太原市2019年典型大气重污染过程分析

张驰文

(山西省太原生态环境监测中心，山西 太原 030002)

太原市位于山西省中部，东、西、北三面环山，产业结构和工业布局仍存在较大不足，受特殊的地形条件和产业布局影响，太原市秋冬季节重污染天气频发[1]。近年来，随着经济的快速发展，大气重污染日益引起重视，且污染特征产生较大变化，在传统煤烟型污染未得到彻底解决的情况下，叠加以细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)为代表的区域性、复合型大气污染，环境空气质量形势异常严峻。SO2浓度近年来虽有较大幅度下降，但同比周边其他城市仍属落后位次，秋冬季PM2.5污染问题依然突出，空气质量排名在全国169个重点城市排名靠后。

空气质量问题在一定程度制约了社会经济的可持续发展，威胁人民群众身体健康[2]，因此大气重污染特征及成因分析尤为重要。2017年，太原市被列入京津冀及周边区域2+26污染传输通道城市重点防控区域，我市还需进一步加大工作力度，全面推进大气环境空气质量持续改善。

1 数据来源及分析方法

本文分析的重污染时段为2019年12月6日至9日，采用的空气质量监测数据来源于太原市9个国控空气质量监测站点，9个站点分别为上兰、尖草坪、南寨、桃园、巨轮、坞城、小店、金胜、晋源，其中上兰为清洁对照点(表1、图1)。PM2.5污染空间分布图采用太原市微观站点监测数据；PM2.5组分及源解析数据取自太原市桃园点位大气环境综合观测研究站。

图1 太原市空气质量自动监测点位分布图

表1 太原市各区空气质量自动监测点位分布

2 结果及讨论

2.1 污染现状

2019年12月6日至9日，太原市经历了一次持续性的重污染过程，3天轻度污染，1天中度污染(见第215页表2)。AQI范围为102～153，首要污染物均为PM2.5。从PM2.5的空间分布来看(第215页图2)，12月6日太原市PM2.5的质量浓度大体呈现轻度污染水平，南部小店区和北部尖草坪区部分区域已达Ⅳ级中度污染，呈现“两头重，中间轻”的污染形势，7日南部污染加重，达重度污染程度，8日南部区域污染程度持续重于北部区域。9日大部分点位污染级别降至二级良水平，南部部分区域为Ⅲ级轻度污染。10日起，受明显冷空气影响，污染物扩散条件明显转好，整个重污染过程结束，我市大气质量明显改善。

表2 12月6日至10日AQI和主要污染物

图2 2019年12月6日至10日PM2.5空间分布图

2.2 AQI及六项污染物浓度逐时变化

图3为污染过程中6项污染物小时浓度和AQI小时变化趋势图，从6项污染指标的质量浓度来看，除O3外各项污染物浓度变化与AQI的变化趋势基本一致。8日12时，PM10、PM2.5、SO2和CO均与AQI同步达到本次污染的峰值，小时质量浓度值分别为311 μg/m3、204 μg/m3、100 μg/m3和2.4 mg/m3，AQI达254，重度污染持续4 h，NO2于7日19时提早达到峰值，小时质量浓度值为111 μg/m3。9日9时之后受偏西风影响，污染物扩散条件转好，污染物浓度急剧下降，自9日13时起，市区空气质量基本维持在Ⅱ级良水平，此次污染过程结束。

图3 2019年12月6日至10日AQI及污染物小时变化曲线

3 污染成因分析

3.1 气象因素分析

气象因素对于污染物的扩散和积累起决定性作用[3]。12月6日，太原市处于弱气压场，天气静稳，污染物扩散条件差，有利于污染物累积；7日，近地面出现逆温，地面风速小于1 m/s，不利于污染物水平和垂直扩散，污染进一步加重；8日，受低压控制，有轻雾，湿度大，有利于颗粒物的吸湿增长[4]；9日8时后有冷空气，污染物扩散条件逐渐转好；10日，受新一轮冷空气影响，有4级偏西风，污染物扩散条件明显好转。可见，造成此次污染过程主要原因是高湿度、静稳等不利气象条件。

3.2 化学组分分析

图4 PM2.5中主要组分变化情况

3.3 单颗粒在线源解析

第216页图5是重污染过程PM2.5在线源解析情况，从PM2.5随时间变化图中可以看出，此次重污染过程共包括4个污染时间段。在第1个PM2.5快速增长期，燃煤源、生物质燃烧源及扬尘源占比增加；第2个PM2.5快速增长期，主要是二次无机源和机动车尾气源占比增幅较大；第3个PM2.5快速增长期，二次无机源占比增长较为明显，增幅超过4%；第4个PM2.5快速增长期，燃煤源和工业工艺源占比大幅增加，增加值均超过10%。综合来看，整个重污染过程中，PM2.5的主要来源为二次无机源、燃煤源和机动车尾气源，占比分别为21.14%、20.81%和20.33%，三者占比之和达到PM2.5的60%以上。

图5 PM2.5在线源解析情况

4 结论

2019年12月6日至9日重污染过程分析表明，在空间分布上，此次污染呈现“两头重，中间轻”的污染形势，南部污染程度总体重于北部区域；区域逆温、静稳、高湿等持续不利气象条件是造成此次重污染的主要原因；整个污染过程中，PM2.5的主要来源为二次无机源、燃煤源和机动车尾气源。