浮尘天气过程对四川省空气质量的影响

廖乾邑,曹　攀,蒋　燕,李波兰

(四川省环境监测总站，成都　610000)



浮尘天气过程对四川省空气质量的影响

廖乾邑,曹攀,蒋燕,李波兰

(四川省环境监测总站，成都610000)

利用沙尘天气年鉴资料和环境空气自动监测数据，分析沙尘天气的气象特征及传输路径和空气质量变化特征。结果显示：四川浮尘天气污染主要受来自西北方向新疆、甘肃冷空气沙尘天气影响，浮尘导致四川盆地PM10颗粒物浓度大幅增加，尤其对川东北和川南地区贡献较大。沙尘天气必然伴随北方气流动力，会导致其他气态污染物浓度有所降低。浮尘进入盆地路径一种是以经陇南入川为主，浮尘输送由北到南，经广元、绵阳、德阳、成都、乐山、雅安向南输送；另外一种经陇南、汉中以覆盖式由南向北影响城市，同时对川东北巴中、达州、南充、遂宁有一定影响。

浮尘; 过程; 空气质量; 影响

沙尘暴作为一种灾害性天气不仅对工农业生产产生严重的直接危害,而且由此形成的沙尘气溶胶通过多种途径对环境、生态、气候和人体健康等多方面造成的滞后、持续、长期的间接危害更加严重。因此,在环境问题日趋突出的今天,深入研究沙尘天气具有非常重要的意义[1]。中国学者对沙尘天气的频繁发生对颗粒物污染的影响也做了一些有益的研究[2-3]。KUO 等的研究表明，沙尘暴天气发生时，室内外空气中的PM2.5和PM10浓度都将会成倍增加，特别是室内这种增加趋势尤为显著[4]，李亮等研究了2005-2010年沙尘天气影响我国城市环境空气质量分析[5]。目前对四川盆地空气质量的影响还较为鲜见，为此本文研究了浮尘对四川省空气质量的影响和特征。

1　资料与方法

对2013-2015 四川省环境空气自动网络监测PM10、SO2、NO2、CO、O3发布数据进行分析统计。

2　四川盆地受沙尘影响总体情况

四川盆地处于我国西北甘肃、宁夏等主要沙源地的下游，盆地北部虽有秦岭等山脉的阻隔，集中、持续、严重的沙尘天气较少发生，但受春秋两季冷空气影响，北方沙尘翻越秦岭后进入四川盆地，形成了严重区域性浮尘天气。我省的浮尘天气发生时间主要集中在春、秋季，集中出现在春季三、四月份，尤以三月初最为严重，浮尘对我省大气中PM10贡献尤为明显。经统计2013年浮尘对全年PM10贡献约为4.82 μg/m3、2014年约为1.00 μg/m3，2015年约为0.56 μg/m3。2013-2015年，四川省共经历14次月共计40余天不同规模的、对空气质量有影响的浮尘天气，受浮尘影响期间成都市PM10最大日均浓度达1029 μg/m3。

表1　2013-2015年四川省浮尘天气过程统计表

3　典型浮尘特征分析

3.12013年浮尘期间四川省环境空气质量PM10的影响

四次浮尘天气污染期间，广元、内江、自贡、成都、南充、巴中、资阳、眉山、宜宾、德阳、江油、绵阳、遂宁13个城市PM10颗粒物浓度较2012年同期变化最为显著，成都、自贡、德阳、广元、遂宁、内江、绵阳、乐山、眉山污染期间超标天数同比2012年增加相对较多，盆地内川北、成都平原及川中地区受浮尘天气影响较大。

浮尘期间全省PM10颗粒物日均值浓度较2012年大幅度增加，平均增加142%，增加范围在34%～445%之间。第一次浮尘天气期间PM10颗粒物日均值浓度在3月2日达到峰值，为125 μg/m3；第二次浮尘天气期间PM10颗粒物日均值浓度在3月7日达到峰值，为146 μg/m3；第三次浮尘天气期间PM10颗粒物日均值浓度在3月11日达到峰值，为349 μg/m3；第四次浮尘天气期间PM10颗粒物日均值浓度在3月14日达到峰值，为234 μg/m3。成都市浮尘期间最大PM10日均浓度达到1029 μg/m3，PM2.5/PM10比例接近30%，以粗颗粒物为主。

对农村和背景区域的影响：

四次浮尘天气影响期间，农村(区域)站和背景站也监测到不同程度的污染影响，川中、川北的农村(区域)站和九寨沟背景站所受影响明显。其中，农村(区域)监测点PM10月均浓度较去年同期升高34%，背景站空气PM10月均浓度也较去年同期升高99%。

3.2盆地内浮尘传输路径

四川省浮尘天气污染主要受来自西北方向新疆、甘肃沙尘天气影响，北方干冷空气携带沙尘进入四川盆地并沿盆地内输送通道推进，主要影响相邻城市间存在1～2 h滞后。进入盆地路径一种是以经陇南入川为主要路径，盆地内浮尘输送由北到南，经广元、绵阳、德阳、成都、乐山、雅安向南输送，但盆地内龙泉山脉对入川气流的分支和阻隔作用，浮尘对资阳及川南区域内江、自贡、泸州、宜宾的影响较小；另外一种经陇南、汉中以覆盖式影响由南向北影响城市，同时对川东北巴中、达州、南充、遂宁有一定影响。

2013年四次连续浮尘天气是四川盆地近两年来遭受的北方沙尘带来的持续时间最长、影响范围最广、污染程度最严重的输入性浮尘天气过程，共持续19天，分为四次过程。盆地内沙尘输送由北到南，相邻城市间存在1～2 h滞后，浮尘天气期间部分城市颗粒物小时浓度变化情况如图1所示。我省浮尘天气污染主要受来自西北方向新疆、甘肃冷空气沙尘天气影响，冷空气携带沙尘进入四川盆地并沿盆地内输送通道推进，2013年盆地四次浮尘天气过程沙尘输送路径示意图如图2所示。

图1　2013年第三次浮尘天气相关城市PM10变化序列图

图2　2013年盆地四次浮尘天气过程浮尘输送路径示意图

3.3浮尘期间其他污染物的影响

沙尘天气必然伴随北方气流动力，虽然携带PM10增加了盆地的PM10浓度，但由于气流冲击，对盆地内部静稳状态会产生一定扰动，反而因沙尘天气发生时大风过境的气象影响，有利于其他气态污染物的扩散，使盆地气态污染物浓度有所降低。以2015年春季3月3-4日发生的浮尘为例，此次浮尘影响主要城市有广元、巴中、绵阳、德阳、眉山、成都、眉山、遂宁、广安、资阳、乐山、雅安。气态污染物二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳在浮尘期间的日均浓度基本低于浮尘前一天的日均值浓度，其中二氧化硫降低幅度0～46%，二氧化氮降低幅度0～23%，一氧化碳降低幅度0～29%，少数部分城市(遂宁广安、资阳、乐山)气态污染物浓度存在略微升高，分析原因可能受局地短时间的污染影响造成。

图3　浮尘前一天、浮尘期间SO2日均浓度比较

图4　浮尘前一天、浮尘期间NO2日均浓度比较

图5　浮尘前一天、浮尘期间PM10日均浓度比较

图6　浮尘前一天、浮尘期间PM2.5日均浓度比较

图7　浮尘前一天、浮尘期间CO日均浓度比较

4　结论及建议

(1)四川浮尘天气污染主要受来自西北方向新疆、甘肃冷空气沙尘天气影响，冷空气携带沙尘进入四川盆地并沿盆地内输送通道推进影响四川省各城市空气质量。

(2)浮尘导致四川盆地PM10颗粒物浓度大幅增加，2013-2015年期间，浮尘对川东北城市PM10年均浓度贡献为 2.6 μg/m3，对川西城市PM10年均浓度贡献为3.5 μg/m3，川南区域城市PM10日均浓度对年均浓度贡献为2.2 μg/m3，川中城市PM10日均浓度对年均浓度贡献为1.4 μg/m3。

(3)沙尘天气必然伴随北方气流动力，虽然携带PM10增加了盆地的PM10浓度，但由于气流冲击，对盆地内部常年静稳状态会产生一定扰动，反而有可能因沙尘天气发生时大风过境的影响，有利于其他气态污染物的扩散，使盆地气态污染物浓度有所降低．以2015年浮尘影响为例，期间二氧化硫降低幅度0～46%，二氧化氮降低幅度0～23%，一氧化碳降低幅度0～29%。

(4)浮尘的监测和预测工作已成为环境空气质量研究和业务服务的重要组成部分。建立浮尘天气历史数据库、浮尘天气动态监测、浮尘天气模型、浮尘数值预报和浮尘天气预警模块，组成开发和建立沙尘数值预报模式和常规天气学预报方法,对提高沙尘天气客观定量的预报水平和预警服务能力,对预防和减轻沙尘暴造成的损失,具有重大意义。

[1]冯鑫媛,王式功，杨德保.近几年沙尘天气对中国北方环保重点城市可吸入颗粒物污染的影响[J]中国沙漠.2011,31(3):735-738.

[2]陈跃浩，高庆先，高文康，等．沙尘天气对大气环境质量影响的量化研究[J]．环境科学研究，2013，26(4):364-369．

[3]黄丽坤,王广智.王琨哈尔滨市沙尘期大气颗粒物物化特征及传输途径分析[J].中国环境科学 2014,34(8)：1920-1926.

[4]KUO H W，SHEN H Y．Indoor and outdoor PM2.5and PM10concentrations in the air during a dust storm[J].Building and Environment，2010，45:610-614.

[5]李亮,李健军,王瑞斌,等.2005-2010年沙尘天气影响我国城市环境空气质量分析[J].中国环境，2013,29(3):15-18.

Effects of Floating Dust Weather on the Air Quality of Sichuan Basin

LIAO Qian-yi,CAO Pan,JIANG Yan,LI Bo-lan

(Sichuan Environmental Monitoring Center,Sichuan Chengdu 610000,China)

The analysis of meteorological characteristics,transmission path characteristics,change characteristics of air quality of dust weather were done using dust weather yearbooks and automatic ambient air monitoring data.The results showed that dust weather of Sichuan was mainly affected by the cold dust weather from northwest in Xinjiang and Gansu.Dust led a substantial increase to PM10concentration of Sichuan,especially in northeastern and southern Sichuan.Dust weather must be accompanied by north airflow power,which will lead other gaseous pollutant concentration to decrease.One path of the dust into the basin was as follow:dust enter into Sichuan from Longnan,transporting from north to south by Guangyuan,Mianyang,Deyang,Chengdu,Leshan,Ya’an.Another path was as follow:dust enter into Sichuan from Longnan and Hanzhong,overlaying many cities from south to north.Meanwhile,it had an impact on northeastern cities such as Bazhong,Dazhou,Nanchong,Suining.

floating dust;process;air quality;influence

廖乾邑(1984-)，女，四川成都，硕士，工程师，主要从事环境空气自动监测管理及预测预警。

X820.2

B

1001-9677(2016)011-0182-03