，无明显的阻高形势，也无明显的温度平流，槽脊均无大的发展，意味着没有强的冷空气南下；中纬度为纬向环流，云量较多，太阳辐射弱，不利于近地面气温的升高，热对流弱；低纬度孟加拉湾的低槽不断向中纬度输送水汽，使焦作市近地层一直保持一定的湿度。平均地面气压场显示(图3b)，焦作市处于变性高压中，冷平流弱，风力小，易形成逆温，加上较好的水汽输送条件，易诱发大雾天气，利于污染物的累积。环流平直，无强冷空气影响是本次重污染天气能长时间维持的主要原因之一。这与滑申冰等[11]的研究结论一致。

图3 2016年12月28日-2017年1月10日500 hPa平均形势场(a)和地面平均形势场(b)

3.1.2 地面流场特征

由地面流场(图4)可见，2016年12月28日到31日(图4a)，太行山南麓一直存在一个由东北风、北风和西风组成的气旋性汇合中心，位置稳定少动，位于焦作市附近。1月2日08时(图4b)，汇合中心消失，形成了一个由东北风、北风和西风组成的渐近线，焦作市位于渐近线上。6日20时(图4c)，豫北出现一个反气旋式弯曲，位于焦作市以南。8日08时(图略)，焦作市附近的113.4°E、35.3°N形成了一个北风、南风、东南风的气旋性汇合中心。10日20时，焦作市被北风影响，渐近线南压。

图4 2016年12月28日20时(a)、2017年1月2日08时(b)、2017年1月6日20时(c)地面风向及流场

污染物累积阶段，焦作市附近一直存在着一个气旋性汇合中心，对污染物的累积十分有利。1月2日开始的大雾时段，渐近线的存在仍然不利于污染物的消散；降水时段渐近线南压，焦作市处于渐近线北侧，对污染物消散无大的影响。8日08时的气旋性汇合中心在焦作市附近，污染物聚集效应明显。10日后随着冷空气南压，焦作市完全被冷空气取代，本次严重污染过程结束。所以如果只考虑欧拉运动，大气置换是局地污染物消失的有效途径。

焦作市位于太行山南麓，太行山阻碍了东风对污染物稀释。气流遇到山脉时有两个路径，一是绕流，二是翻越。据统计，此次过程中67.3%的时次是东风气流，风力小，翻越太行山能力弱，绕流作用也有限，所以太行山极大地限制了东风时大气流动对污染物的输送，与王华等[19]的结论相近。

3.2 大气垂直结构对污染物的影响

3.2.1 大气层结对污染物的影响

从层结曲线看(图略)，除28日20时外，近地层一直存在逆温层。14天的08、20时共28个时次中有11个时次具有双层逆温，下层逆温多在925 hPa以下，上层在850-700 hPa，垂直结构稳定，限制了污染物的铅直扩散。图5为1000、925、850 hPa与地面的气温差。30日开始，近地层一直存在着较强逆温层，1月1-3日，气温差达+5 ℃以上，尤其是3日08时925 hPa出现了一个+11 ℃的暖中心，强大的干暖盖阻碍了大气垂直湍流的发展，加快了近地层污染物集聚。4日08时-6日20时，地面倒槽带来的暖平流和降水削减了逆温层的强度，使近地层的逆温遭到破坏，但850-700 hPa仍存在逆温或等温层，有效阻止上下层气流扰动。7日08时底层逆温开始重建，地面-1000 hPa出现等温。8日20时下层逆温高度伸到925 hPa。9日08时逆温强度达到了5 ℃，诱发了能见度为0.0 km的大雾天气。之后冷空气继续南下，焦作市被北方南下冷气团控制，空气质量转好，污染天气结束。

3.2.2 混合层高度对污染物的影响

混合层高度在污染气象学上定义为湍流特征不连续界面以下湍流较充分发展的大气层[28]，它表征污染物在垂直方向被热力湍流稀释的范围，即低层空气热力对流与动力湍流所能达到的高度，决定了近地层污染物扩散的有效空气体积。大气混合层高度越大，越有利于污染物铅直方向上的扩散和稀释。

由图5可见，整个过程中，混合层低，最大为497.8 m，最小为0 m。混合层高度低，限制了污染物的垂直扩散，只能在近地层水平扩散或集聚，若风力小，将加大形成极端污染天气的概率。另外整个过程期间，近地层一直保持着微弱的下沉气流(图略)，能够挤压大气边界层而降低其厚度，对于污染物在近地层聚集更有利。4-7日降水期间，混合层高度无明显改善，对逆温的重建起到一定的推动作用。

图5 焦作市2016年12月28日—2017年1月10日近地层垂直气温差及混合层高度

3.3 气象要素对污染影响分析

3.3.1 水汽条件分析

从湿度看，近地层水汽含量一直比较充沛，过程期间地面f≥49%，f≥80%的时次多达75.6%。4日14时之前，对流层底层湿度较小(图6a)，也无明显的水汽输送(图6b)，低层大气f为50%左右，特别是在2-3日，对流层大气干燥，1000 hPa以上湿度在30%以下，却出现了能见度为0 km的大雾天气，说明强大的逆温层对大气的垂直运动有强烈的抑制作用，造成大量水汽、气溶胶在边界层聚集，潮湿的空气有利于污染物颗粒的吸湿性增长，导致能见度降低。在降水时段，湿层厚度增加，降水削减了污染物的浓度，空气质量达到良的级别，但由于大气中的垂直结构没改变，污染物很快在底层聚集，降水过程结束后，7日20时即达六级严重污染。

图6 2016年12月28日-2017年1月10日焦作市上空相对湿度(a)和水汽通量散度(b)时序图

3.3.2 风速影响分析

风是边界层内影响污染物扩散的重要动力因子。风速的大小决定了大气扩散稀释作用的强弱，风向影响污染物的水平迁移扩散方向。在微风、逆温的气象条件下，十分有利于污染物在混合层内累积。图7(a)为污染过程逐3 h的风向风速。焦作市本站地面观测数据统计结果显示，本次过程期间，风微弱，平均风速仅为1.29 m/s，69.3%时次的风速<1.5 m/s，85.8%时次的风速<2 m/s，只有4个时次的风速>2级(最大风速4.9 m/s)。长时间微小的风力条件是本次严重污染过程长时间维持的重要原因。

另外从本次过程焦作市上空的风廓线时序演变看(图7b)，本次严重污染过程期间对流层风速较小，鲜有≥20 m/s的风速，上下层之间的动量交换比较微弱。其间，共有5次动量下传过程：12月28日从600 hPa伴随着下沉运动下传至925 hPa，31日08时700 hPa动量下传至950 hPa，1月2日08时550 hPa动量下传至地面，8日14时500 hPa动量下传至地面，9日08时750 hPa动量下传至950 hPa。由于下传的动量不大，到达低层时风速均≤4 m/s。2日和8日高层的较冷空气随动量下传至近地面，适度的降温对2日、9日强浓雾的产生有积极作用，动量小又不至于破坏大气的垂直结构。

图7 2016年12月28日-2017年1月10日焦作市逐3 h风向风速时序图(a)和风速时序图(b)

3.4 污染持续期间静稳指数和通风量的变化

静稳指数是根据有利于形成边界层稳定大气的气象因子建立的静态天气综合指数(SWI)，涉及冷空气的影响、湿度、风速(包括垂直、水平方向)、大气稳定度、近地层大气湍流的最大高度等因子，可以定量地表达静稳天气时大气的稳定程度，值越大，大气稳定程度越高，越不利于污染物的扩散。按最不利的气象条件计算，SWI最大值为23。本次过程中，焦作市SWI的平均值为20.1，大气稳定度高。计算结果(图8)表明，60.7%的时次SWI≥20；1月2日08时和3日08时，SWI达到其定义的最大值23，气象条件对污染天气形成及维持极为有利。静稳天气推动了焦作市严重污染天气的形成及维持。

通风量是地面到混合层顶水平风速与高度的积分，是单位时间内大气污染物可扩散的面积，可以定量表述水平方向大气的扩散稀释能力，兼具水平和垂直两个方向上的意义。通过计算(图8)，过程平均通风量为317.1 m2/s，只有1个时次通风量>1000 m2/s，17个时次的<200 m2/s，4个时次的通风量为0 m2/s，混合层高度内风力十分微弱，对污染物稀释能力极差，造成这次严重污染天气过程。

图8 2016年12月28日-2017年1月10日焦作市的静稳指数及通风量

4 结 论

(1)本次严重污染天气过程共14天，历时较长，期间出现轻雾、浓雾、强浓雾、微量降水、小雨、中雨等多种天气现象，其中4天出现能见度为0 km的强浓雾，5天出现降水，天气状况复杂。按污染物浓度及天气状况分为两个阶段：第一个阶段是12月28日到2017年1月1日22时，为污染物集聚阶段；第二个阶段为1日23时到10日，为复杂天气阶段，主要表现为大雾、阴雨天气相间。过程中2天为六级严重污染，11天为五级重度污染，1天为四级中度污染，13天污染指数在五级以上，大气一直处于高污染状态，因此这是一次复杂天气下长时间维持的重污染天气过程。

(2)AQI日变化呈单峰结构，一天中峰值出现在20时，谷值出现在08时，人类活动影响显著。

(3)f和AQI指数并非简单的线性正比关系。f<96%时，大气未达饱和，能见度一般大于500 m，适当增加湿度有利于气溶胶粒子的吸湿增长，AQI随湿度的升降而升降，相关系数为0.10。f≥96%时，大气饱和或近乎饱和时，能见度为100-500 m浓雾时，f的微小变化就可能引起AQI的剧烈变化，此时f与AQI负相关，相关系数为-0.19；能见度<100 m时，污染物湿沉降明显，AQI与时间成反比。从日变化看，雾日AQI极小值均出现在能见度小于50 m的强浓雾阶段，说明大气饱和时污染物的湿沉降作用显著。大雾阶段污染物浓度虽有所下降，但从平均状况看，污染物浓度仍然较高，一直处于五级污染，所以仅凭借雾天气的沉降作用并不能完全清除大气中的污染物。

(4)雨强在1 mm/h以下时，AQI变化平缓，数值有增有减，说明降水强度和累积降水量不大时，对污染物的洗涮作用有限，有时反而会引起气溶胶的吸湿增长；雨强在2 mm/h以上时，AQI浓度骤降，较大的降水强度对污染物的清除有利，且具有累加作用，在本地无污染源的情况下，能够较为彻底地清除污染物。雨强在1-2 mm/h时(7日4时降水量1.2 mm)，由于不能分辨是雨水的洗涮作用还是降水累积作用，在此不做讨论。

(5)污染过程持续期间，PM2.5/PM10与湿度呈负相关，相关系数为-0.27。第一阶段及污染物维持时段， PM2.5/PM10较为稳定，比值维持在一定范围内(0.6～0.8)，该时段大、小粒子同步增减；大雾时比值变小，潮湿的环境更有利于大颗粒污染物的存在；降水对大粒子的湿沉降更有利，与雨强无关，且具有累积作用。在强浓雾、浓雾时段PM10是主要污染物，其他时段PM2.5是主要污染物。

(6)焦作市上空环流平直，地面处于变性高压中。冷平流弱、风力小、逆温、湿度大、混合层高度低、无强冷空气影响是污染天气长时间维持的主要原因。静稳指数大、通风量小，是维持严重污染的原因。

(7)流场上，本次过程中焦作市处于气旋性汇合中心或渐近线附近时，有利于污染物的积累。焦作市的主导风向为东风，太行山的阻挡作用，阻碍了东风对污染物稀释。此次过程中风力微小，翻越太行山能力弱，绕流作用也有限，所以焦作市附近地形对污染物的传输稀释有极大限制。