宜宾市一次持续空气污染过程特征分析

冯金燕 刘文宇 陈 芳 周书华

（1 宜宾市气象局 四川宜宾 644000 2 宜宾市环境监测中心站 四川宜宾 644000）

引言

随着经济社会的迅速发展以及城市化和工业化进程的不断推进，此过程中造成大量的植被破坏，导致城市环境空气质量越来越差，大气污染日趋严重，大大影响着人们的身心健康，特别是近年来持续多发的空气污染过程已受到各级政府和市民的高度关注。近年来，宜宾市环境空气质量目标考核在全省的排名靠后，2019 年，川南地区（泸州、内江、自贡、宜宾）和成都平原大气污染防治被共同列为四川省环境保护“一号工程”，同时宜宾市改善环境空气质量列入我市环境保护的“一号工程”，环境空气质量管控形势严峻[1]。

本文利用宜宾市环境监测中心站6 个国控点（石马中学为参照点）空气质量监测数据，对宜宾主城区2019 年1 月6 日至2 月8 日这次长达34 天的空气污染过程进行分析，希望通过大气污染的时空变化特征和分布规律分析[2][3]，为宜宾主城区大气污染防治工作提供一定指导。

1 宜宾市主城区地形地貌特征

宜宾主城区建成区面积约56km2，5 个国控点分布在宜宾市主城区东南西北中五个方向（图1），东西直线距离13.5km，南北距离5.2km，宜宾主城区内有岷江、金沙江汇入长江，且有多座500-800m 山丘分布在城市内和周边，宜宾地形整体呈西南高、东北低态势，辖区内山高坡陡、江河纵横，主城区地形为河谷平原，致使局地地形地貌特殊，小尺度天气特征比较明显。

图1 宜宾主城区环境空气质量监测国控点分布

宜宾大地形受西南面低纬高原阻塞有关联。另外，北面站与中心站间隔岷江，过江又有500m 高的翠屏山，东面站的北面有东西向的条形催科山（700m高），南面有七星山阻挡，东面呈“凹”条形，特殊地形造成地面风场的特殊性，大地形上受低纬高原阻塞，城市地形上有丘陵河流影响，大气扩散差，宜宾城市冬季空气发生“大锅盖”下加“小锅盖”现象，小尺度范围的宜宾城区，污染也存在明显差异现象。

2 空气污染过程概述

本次污染过程持续34 天，以轻度污染（100

细颗粒物PM2.5 浓度日均值在污染过程中仅空气质量为良的三天处于二级标准浓度限值（75ug/m3）范围内，其余时间浓度值都超标，尤其是前期和中期出现了两个峰值区。可吸入颗粒物PM10 浓度日均值除了前期和中期两个峰值区浓度值大于二级标准浓度限值（150ug/m3）外，其余时间浓度均未超标。因此，颗粒物是造成空气污染的主要污染物，且以PM2.5为首要污染物，PM10 次之。SO2、NO2、CO、O3浓度随着时间变化有起伏但均未超过《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中二级标准浓度限值要求。

本次空气污染过程有3 个较为明显的特点：一是污染过程属近5 年来同期最严重，持续时间最长（2014 年1 月出现过类似的持续污染）；二是污染呈波段式加重、间歇性减轻转好；三是污染的局地小尺度时空变化特征显著。

3 大气污染过程特征分析

3.1 时间变化

3.1.1 日变化

本次持续污染过程分布在主城区东南西北中的5 个监测点都以轻度污染为主，AQI 变化总体趋势非常一致（图2），且与PM2.5 和PM10 的浓度变化成正比。位于市中区的市委站点AQI 值相对最低，北面站点（宜宾四中）在第一、二阶段污染较轻，在中后期却位居各站点之最，直接影响主城区空气质量。在污染初期以东面（沙坪中学）、西面（黄金嘴）和南面（市政府）站点先一步进入中度甚至达到重度污染状态，尤其是东面，污染最先加重并持续两天重度后减轻到轻度污染，该阶段对主城区空气污染的影响最大，第二阶段西面站点AQI 变化率较大，与东面和南面站点同时影响主城区的空气质量，第三阶段和第四阶段北面站点（宜宾四中）AQI 值较为突出，是主城区空气污染的主要贡献点，位于主城区的市委站点空气质量相对最好。

图2 2019年1月6日－2月8日宜宾主城区5个国控点AQI日变化

分析AQI 日均值变化率可看出，本次过程前期污染形成较快，AQI 变化率达110%，随后AQI 值逐渐下降空气质量处于轻微轻度污染状态，并于此后十天持续在轻度污染状态呈“M”型变化，出现了一次中度污染和两天良好的情况，这个过程AQI 变化率较小。中期AQI 变化呈现倒“V”型，空气污染加剧较快，空气质量从良的状态经轻度污染跃过中度污染直接达到重度污染（200

3.1.2 时变化

本次过程宜宾主城区PM2.5 和AQI 小时变化趋势极为相近，均表现为夜间高白天低，各时次的AQI平均值集中在100-150 之间，最大值出现在凌晨02时左右。凌晨02 时至09 时，PM2.5 浓度平稳降低，09时至11 时颗粒物浓度出现小幅度的增大，空气污染有一个略微加重的过程，午后至夜间（20 时）AQI 变化呈现山谷型，谷值为110，出现在16 时，傍晚至凌晨是污染物累积的过程，PM2.5 浓度值逐渐增大，直到22 时达到大值，此后至凌晨01 时，大气趋于稳定，污染物浓度基本无变化，空气质量指数平均值保持不变。

结合宜宾主城区夜间和白天AQI 平均值（表略）以及上下班高峰时段（08-09 时和18-19 时）污染情况（表1）来看，空气质量超标率夜间明显大于白天，小时变化率白天大于夜间，且最大和最小均出现在白天，说明白天空气质量的变化较为平稳，夜间污染比白天重，夜间污染累积的浓度比白天多。上班高峰期污染变化不明显，增加和降低的次数基本持平，而下班高峰期存在明显污染加重的情况，随后污染一路攀升在凌晨前后达到最大。因此在污染期间，可适当采取错班制，减少下班高峰期的污染累积。

表1 2019年1月6日至2月8日上下班高峰污染情况统计

3.2 空间变化

五个监测站点主要污染物空间差异明显（图3），PM2.5 和PM10 平均浓度值都以市中区市委站点最小，其余四个站点相互之间浓度差异不大。

图3 2019年1月6日至2月8日宜宾主城区5个国控点颗粒物浓度变化

从空间分布来看，市中区站点平均浓度相对较低，空气质量相对较好，西面和北面站点首要污染物平均浓度相对较高，PM10 平均浓度以东面站点相对较高，说明持续污染期间北面、西面和东面污染物对主城区空气污染的贡献较大，这跟宜宾主城区常年盛行西北风以及东面站点位于大幅度快速建设的临港新区有关。

4 重度污染过程AQI 及PM2.5 浓度变化

在1 月23 日到28 日，主城区空气质量出现污染加重持续重度污染的情况，空气污染经历了从轻度或是中度跃增到重度然后稍微减轻再加剧接近严重污染最后转为中度污染的过程。该过程重度污染持续三至四天，AQI 大值区集中在1 月26 日和27日，以北面站点的污染最为突出，AQI 日均值远大于其余站点，西面、南面和市中区站点AQI 日均值的变化趋势与北面站点较为一致，污染的程度与北面站点相比相对较轻，而东面站点AQI 日均值呈现山峰型变化，整个过程污染平缓加重。污染减轻的过程北面和市中区站点较快，东面、西面和南面站点相对较为缓慢。

此过程主城区各个时次PM2.5 浓度都超过环境空气二类功能区浓度限值，污染持续加重，最终在1月27 日夜间20 时和21 时达最大，浓度接近250ug/m3，空气质量一度达到严重污染状态。PM2.5 浓度变化趋势呈现多峰型，峰值分别出现在正午11 时至13 时以及夜间20 时至21 时，谷值在午后16 时至18 时以及凌晨01 时左右。PM2.5 浓度的24 小时变化呈现双峰型，峰值分别出现在正午13 时至14 时以及夜间21 时至22 时，谷值出现在17 时。夜间23 时凌晨至08 时出现平稳调整期，浓度值处于中间范围，08时过后浓度缓慢增加，到正午达到第一个峰值，午后浓度降低较快，于17 时达到谷底，随后浓度快速回升，于夜间22 时达到第二个峰值，也是一天之中的最大值，这跟夜间混合层降低导致颗粒物累积有关。

5 大气污染防治措施思考

近年来，市委市政府为改善主城区空气质量，采取系列有效措施，控制烟尘排放总量和扬尘污染力度。在34 天的持续污染过程中，宜宾市重污染天气应急指挥部办公室先后两次启动重污染天气黄色预警，预警时间共计十天。预警期间，相关单位对《宜宾市重污染天气应急预案》[4]中明确要求采取强制性减排措施的工业企业、施工工地、渣土（砂石）运输车辆等进行明察暗访，采取及时扑灭露天焚烧点、全线开通工业企业污染治理设施、积极强化在建工程的喷水防尘措施以及多台洒水车喷雾湿法作业等措施全力严控扬尘污染，同时通过人工干预手段在合适的气象条件下开展人工增雨作业冲刷扬尘以降低空气中的颗粒物浓度，各部门通力合作大气污染防治取得明显的防控效果，但与周边市州同一时间段相比空气质量仍然较差。主要原因分析，受不利气象条件影响，人为的防治措施或许在短时间内起到一定的作用，但长时间维持低风速且风速垂直梯度减小和高湿度，长期出现逆温层结、混合层高度低等气象条件，不利于空气污染物垂直和水平方向扩散，才造成本次持续空气污染过程的发生。

城市大气污染不仅取决于城市的能源结构、交通和工业排放污染物的多少，而且与大气环流背景以及当地、当时的局地气象条件有着密切的联系。减少工农业活动排放、植树造林减轻污染危害、绿色出行减少温室气体等排放等固然是大气污染防治从源头控制最有效的措施，但大气中的污染物会通过风力扩散、气流扩散和沉降等因素做迁移运动。因此，大气污染治理需要考虑区域协同控制，在主城区污染源严格管控的同时减少污染物随天气系统向宜宾主城区输送，强化外围区域大气污染治理联防，一方面是周边城市如自贡、乐山、泸州等的联防，另一方面是本市境内各区县、乡镇的大气污染治理联防。根据不同天气系统的不同路径，结合外来污染物的传输路径、触发沉降和影响机理针对性地开展区域联防。

结语

（1）本次持续空气污染的主要污染物是颗粒物，以PM2.5 为主，污染过程持续时间长，间歇性转好，污染物得不到有效扩散、稀释、清除，造成中后期不断累积加重。

（2）本次空气污染呈现夜间高白天低的现象，污染小时变化特征明显，以夜间22 时至02 时污染最为严重，午后至17 时相对较轻。下班高峰期（18-19时）存在明显污染加重的情况，随后污染一路攀升在凌晨前后达到最大。

（3）空气污染的局地地形特征明显，市中区污染相对最低，西面、北面污染相对较高，尤其是重度污染期间以北面站点污染较为突出，与主城区常年盛行西北风有密切关系。

（4）考虑在污染物排放源头控制的基础上强化外围区域大气污染协同控制，结合天气系统和外来污染物的传输路径针对性底开展联防。