丁 銘，鄒 強(qiáng)，郁建橋

1．江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 210036

2．蘇州市環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 蘇州 215004

蘇州是我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)非常發(fā)達(dá)的二線城市，地處北亞熱帶地區(qū)，受北方季風(fēng)影響，在冬末春初易出現(xiàn)重污染天氣。2013年3月，在江蘇范圍內(nèi)出現(xiàn)一次重污染天氣，其中，蘇州連續(xù)2 d(3月8—9日)空氣質(zhì)量達(dá)到中度污染水平，PM10最高達(dá) 548 μg/m3( 小時(shí)平均質(zhì)量濃度)，PM2．5達(dá)197 μg/m3，嚴(yán)重影響人們的身體健康。因此，研究該次污染天氣形成的主要原因，對于蘇州市春季重污染天氣的監(jiān)控與防治具有重要意義［1-2］。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對大氣氣溶膠進(jìn)行了廣泛而深入的研究，Seinfeld等［3］研究美國大氣灰霾天氣減少趨勢與本地硫排放的關(guān)系;Kang等［4］分析了韓國首爾市霾天氣與酸性氣體污染物特征;Chan等［5］研究了北京、上海、廣州、深圳和香港大氣污染狀況;張予燕等［6］研究了南京市大氣細(xì)顆粒物中水溶性組分。目前，大氣氣溶膠污染研究的對象主要集中在美國、韓國等發(fā)達(dá)國家或國內(nèi)一線大城市，采用的方法多為傳統(tǒng)的濾膜法采樣技術(shù)［7-12］。

該文采用較為先進(jìn)的實(shí)時(shí)分析監(jiān)測系統(tǒng)，在線觀測大氣氣溶膠主要可溶性離子組分的小時(shí)濃度值，研究污染物化學(xué)轉(zhuǎn)化過程，分析外來浮塵高空降落對蘇州污染天氣的影響，旨在為我國大氣污染問題研究提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源

所采用的數(shù)據(jù)來自2013年春季(3月)大氣自動監(jiān)測站，監(jiān)測項(xiàng)目為 SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2．5小時(shí)質(zhì)量濃度;蘇州南門灰霾監(jiān)測站在線氣體組分及氣溶膠監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測項(xiàng)目為PM中等8種水溶性離子濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 污染物變化情況

2013年3月蘇州市6種污染物日變化情況見圖1。從圖1可以看出，在非污染期3月12—31日，6種污染物的濃度變化平緩，3月8—9日出現(xiàn)一次明顯污染過程，PM10日均質(zhì)量濃度最高達(dá)246 μg/m3，根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)范》(HJ 633—2012)評價(jià)，AQI=190，為中度污染。

圖1 3月蘇州市6種污染物日變化情況

PM10與 PM2．5隨時(shí)間變化情況見圖2，PM10小時(shí)濃度在9日夜間出現(xiàn)明顯攀升現(xiàn)象。從圖3可見，9 日18:00 至 10 日 12:00，PM2．5/PM10經(jīng)過了一次由降至升的變化過程，其中10日凌晨6:00左右比值最低(為15．3%)，說明大氣中粗顆粒物已明顯高于細(xì)顆粒物。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)推測［10-12］，可能是由外來浮塵影響所致。

圖2 PM2．5與 PM10隨時(shí)間變化情況

圖3 PM2．5/PM10隨時(shí)間變化情況

3月9—10日江蘇省內(nèi)連云港等5個(gè)城市PM10濃度變化見圖4。此次污染過程是一次自北向南的污染過程。9日傍晚前后蘇北連云港與鹽城PM10小時(shí)平均濃度出現(xiàn)異常攀升，夜間21:00質(zhì)量濃度最高(為751 μg/m3)，2 h后南京、南通和蘇州可吸入顆粒物(PM10)質(zhì)量濃度出現(xiàn)明顯上升，最高達(dá) 590 μg/m3，之后大幅下降，10 日12:00已基本降至100 μg/m3以下。

圖4 3月9—11日連云港、鹽城、蘇州、南京和南通PM10小時(shí)質(zhì)量濃度變化情況

2.2 來源分析

利用HYSPLIT后向軌跡模型(Hybird Single-Particle LagrangianIntegrted Trajectory)［13］對蘇州地區(qū)3月9日20:00大氣運(yùn)動進(jìn)行分析，蘇州市100、500、1 000 m高度氣團(tuán)均來自于華北北部與蒙古中西部，主要路徑為自蒙古、京津冀、山東、沿海到達(dá)蘇州，與在江蘇省內(nèi)沿海城市PM10小時(shí)質(zhì)量濃度變化規(guī)律基本一致，見圖5。

圖5 3月9日20:00氣團(tuán)后向軌跡示意

激光雷達(dá)消光系數(shù)和退偏系數(shù)分別見圖6、圖7。3月8日上午12:00，2 km以上退偏系數(shù)已經(jīng)較高，說明有浮塵已到達(dá)蘇州市上空，9日23:00地面消光系數(shù)增強(qiáng)，其中2 km高空的消光系數(shù)最為明顯，判斷為外來浮塵由高空降落到地面所致。

圖6 激光雷達(dá)消光系數(shù)

圖7 激光雷達(dá)退偏系數(shù)

根據(jù)日本九州大學(xué)通過 CFORS模型(Chemical weather FORecasting System)化學(xué)天氣預(yù)報(bào)數(shù)值模式運(yùn)算結(jié)果［14］，對此次沙塵輸送模式預(yù)測結(jié)果與地面監(jiān)測情況基本吻合。離子分析結(jié)果見圖8。

圖8 離子分析結(jié)果

從圖8可見，在污染時(shí)段前，由于外來浮塵氣團(tuán)的推動，導(dǎo)致顆粒物濃度增加，加之本地污染源的排放，促進(jìn)二次氣溶膠的形成，因此和濃度已急劇增加，其中質(zhì)量濃度增長較為明顯，最高達(dá)32．9 μg/m3，是非污染時(shí)段監(jiān)測質(zhì)量濃度的6倍左右。

浮塵進(jìn)入時(shí)，表現(xiàn)為 K+、Ca2+、Mg2+濃度急劇上升，最高質(zhì)量濃度分別達(dá) 2．472、1．796、0.333 μg/m3，是非污染時(shí)段監(jiān)測質(zhì)量濃度的1．5倍左右;此次污染過程，Na+與Cl－濃度也在污染前后分別出現(xiàn)了一次峰值，可能是由于污染路徑是由沿海到達(dá)蘇州所致。

圖9 3月離子濃度占比情況

3 結(jié)論

2013年3月8—9日，蘇州市持續(xù)2 d的中度污染天氣是一次外來浮塵和本地源排放共同影響而導(dǎo)致的污染過程。PM10與PM2．5小時(shí)濃度在污染過程中有明顯增加現(xiàn)象，其中PM10濃度增加更為明顯，PM2．5/PM10經(jīng)過一次由降至升變化過程，變化幅度為15．4% ～80．6%。

由于外來浮塵氣團(tuán)的推動，導(dǎo)致顆粒物濃度增加，加之本地污染源的排放，促進(jìn)二次氣溶膠的形成，是本次污染持續(xù)的重要因素之一。

此次浮塵經(jīng)過的主要路徑為自蒙古、京津冀、山東、江蘇沿海(連云港、鹽城、南通)到達(dá)蘇州。冬末春初(3月)北方浮塵天氣對江蘇地區(qū)造成影響，不僅是蘇北地區(qū)，蘇南和沿海城市也會出現(xiàn)持續(xù)污染。

在北方沙塵頻發(fā)的季節(jié)，建議做好環(huán)境質(zhì)量管理與防護(hù)措施:加強(qiáng)空氣質(zhì)量監(jiān)測，密切關(guān)注沙塵污染發(fā)生動態(tài);建立有效的沙塵天氣監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，強(qiáng)化對關(guān)鍵區(qū)域沙塵天氣預(yù)警預(yù)報(bào)與綜合防治研究，同時(shí)聯(lián)合周邊區(qū)域建立有效的區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制;應(yīng)采取嚴(yán)厲措施限制機(jī)動車尾氣排放和工業(yè)氣體排放，對建筑工地加強(qiáng)揚(yáng)塵，浮塵等管理，減少本地污染源排放，以降低外來浮塵與本地污染物混合所造成的二次污染。

［1］金琴芳，鄭怡．淺談PM2．5的防治對策建議［J］．污染防治技術(shù)，2013，26(3):88-90．

［2］鄭永杰，劉佳，田景芝，等．齊齊哈爾市春季大氣中PM2．5的污染特征分析［J］．中國環(huán)境監(jiān)測，2014，30(4):76-81．

［3］Seinfeld J． PandisS． Atmospheric chemistry and physics:From air pollution to climate change［M］．New York:John Wiley，2006．

［4］杜歡歡，成天濤．上海大氣氣溶膠化學(xué)特征及其對灰霾形成影響［D］．上海:復(fù)旦大學(xué)，2011．

［5］Chan C，Yao X．Air pollution in mega cities in China［J］．Atmospheric Environment，2008，42(1):1-42．

［6］張予燕，任蘭，孫娟，等．南京大氣細(xì)顆粒物中水溶性組分的污染特征［J］．中國環(huán)境監(jiān)測，2013，29(4):25-27．

［7］袁超．香港PM2．5水溶性離子的在線監(jiān)測儀器評估及理化特征分析［D］．山東:山東大學(xué)，2012．

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［14］國立環(huán)境研究所．東アジア域の黃砂·大気汚染物質(zhì)分布予測．http://www-cfors．nies．go．jp/～ cforl/．2013-03-09/2013-03-10．