重庆市冬季典型污染过程分析

刘姣姣　熊桂洪　赵洁

摘要：本文对2018年12月15-20日重庆市典型持续污染过程进行了分析。结果表明;本次污染过程受逆温、小风、大雾等区域持续不利气象扩散条件的影响，污染物持续快速累积。长时间的高湿静稳天气促进了颗粒物的二次转化和吸湿增长，使颗粒物中硝酸根、氨根等二次粒子比重增大。PM2.5最主要的来源是污染物的二次转化、移动源与生物质燃烧源。

关键词：PM2.5污染;过程分析;二次生成

中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）09-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.09.092

Analysis of typical heavy pollution event in winter in Chongqing

Liu Jiaojiao，Xiong Guihong，Zhao Jie

（Ecological and Environmental Monitoring Center of Chongqing，Chongqing 401147，China）

Abstract：This paper analyzes the typical continuous pollution process in Chongqing from December 15 to 20 in 2018. Results show that the pollution process was affected by the adverse meteorological diffusion conditions in areas. These adverse conditions caused the continuous of pollutants. A long period of high humidity and stable weather promoted the secondary transformation and hygroscopic growth of particles. The proportion of secondary particles was increased. The important sources of PM2.5 were secondary transformation of pollutants， etc.

Key words：PM2.5 pollution;process analysis;Secondary transformation

随着社会经济发展，我国城市群地区大气污染特征发生了较大变化，以PM2.5和高浓度O3为特征的大气复合污染问题逐渐凸显，颗粒物污染防治近年来一直是我国环境污染治理的核心工作之一。研究表明，PM2.5中最主要贡献成分是二次水溶性粒子，且大气湿度越高，PM2.5中二次离子组分比例越高[1，2]，PM2.5浓度污染原因主要与当地人类活动和自然环境有关[3]，与本地污染源排放以及不利的地形和气象条件等因素密切相关 [4-6]。本文利用空气自动监测站、水溶性离子等监测数据，分析了2018年12月15-20日重庆市典型长时间、高浓度污染过程中的空气质量变化特征，为大气污染防治精准施策提供技术支撑。

1 数据与方法

本文所用环境监测数据来源于重庆市主城区30个环境空气质量自动监测站点，数据为2018年12月15-20日PM2.5浓度逐时监测数据，监测仪器为先河XHPM2000E型和热电5030型，监测方法为β射线法。在线水溶性离子数据来自重庆市大气超级站，监测仪器为台湾章嘉IGAC S611型。

2 结果与讨论

2.1 污染现状

重庆市PM2.5浓度从月度变化上来看，呈现“秋冬高、春夏低”的变化特征，超标天数主要集中在1月、12月和2月。2018年12月15-20日，经历了秋冬季以来污染时间最长、污染程度较为严重的一轮持续污染过程，持续5d出现超标，其中4d为轻度污染，1d为中度污染，AQI范围为104-180，首要污染物均为PM2.5。从污染空间分布来看，主城区污染分布整体上呈现南高北低的特征，主城南面大部分测点实时空气质量均达到重度污染，其中部分测点污染相对较重，实时AQI指数达重度污染。19日夜间-20日白天，我市气象扩散条件有一定好转，但空气质量仍维持在轻度污染。颗粒物激光雷达的探测结果，进一步验证了此次污染过程，自18日午后起，颗粒物消光系数呈现显著增大趋势，颗粒物累积趋势明显。

2.2 污染气象条件分析

12月上旬以來，受降水和冷空气过程的共同影响，上旬和中旬前期的空气质量总体都维持在优良水平。15日左右以来，上一轮冷空气的影响基本结束，我市高空500hPa转为西北风，中低层为反气旋环流控制，地面处于均压场控制，天气转好，气温回升，早上有雾，气象扩散条件开始转差，PM2.5等污染物开始出现累积;18日-19日，我市各地转为阴天天气，地面热力湍流进一步减弱，近地面集中出现逆温、小风、大雾、高湿等不利气象条件，气象扩散条件进一步转差，PM2.5浓度进一步明显上升;18日夜间，主城区实时空气质量开始出现中度污染，并呈现持续累积污染态势。19日夜间-20日白天，我市扩散条件略微好转，AQI指数有所下降，但仍维持在轻度污染水平。

2.3 颗粒物化学组分分析

此次污染过程中，影响空气质量的首要污染物为PM2.5。根据水溶性化学组分实时在线监测分析显示，PM2.5水溶性组分主要以硝酸根、硫酸根、铵根等二次无机盐（SNA）为主，占比达92.1%，对PM2.5浓度贡献也超过50%;SNA主要来自SO2、NOX、NH3等气态前体物的二次转化，反映了二次复合污染较为严重的实际情况。污染时段气溶胶中水溶性离子总质量浓度（70.51±17.79）μg/m3，较清洁时段（35.15±8.74）μg/m3，增加了近1倍。气溶胶中Cl-、NH4+、NO3-、SO42-、K+在污染时段浓度较清洁时段分别高出1.17、0.96、0.89、1.24、0.81倍，其中Cl-、K+都是指征燃烧的示踪物，说明污染时段存在燃烧行为;而二次生成产物NH4+、NO3-、SO42-的浓度增长较大，且一次排放物Ca2+、Mg2+离子浓度变化不大，说明此次污染过程中，受持续静稳和高湿天气的影响，颗粒物的二次生成转化作用较为明显。另外，NO3-/ SO42-比值可反映移动源与固定源对PM2.5浓度贡献的相对占比，污染过程中NO3-/ SO42-比值远高于1，反映了移动源对PM2.5污染的贡献。所以本次污染PM2.5最主要的来源是污染物的二次转化、移动源与生物质燃烧源。

2.4 后向轨迹分析

利用美国NOAA的Hysplit后向轨迹模式，模拟污染时段到达重庆市城区过去48h的气团轨迹路线。48h内，气团轨迹来自偏东偏北方向，途径垫江、涪陵、长寿等区县到达主城，说明48h内长距离输送对重庆市的影响较弱，更多的是来自重庆市境内影响，本次污染以主城区本地排放累积以及二次转换为主。

3 结论

重庆市PM2.5浓度月变化呈现“秋冬高、春夏低”的变化特征，超标天数主要集中在1月、12月和2月。2018年12月15-20日污染过程分析表明，受逆温、小风、大雾等区域持续不利气象扩散条件的影响，区域整体污染形势严峻，导致污染物持续快速累积。长时间的高湿静稳天气促进了颗粒物的二次转化和吸湿增长，使颗粒物中硝酸根、氨根等二次粒子比重增大。污染过程中PM2.5最主要的来源是污染物的二次转化、移动源与生物质燃烧源。

参考文献

[1]王占山，刘保献，魏强，等.北京市PM2.5二次水溶性无机离子变化特征[J].环境工程，2016，34（04）：105-109.

[2]王传达，周颖，程水源，等.北京、石家庄2017—2018年PM2.5与SNA组分特征及典型重污染分析[J].环境科学学报，2020，40（04）：1340-1350.

[3]王涛，何浩奇，夏忠欢，等.2015年南京市PM2.5与PM10的污染特征[J].环境工程学报， 2017，11（11）：5978-5985.

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[5]黄俊，王超群，周宝琴，等.广州PM2.5污染特征及与气象因子的关系分析[J].环境污染与防治，2020，42（02）：176-181.

[6]王珊，廖婷婷，王莉莉，等.西安一次霾重污染过程大气环境特征及气象条件影响分析[J].环境科学学报，2015，35（11）：3452-3462.

收稿日期：2020-08-04

作者简介：刘姣姣（1982-），女，汉族，硕士研究生，高级工程师，研究方向为大气环境监测及预报。