镇江市一次典型污染过程PM2.5组分特征及来源解析

贺 健,刘 晔

(1.江苏省丹阳市环境监测站，江苏 丹阳 212300;2.江苏省镇江环境监测中心，江苏 镇江 2120007)

1 引言

我国在秋冬季节以细颗粒物(PM2.5)为主的大气重污染天气时有发生，其对大气能见度[1～3]、人体健康[4～6]及全球气候变化均有较严重的影响[7,8]。霾主要由悬浮颗粒物组成，研究发现，霾过程中大气细颗粒物具有比粗颗粒更强的消光性，PM2.5质量浓度被认为是造成大气能见度下降的主因[9～15]。

长江三角洲地区是中国东部沿海经济最发达和人口最密集的地区，污染天气在该地区频发，镇江市位于江苏西南部长三角区域，亟需深入研究大气重污染过程中PM2.5的污染特征及其来源。本文中选取2020 年12 月11～13 日镇江市出现的一次持续性霾过程为研究对象，通过分析污染过程地面气象要素、污染过程时间演变、空间分布、来源解析，探讨对持续性重污染天气过程的影响机制的理解，为政府和相关部门制定大气污染决策提供理论依据。

2 数据来源与方法

2.1 监测点位

以镇江市主城区为研究对象，所用到的观测资料包括气象数据和空气污染物浓度数据，其中气象资料均来自镇江市气象站，空气质量资料来自新区办事处、疾控中心、环境监测中心、丹徒监测站4个国控空气自动站，点位示意图见图1。

图1 镇江市国控空气自动监测点位分布

2.2 分析仪器

采用美国热电5030i振荡天平法颗粒物测定仪对PM2.5、PM10进行测定，二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧硫测定仪分别为澳大利亚Ecotech公司serinus50、serinus40、serinus30、serinus10等进行连续在线观测。气象参数(温度、相对湿度、气压、风速、风向)通过自动气象观测站进行连续观测。

3 结果与讨论

3.1 气象条件

12月11日开始，镇江市受持续的均压场控制及西北风影响，气象条件趋于静稳，镇江市由轻度污染持续恶化至中度污染。12月12日08时镇江市处于冷高压外围，等压线稀疏，西北风1～2级，风力小，不利于污染物的扩散。13日08时，受西伯利亚冷高压影响，冷空气迅速向南推进，等压线密集，风力逐渐增大，北风达4 m/s，有利于污染物的扩散，到14日，12日的雾霾过程逐渐被清除，空气质量由中度污染迅速转好，回归良好水平，此次污染过程结束。

此次污染过程期间，镇江市出现霾天气，静稳天气的出现严重阻碍了空气的水平输送和垂直扩散，气象条件表现为高湿，有利于颗粒物吸湿增长，加重污染形式，空气中的污染物不易向外扩散，造成集聚效应，致使污染越来越重。

3.2 时间演变

图2 镇江市2020年12月11～13日PM2.5

图3 镇江市12月11～13日和浓度及变化趋势

以及气象要素小时时间序列

3.3 空间分布

镇江市4个国控站PM2.5浓度变化曲线大体一致，其中新区办事处站点PM2.5浓度在部分时段高于其他站点，对全市的PM2.5浓度贡献最大，可能受站点周边移动源影响较大；疾控中心站点的PM2.5浓度低于其他站点。从镇江市PM2.5浓度空间分布特征可以看出，12月12日，PM2.5浓度高值主要集中在镇江市的中东部地区；12月13日，受到2 m/s以上北风的影响，镇江市南部PM2.5浓度明显高于北部地区，其中丹阳市污染最为严重，见图4。

图4 镇江市2020年12月11～13日各国控点PM2.5时间序列

3.4 来源解析

镇江市2020年12月的第一次污染过程中，PM2.5共解析出5个主要污染源，分别为：机动车尾气和工业源、扬尘源、二次源、燃煤源和生物质燃烧。其中二次源对镇江市PM2.5浓度贡献最大，占比达25%，其次为占比24%的燃煤源，机动车排放和工业源、生物质燃烧以及扬尘源贡献占比分别为21%、20%和10%，见图5。

图5 镇江市2020年12月11日～13日PM2.5源解析结果

3.5 外地传输影响

根据镇江市12月12日08时48 h后向轨迹图显示，100 m、500 m及1000 m这3个高度的气流方向基本一致，来自西北方向，见图6。长距离输送的气团分别来自陕西省南部、湖北省东部和河南省北部，经过安徽达到镇江。镇江市处在弱西北风的影响下，这些地区的污染传输叠加影响进一步加重了镇江市的污染程度，PM2.5浓度上升，空气质量进一步恶化。

图6 镇江市12月12日08时后向轨迹

4 结论

(1)12月11～12日，受持续的均压场控制及西北风影响，镇江市气象条件趋于静稳，风小静风高湿等不利扩散能力导致局地积累，不利于污染物的扩散。13日08时，冷空气迅速向南推进，风力逐渐增大，到14日雾霾过程逐渐被清除，空气质量由中度污染迅速转好，回归良好水平，此次污染过程结束。

(2)镇江市2020年12月的第一次污染过程中，PM2.5共解析出5个主要污染源，分别为：机动车尾气和工业源、扬尘源、二次源、燃煤源和生物质燃烧。其中二次源对镇江市PM2.5浓度贡献最大。镇江市4个国控站PM2.5浓度变化曲线大体一致，其中新区办事处站点PM2.5浓度在部分时段高于其他站点，对全市的PM2.5浓度贡献最大。

(3)长距离输送的外部传输气团分别来自陕西省南部、湖北省东部和河南省北部，经过安徽达到镇江。镇江市处在弱西北风的影响下，这些地区的污染传输叠加影响进一步加重了镇江市的污染程度。