2011-2013年济南市冬半年空气污染特征分析

李　瑞　尹承美　于丽娟　吴秀娟



2011-2013年济南市冬半年空气污染特征分析

李瑞尹承美于丽娟吴秀娟

济南市气象局

李瑞，男，高级工程师，济南市气象局，主要研究方向：天气预报、气候变化。

资助项目：1.济南市气象局气象科学技术研究项目—济南市冬半年空气污染的天气成因分析及空气质量预报模型研究（2014jnqx04）；2. 山东省气象局重点课题—济南市雾霾天气成因分析及预报预警技术研究 （2013sdqxz01）

行业曲线

本文利用2011-2013年济南市冬半年空气中SO2、NO2及PM10日均浓度值及同期气象资料，研究了济南市冬半年空气污染特征及其天气成因、空气污染物浓度与气象要素的相关性等，为济南市空气质量预报与大气污染防治提供参考，取得较好社会效益。

利用2011-2013年济南市冬半年空气中SO2、NO2及PM10日均浓度值及同期气象资料，研究了济南市冬半年空气污染特征及其天气成因、空气污染物浓度与气象要素的相关性等，为济南市空气质量预报与大气污染防治提供参考。

济南市位于泰山山脉北缘，地势南高北低，呈浅碟状构造，不利于空气流通和污染物扩散。近些年济南市随着工农业的迅速发展，交通运输工具的猛增，加之民用采暖燃煤，排入大气中的烟尘和废气不断增加，使冬半年空气污染日益严重，直接影响到人们的生产生活和身体健康。济南市高度重视大气污染防治工作，2012年，市委、市政府出台《关于建设生态济南的决定》，市政府印发《济南市环境保护“十二五”规划》、《济南市生态市建设“十二五”期间重点工作和任务分工》，对大气污染防治工作提出明确要求。因此，很有必要研究济南市冬半年空气污染的特征及天气成因，这对于济南市积极应对冬半年频发的重污染天气及大气污染防治具有重要作用。

济南市冬半年空气污染特征分析

图1为2011-2013年济南市冬半年（11月至次年2月）各空气污染物浓度逐月平均值。由图1可以看出，SO2、NO2及PM10浓度值11月平均分别为0.075mg/m3、0.056 mg/m3及0.112 mg/m3；12月平均分别为0.113mg/m3、0.064 mg/m3及0.147 mg/m3；1月平均分别为0.151mg/ m3、0.072 mg/m3及0.244 mg/m3；2月 平 均 分 别 为0.095mg/m3、0.043 mg/m3及0.163mg/m3。由此可知，济南市冬半年各空气污染物浓度基本上均是1月最高，2月次之，其次是12月，11月浓度最低。

根据空气污染指数（API）分级标准（国家环境空气质量标准（GB3095-1996）），本文对济南市冬半年各月空气首要污染物及空气质量等级进行了分析。

图1　2011-2013年济南市冬半年空气污染物浓度逐月演变

11月首要污染物为SO2的天数占3.3%，为PM10 占96.7%；12月首要污染物为SO2的天数占10.9%，为PM10占89.1%；1月每日首要污染物均为PM10；2月首要污染物为SO2的天数占3.5%，为PM10占96.5%。冬半年各月NO2为首要污染物的天数为0。由此可见，济南市冬半年空气首要污染物主要是PM10。PM10的来源可分为本地来源和沙尘暴等气象条件影响下的外地输送来源。本地来源主要包括工矿企业烟囱尾气尘、机动车尾气尘、路面扬尘、土壤风沙尘以及建筑施工工地水泥尘和钢铁尘等。此外，环境空气中的硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机物也可与空气中的其他化合物相互作用形成细粒子。由于PM10在空气中停留时间较长，对人体健康以及大气能见度均有较大影响，故应引起足够重视。

由各大气污染物逐月空气质量等级天数占比可以看出，对于SO2，11月、12月及2月为良的天数占大多数即占66.7%～71.8%；1月优、良好及轻微污染天数分别占21.3%、37.7%及41.0%；各月无轻度污染以上天数。对于NO2，各月为优和良的天数占绝大多数即占80.3%～100%；各月无轻度污染以上天数。对于PM10，11月、12月及2月为良天数占大多数即占56.5%～70%；1月污染最重，无等级为优的天数出现，良、轻微污染、轻度污染、中度污染、中度重污染及重度污染的天数分别占41.0%、18.0%、14.8%、11.5%、1.6% 及13.1%。总的来看，冬半年各月NO2空气质量等级最好，其次是SO2，PM10空气质量等级最差。

表1　2011-2013年济南市冬半年空气污染物浓度与气象要素的相关

济南市冬半年空气污染物浓度与气象要素的相关性分析

由2011-2013年济南市冬半年空气污染物日均浓度与日气象要素的相关（表1）可以看出，SO2日均浓度与日平均气压、日平均相对湿度、日总云量、逆温厚度及逆温强度呈正相关，而与日最高气温、日最低气温、日平均气温、日平均风速、日最大风速、日极大风速及能见度呈负相关；NO2日均浓度与日平均气压、日最低气温、日平均相对湿度、日总云量、逆温厚度及逆温强度呈正相关，而与日最高气温、日平均气温、日平均风速、日最大风速、日极大风速及能见度呈负相关；PM10日均浓度与日平均相对湿度、日总云量、逆温厚度及逆温强度呈正相关，而与日平均气压、日最高气温、日最低气温、日平均气温、日平均风速、日最大风速、日极大风速及能见度呈负相关。总的来看，SO2、NO2及PM10日均浓度均与日平均相对湿度、日总云量、逆温厚度呈显著正相关，而与日平均风速、日最大风速、日极大风速及能见度呈显著负相关，可见，日平均相对湿度、日总云量、逆温厚度、日平均风速、日最大风速、日极大风速及能见度与大气污染物浓度关系密切，对大气污染物浓度有较大影响。

济南市冬半年空气重污染的天气成因分析

研究表明，在污染源相对稳定的条件下，气象条件是影响空气质量的重要因素。在不同的气象条件下，同一污染源造成的地面污染物浓度可相差几十倍乃至几百倍。空气重污染发生与气象条件密切相关。本文对2011-2013年济南市冬半年出现的7场重污染过程的天气形势进行分析，总结出其共性特征：500Hpa、700 Hpa高空天气图上环流平直或为弱脊，温度平流较弱；850Hpa上为弱脊或反气旋环流，温度平流弱或有暖脊。地面天气图上，济南处于高压底部、高压后部、均压场或低压内，气压场较弱，风速较小，常有雾或霾。从探空资料分析济南上空存在较强逆温。综合上述分析，天气形势较稳定，不利于大气污染物的稀释和扩散，由此出现重污染天气。

结语

（1）2011-2013年济南市冬半年SO2、NO2及PM10浓度基本上均是1月最高，2月次之，其次是12月，11月浓度最低。济南市冬半年空气首要污染物主要是PM10。冬半年各月NO2空气质量等级最好，其次是SO2，PM10空气质量等级最差。

（2）SO2、NO2及PM10日均浓度均与日平均相对湿度、日总云量、逆温厚度呈显著正相关，而与日平均风速、日最大风速、日极大风速及能见度呈显著负相关。

（3）济南市冬半年重污染过程天气形势的共性特征：500Hpa、700 Hpa高空天气图上环流平直或为弱脊，温度平流较弱；850Hpa上为弱脊或反气旋环流，温度平流弱或有暖脊。地面天气图上，济南处于高压底部、高压后部、均压场或低压内，气压场较弱，风速较小，常有雾或霾。从探空资料分析济南上空存在较强逆温。综合上述分析，天气形势较稳定，不利于大气污染物的稀释和扩散，由此出现重污染天气。

DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.13.032