深圳市宝安区环保水务技术监管中心 广东深圳 518101
摘要：近年来“灰霾”这个词在各种媒体上出现的频率越来越高。深圳灰霾天气不是单独的，珠三角城市都受到了这种区域性灰霾的影响，各城市急需缓解城市中存在的污染问题。本文结合笔者多年的工作实践及实例，对城市灰霾天气污染物的基本特征进行了分析探讨。
关键词：灰霾；梯度；污染物；特征；气象参数
引言
灰霾（又称霾）是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体使空气浑浊、水平能见度降低到10km以下的一种大气现象[1]。灰霾现象存在着多种危害，比如说由于灰霾天气导致能见度的降低，会影响交通安全；其中微小颗粒吸入肺部对人身体健康的影响；阻碍阳光对近地面的照射，影响植物生长等等。在我国，近年来随着经济规模的迅速扩大和城市化进程的快速发展，公众对环境的要求越来越高，灰霾问题也越来越引起了人们的广泛关注[2]。本文利用城市市大气梯度站污染物监测数据和气象监测数据等资料，对灰霾天气的污染物浓度演变规律和其与气象参数的关系进行分析，试图找出某些规律，为环境决策提供参考依据。
一、资料来源
本文所采用资料主要包括污染物浓度和气象资料两大部分，其中污染物浓度和小时气象数据均来自城市大气梯度监测站。城市大气梯度监测站共分四层，垂直高度分别为20米、86米、116米、200米。日气象资料来自于城市气象台。
颗粒物监测所使用仪器为TEOM1405-D双通道颗粒物监测仪，气态污染物监测采用ECOTECH EC9800空气质量监测系统。
二、灰霾天气的时间分布特征
由2005年以来气象资料可知，05年～07年，城市灰霾日数成明显上升趋势，由05年的33天激增至07年的91天；到08年，由于环保投入加大，防治措施得当，灰霾天气显著减少至23天，之后的几年趋于平稳，维持在30天以下。
城市近7年来，灰霾天气出现的频次以冬季居多，主要集中在每年的1月、2月、11月和12月，这四个月的灰霾日数占到了年平均的67%；而春夏秋季的灰霾日数相对较少，尤其是2007年以来，3月～10月灰霾日数仅有17天，仅占2007年～2011年灰霾日总数的8.8%。与这种现象相关的气象因素是，该城市常年年平均风速仅为1.6米/秒，与周边区域城市相比明显偏低，市区冬季静风频率高达59.60%，大气处于偏稳定状态，冬季逆温现象出现频率高达90%；降水量主要集中在6月～8月，对污染物起到了较好的冲刷作用[3]。故导致春夏灰霾少，冬季灰霾日数持续不下。
三、灰霾天气污染因子总体特征
2011年共出现灰霾天气23天，我们把梯度站灰霾天气的日均浓度值与年均值进行比较，灰霾天气的各项污染物浓度均远高于年均值。监测的7项污染因子灰霾日均值的浓度均超过了年均值的0.5倍以上，其中NO、SO2、NO2、PM2.5甚至超过了1倍以上。这说明，灰霾天气的污染不是哪项污染因子单独造成的，而是一个复杂的混合型问题，对于空气质量达标来说，是一个巨大的障碍。从2011年的监测数据来看，各污染因子对灰霾天气污染的贡献率从大到小依次为NO>SO2>NO2=PM2.5>PM10=CO>O3。
四、灰霾天气污染因子季节变化特征
由于仪器故障问题，NO2在二、三、四季度缺测无数据。从监测数据来看，O3在二季度最高，其他污染因子基本上都一、四季度最高，其他季节各项污染物较低。这是由于该城市的春、秋季节短，夏、冬季节长。基本上，第一、四季度属于冬季；二、三季度头尾两端为春秋两季，中段大部分属于夏季。从季节划分来看，二季度处于春季和春夏之交，少阴雨，日照条件好，而这样的条件正好利于O3的产生。对于其他污染因子来说，一、四季度最高，这是由于一、四季度大部分时间为冬季，而在冬季，城市处于采暖期，污染物排放较其他季节增多，且冬季大气层结稳定，扩散条件不利。
五、灰霾天气污染因子垂直梯度特征分析
我们把灰霾天气时各垂直梯度站的各项污染因子进行分析比对。对于气态污染物，SO2为116米最低，另三梯度基本持平；其他的几项污染因子基本为底层梯度浓度最高，随高度上升浓度逐渐下降的趋势。对于颗粒物PM2.5和PM10，浓度从高到低依次为86m>116m>20m>200m。造成这种现象的原因可能是受高层下行风的影响，据研究，高层风在经过建筑时，在高度的1/3 处，气流遇到建筑的阻挡后运行方向视建筑形体特征而定，方形体量将使气流向上及向下移动[4]。
六、灰霾过程中污染因子随气象因子变化特征
6.1气象因子与污染因子的对应关系
2011年12月份两次灰霾过程出现在18日～21日和27日～28日，时间较为连续，我们选取包含这两个时段的17日～29日监测数据对灰霾过程中各项污染物和气象因子日变化进行分析，发现灰霾天气出现时与污染物浓度关系密切的气象因子为能见度和最大风速。17日，天空状况良好，能见度为12km，最大风速为2.2m/s，各项污染物处于期间较低水平；18日～21日，霾，能见度分别为6、6、5、7km，最大风速为1.5、2、3、2.9 m/s，由于风速较大，各污染物浓度并未出现期间最高值，仅出现较小峰
值；22日～26日，天空状况良好，能见度分别为12、11、15、12、12km，最大风速为2.3、3.8、4.3、1.7、2.2m/s，各污染物浓度处于期间谷底；27日、28日两天为较严重灰霾天气，能见度分别为8、6km，最大风速为1.3、1.2m/s，风速较低，各污染物浓度达到期间峰值；29日，灰霾结束，最大风速提高到1.8m/s，污染物浓度迅速降低。灰霾与能见度成反相关，当灰霾天气出现时，能见度会显著降低，尤其是当连续灰霾日出现时，能见度可降至5km以下；灰霾与风速成反相关，对于最大风速和平均风速来说，最大风速更能体现与灰霾的反相关特性，当出现灰霾天气时，最大风速通常低于2m/s。
6.2灰霾天气污染物日变化特征
12月17日～29日各污染物日变化曲线，从中可以看到，梯度站各层各项污染物浓度均呈现马鞍形，在两端灰霾天气时出现相对应的高浓度峰值，而在无灰霾出现的22日～26日，显现为鞍形底部。12月17日，无霾，且无不利气象因素，各污染物浓度较低。18日～21日为灰霾天气，各项污染物浓度出现一较小峰值。22日～26日，天空状况较好，各污染物浓度处于一个较低水平的谷底。27日～28日再次出现灰霾天气，各项污染物浓度急剧升高，梯度站各层监测数据中，PM10最高达到了0.287mg/m3，PM2.5达到0.185 mg/m3，NO2、SO2、CO、O3分别达到了0.124 mg/m3、0.130 mg/m3、6.895 mg/m3、0.100 mg/m3的高浓度。
结束语
通过以上分析，我们可以得出以下结论：
1）本城市在08年以来，灰霾天气基本稳定于30天/年以下，且绝大部分出现在冬季；
2）灰霾现象是一个复杂的环境问题，各污染因子对灰霾天气污染的贡献率从大到小依次为NO>SO2>NO2=PM2.5>PM10=CO>O3。
3）O3在春夏季浓度最高，其他污染因子为冬季严重。
4）SO2为116米最低，另三梯度基本持平；其他的几项污染因子基本为底层梯度浓度最高，随高度上升浓度逐渐下降的趋势。颗粒物可能受高层风影响。
5）污染物浓度与风速、能见度成反相关关系。
6）
参考文献：
[1].《大气科学词典》编委会。大气科学词典[M]。北京：气象出版社。1994.
[2]．刘俊，袁鸾，刘衍君。珠江三角洲一次大范围灰霾天气下的空气污染特征分析。环境科学导刊 2009，28（4）：78-82.
[3]．陈飞。高层建筑风环境研究。建筑学报 2008，2：72-77.
论文作者:李爱武
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：污染物论文; 浓度论文; 天气论文; 因子论文; 风速论文; 梯度论文; 能见度论文; 《基层建设》2018年第24期论文;