乌鲁木齐市冬季重污染天气成因分析

江宜霖

（兵团环境监测中心站，新疆乌鲁木齐830011）

乌鲁木齐市冬季重污染天气成因分析

江宜霖

（兵团环境监测中心站，新疆乌鲁木齐830011）

城市经济的高速增长引发的大气环境污染问题，已经受到社会各界的广泛关注。改善大气环境质量已经成为我国大气污染防治工作的一项主要内容。而做好大气污染防治工作，首先就要对大气主要污染物的污染特征进行调查和分析。随着城市化进程的加快，乌鲁木齐市大气污染程度日益严重，成为市民普遍关注的和亟待解决的问题。本文详细分析了乌鲁木齐市自然地理环境、污染源分布情况和重污染天气成因，针对乌鲁木齐市大气污染存在的主要问题，从能源结构、环境容量、污染控制、低矮面源、城市管理、绿色交通、联防联控和部门联动等方面提出相应的大气污染防治对策。

乌鲁木齐；冬季；重污染；天气；成因分析

改革开放30多年来，随着我国经济持续高速发展，工业化和城市化进程不断加速，城市和城市群区域大气污染日趋严重，其中天山北麓的乌鲁木齐市大气污染恶化程度可谓领先于全国。1999年，乌鲁木齐就成为世界上大气污染最为严重十座城市之一，2011年世界卫生组织公布的全球1083个城市的空气质量排名中，乌鲁木齐名列1053名，全国倒数第3，恶劣的大气环境质量已严重危害到当地人民的身体健康[1－3]。本文分析了乌鲁木齐市自然地理因素、2015年冬季污染源分布情况及重污染天气成因，提出了相应的大气污染防治对策。

1 自然地理因素

1.1 地理位置及地形地貌

乌鲁木齐市区三面环山，北部平原开阔，形成东南高而窄，西北低而阔的喇叭口形的狭谷地带。辖区地势由东南向西北降低，地势起伏悬殊，坡降落差大。围绕乌鲁木齐市中心城区，北面为米东区，西南方向为水西沟城镇组群；东南面为达坂城城镇组群。乌鲁木齐市南部地区（乌鲁木齐县附近）地形高程为1700m左右，与北部米东区相比，地形高差约为1100m，南北地势悬殊。乌鲁木齐市冬季混合层厚度平均为500m左右，污染物随气团爬坡后仍无法冲破上部逆温层而堆积或下沉，也会引发较重的空气污染。另一方面，由于乌鲁木齐市南部与北部地区的地形高差较大，冬季北部地区吹偏北风时，气流在爬坡过程中水汽凝结，在稳定层结下易形成雾霾天气，加重空气污染。乌鲁木齐市独特的地形条件导致大气扩散条件差、污染物易累积。

1.2 气象条件

1.2.1 风场

全年主导风向是西北风，静风频率冬季最高为16%。全年东南风平均风速最大，西风平均风速最小。白天一般吹北风（谷风），夜晚吹南风（山风）。冬季北部地区主要盛行西北偏北风，中部地区盛行偏西风，而南部地区盛行偏南风，因此在中部地区形成2个辐合型流场。

1.2.2 大气稳定度和混合层高度

冬季F类（稳定层结）稳定度出现频率高，在35%以上，大气层结及不利于大气污染物的垂直扩散，造成污染物累积。冬季混合层平均高度不足500m，污染物垂直方向扩散范围小，由于南北地形高差约为1100m，污染物随气团爬坡后仍很难冲破上部逆温层。

2 污染源分布情况

2.1 工业污染物排放的空间分布

乌鲁木齐全社会综合能源消费量为3000万t标准煤左右，规模以上工业综合能源消费量占全市能源消费总量的60%以上。工业污染物SO2排放量较大的企业主要集中分布在米东区和经济技术开发区（头屯河区），NOx排放量较大的企业主要分布在米东区、天山区和头屯河区，烟（粉）尘排放量较大的企业主要分布于米东区和达坂城区。

2.2 机动车

2015年全市机动车保有量已突破84万辆，机动车尾气排放污染不断增加。单位道路里程的机动车拥有量已达到330辆/km，高于东部发达城市，高峰时段主干道车流量近4000多辆/h，干道平均车速仅17km/h，与一线大城市的交通拥堵程度相当。

2.3 低矮面源污染情况

米东区及其他区县城乡结合部原煤散烧问题突出，低矮面源污染情况严重。天山区、沙依巴克区、高新区（新市区）、水磨沟区4个中心城区“城中村”约6.24万户人，人口约20余万人，年燃煤量基本维持在30万t吨左右。虽然民用散烧煤占全市耗煤量的比例不大，但由于生活燃煤排放源均为低矮面源，没有任何污染治理设施，且分布较为分散，对大气污染物环境浓度的贡献不容忽视。

2.4 周边区域污染贡献情况

据研究，区域来源对乌鲁木齐市全年PM2.5浓度平均贡献为12%，各季节的区域来源贡献范围为10%～15%，其中春季PM2.5区域来源最为突出，达到15%[4－6]。阜康、昌吉、五家渠等周边区域的工业发展对乌鲁木齐市环境空气质量的影响不容忽视，需要切实推进区域大气污染联防联控。

3 2015年冬季重污染天气成因

静稳天气不利污染物扩散。2015年冬（即2015年11月至2016年2月），首府乌鲁木齐冷空气势力弱而少，气温偏高，降水量大但日数少，逆温深厚且混合层低，风速小，相对湿度大，雾日数异常偏多，造成污染物浓度累积上升，引发能见度下降。

3.1 冷空气势力弱频次少，气温偏高

自2015年11月17日至2016年2月，乌鲁木齐较明显的冷空气活动仅5次，远少于同时期平均8～10次的较明显冷空气活动，2015年冬气温偏高1.3℃。

3.2 降水量大但有效降水少，相对湿度大

2015年冬（121d）城区累积降水量102.6mm，较历年同期（59.7mm）偏多70%，但时间分布不均，≥1mm的有效降水（对于空气污染物能起到清除和清刷作用）日数仅18d，且出现降水时间间隔较长；2月份降水量仅6.2mm，较历年同期（12.2mm）偏少近50%。采暖时段降水量大，致使近地面空气相对湿度增大，2015年冬各月相对湿度在75%～83%之间，大于历年同期均值和2014年冬的各月值。

3.3 逆温层深厚，混合层高度偏低

入冬后，城区逆温层厚度时常超过1000m，且地面至逆温层顶的气温变化幅度大都在10℃左右，表明冬季逆温深厚，强度大。2015年冬季最大混合层平均高度为411m，其中仅5d大于900m，有3d仅50m。2015年12月和2016年1月的平均最大混合层高度分别为400m和348m，均比历年同月平均最大混合层高度低。

3.4 风速小

2015年冬各月平均风速在1.3～1.5m/s，均小于历年同期平均值（1.5～1.8m/s），除12月外均小于2014年冬各月值（1.3～1.9m/s）。

3.5 焚风（东南风）影响

在静稳天气情形下，整个北疆地区都被强大的蒙古高压控制，由于乌鲁木齐所处地理位置，时常遭受来自中天山峡谷的焚风（东南风）的袭扰，这股焚风气流进入市区南郊时遭遇准噶尔盆地的冷湖，分为上下2层，低层焚风气流与市区山谷风作用，导致市区昼夜维持辐合状态；上层焚风气流穿越城市上空，促使逆温增强，抑制了混合层高度的发展，由此可导致乌鲁木齐重污染事件的发生。

4 大气污染防治对策

上述分析表明，乌鲁木齐市大气污染的成因有地形和气象条件等自然因素，也有社会经济发展、污染源排放及控制等人为因素。从近年来大气污染成因分析及颗粒物来源解析研究结论可以看出，乌鲁木齐市大气污染呈现以细颗粒物污染为主、粗颗粒物污染仍然严重，氮氧化物污染突出，且颗粒物来源复杂多样。通过“煤改气”等减煤措施后，煤烟尘贡献比例明显下降，大气污染由煤烟型污染向复合型污染转变的趋势更加突出，开放源、二次盐类、机动车尘等已成为乌鲁木齐市空气颗粒物的主要来源[6]，由此提出以对策措施：

4.1 继续优化能源结构，实施煤炭消费总量控制

根据节能指标和环境保护目标，结合电力、冶金、建材、化工等高耗能行业的发展规划，合理制定煤炭消费的总量控制目标，实施煤炭消费的总量控制。在确保电力行业大气污染物排放得到有效控制的前提下，优化煤炭消费结构，重视煤炭消费进一步向燃烧效率高、治污水平先进的电力行业集中，发展高效、洁净的超临界发电技术，限制非电力行业及生活煤炭消费，加强其污染治理。深化产业结构调整，加强第二产业能耗的控制与管理，大幅提高能源利用效率，全面推进煤炭清洁利用。

4.2 以环境容量优化产业发展模式，推进大气环境分区管控

确定全市七区一县的大气环境容量，制定相应的调控对策，根据各区的容量情况调整产业结构，优化工业空间布局。解析大气环境系统格局，按照大气污染源头敏感性、大气污染集聚脆弱性，以及受体的重要性，分别识别污染物聚集敏感区、源头布局敏感区和受体敏感区，确定大气环境管控红线，制定相应的管控红线保护措施。

4.3 全面提高污染控制水平

制定乌鲁木齐市重点行业大气污染治理的最佳可行技术导则和规范，逐步建立完善大气污染控制的地方标准体系。全面提高大气污染重点行业的排放绩效水平和治污能力。深化工业污染治理，全面开展工艺废气污染控制。加大“煤改气”燃气锅炉监管，按照新的排放标准对燃气锅炉房的建设进行规范，特别是烟囱建设高度等进行环境影响评估，参照大气污染物排放情况对无法达标排放的锅炉进行改造。

4.4 彻底治理乌鲁木齐市及周边地区低矮面源污染

乌鲁木齐市生活煤炭消耗（指居民土炉采暖及烹饪等）主要来源于市内四区城中村。生活燃煤排放源均为低矮面源，没有任何污染治理设施，且分布较为分散，对大气污染物环境浓度的贡献不容忽视。建议对乌鲁木齐市及周边地区的企业面源及民用燃煤面源进行彻底治理。建立监督处罚机制，对供热管网覆盖区域的低矮燃煤面源排放加大处罚力度。制定经济鼓励政策，对供热管网无法覆盖区域的低矮燃煤面源，全部实行电能或其他清洁能源替代。

4.5 提升城市环境管理水平

按照“全天候保洁，横断面管理”的要求，全面加强道路的保洁工作。提高城乡结合部、堆场周边、渣土运输沿线道路保洁标准。加强散装物料运输车辆的监督管理，所有散装物料运输车辆必须进行全封闭改装，所有散装物料实现密闭运输，严禁未采取密闭措施的散装物料运输车辆进入市区。规范管理无组织排放行为。严禁露天焚烧秸秆、落叶、枯草等造成空气污染的物质。关闭、搬迁中心城区内的所有混凝土搅拌站、沥青加热站，临时土方开挖必须有效覆盖，及时回填并同步硬化。加强城市道路两侧绿化，减少裸露地面，对裸露地面实行无缝隙全绿化或全硬化处理。规范辖区内公共场所露天烧烤行为，引导至室内进行，所有餐饮单位必须安装高效油烟净化设施，油烟净化稳定排放达标率100%。

4.6 优化交通出行结构，建立环保智能交通监管系统

进一步优化交通出行结构，加快公共交通建设，优化公交线网，推进轨道交通建设。建立环保智能交通监管系统。利用公安交管智能交通指挥中心的监管框架体系，建设机动车环保限行管理系统，根据机动车排气检验结果，建立含有黄绿标、机动车牌照信息的环保电子档案，通过智能交通系统实施黄标车的限行管理。建立运渣车、环卫车等特种机动车身份视频识别和定位系统，对其运营路线进行智能监管，有效防止道路扬尘污染。建设道路机动车排气污染监测和预警系统，根据道路拥堵和空气污染状况，引导机动车流向，缓解城市空气污染。

4.7 切实推进区域污染联防联控

加强乌鲁木齐市和昌吉州及兵团第六师、第十二师在环境管理方面的协调，形成区域统筹、区域联动的环境管理机制，实施乌鲁木齐区域大气污染联防联控。在联防联控区域内，建立由乌鲁木齐市大气污染治理领导小组牵头，自治区发改委、经信委、环保厅、气象局以及兵团有关部门参加的污染物排放会审制度，对乌鲁木齐市、昌吉市、阜康市、第六师、第十二师等区域，实行统一的产业布局规划和统一的排放标准，严格控制污染项目落地。

4.8 建立完善多部门联动机制，加强污染源监督管理

建立多部门联合执法制度，强化环境执法监察力度，对于环保信用差、未通过清洁生产审核、污染源未达标排放或排放绩效高于限值、或治污设施不符合环保部门要求，未按期完成限期治理任务的现有企业，通过限电、限水、限热（汽）、限贷等手段加大处罚力度。实行环境污染有奖举报制度，鼓励公众参与依法有序监督大气污染防治工作。对于重点污染源全部安装在线监测装置，制定在线监测系统运行考核技术规范，确保数据真实有效。

[1]赵克蕾，刘新春，陆辉，等.乌鲁木齐冬季大气细颗粒物水溶性离子特征及来源[J].中国沙漠，2015，35（3）：707-714.

[2]韩茜，魏文寿，刘新春，等.乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0浓度及分布变化特征[J].沙漠与绿洲气象，2015（1）：32-38.

[3]亚力昆江·吐尔逊，迪丽努尔·塔力甫，阿布力孜·伊米提，等.乌鲁木齐市可吸入颗粒物水溶性离子特征及来源解析[J].中国环境监测，2012，28（1）：72-77.

[4]王敬，毕晓辉，冯银厂，等.乌鲁木齐市重污染期间PM2.5污染特征与来源解析[J].环境科学研究，2014，27（2）：113-119.

[5]梁琼，尹辉，牟书勇，等.乌鲁木齐市采暖期大气PM2.5特征分析[J].干旱区研究，2015，32（3）：543-550.

[6]亚力昆江·吐尔逊.乌鲁木齐市大气颗粒物化学特征的初探[D].新疆大学，2010.

2016—06—25