沈阳市污染扩散气象条件对比分析
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摘 要：应用沈阳市环境空气质量数据，结合NCEP再分析资料，对2016—2018年沈阳市空气质量、气象要素进行对比分析。结果表明，2018年沈阳市污染扩散气象条件及空气质量均明显好于2016年及2017年。2018年沈阳市环境空气质量达标天数为285d，与2016、2017年相比明显增加，重污染天数明显减少。2018年全年平均中层温度及地面相对湿度明显偏低，有利于污染物扩散，其中1—2月为明显显著有利，5—6月较2016年稍差。
关键词：空气质量；气象要素；沈阳市
中图分类号：S161 文献标识码：A
DOI：10.19754/j.nyyjs.20190515059
引言
环境污染现象不仅严重影响生态环境，而且对人们的生活水平和身体健康产生极大影响，随着社会经济的进步，人们对生活品质的要求不断提高，对自身的健康更加重视，环境污染问题越来越受到社会的广泛关注[1]。因此研究影响空气质量的因素一直是众多学者关心的焦点。研究表明在本地污染源及排放量一定的情况下，气象条件对空气质量变化有很大影响[2]。
沈阳市位于辽河平原中部，东部为辽东丘陵山地，北部为辽北丘陵，地势向西、向南逐渐开阔平展，是辽宁省的省会城市，地处东北亚经济圈和环渤海经济圈的中心。区域经济一体化的形态和特征日益凸现，是中国主要的重工业发展基地之一[3]。本文以沈阳市为例，从沈阳市环境空气质量变化、气象条件变化等方面综合分析，总结沈阳市2016—2018年空气质量及气象条件变化特征及规律，以期为空气质量预报工作和大气环境治理提供客观和科学的依据。
1 资料与方法
1.1 数据来源
研究使用的辽宁省沈阳市2016—2018年空气质量监测数据，源于环境保护部设置的11个环境空气质量国控监测点位（均为评价点位）的自动监测设备。气象数据为NCEP再分析资料及沈阳站探空资料，从气象条件和空气质量对比分析2016—2018年3a的异同。
1.2 统计分析方法
研究区域内城市空气质量评价，按照《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》（HJ 633—2012）[4]执行，即AQI各级别限值分别为优（0～50）、良（51～100）、轻度污染（101～150）、中度污染（151～200）、重度及以上污染（>201）。按上述AQI级别限值统计2016—2018年沈阳市AQI级别分布。
利用统计分析方法，通过对比2016—2018年污染扩散的气象条件，找出气象扩散条件的异同之处，为空气質量预测预报提供相关依据。
2 结果与讨论
2.1 空气质量变化
2018年沈阳市环境空气质量达标天数为285d，达标比例为78.1%，与2017年相比增加8.0%，与2016年相比增加10.1%；重污染天数（重度污染与严重污染天数之和，以下简称重污染）为2d，与2017年相比减少9d，与2016年相比减少11d。
从2016—2018年重污染天的逐月分布来看，3a的重污染天主要分布在1—3月、5—6月及10—12月，4月及7—9月均未出现重污染。其中1—2月仅2017年出现重污染，5—6月2017年及2018年出现重污染，10—12月仅2016年有重污染天，3月重污染天数呈逐年递减趋势。2018年秋冬季重污染天数较前2a相比明显减少，但2017、2018年的5—6月重污染比2016年明显增加。总体分析，2018年空气质量整体明显好于2016年及2017年，但处于春夏交替的5—6月2017年及2018年臭氧重污染凸显。
2.2 气象条件分析
影响空气质量的主要因素是污染物排放量和气象条件，诸多研究表明，在污染源一定的条件下，空气质量与气象条件密切相关。
2.2.1 中层温度
相关研究表明，气温随着海拔高度的增加而减小对热力环流的形成较为有利，为空气的上升运动提供有利条件，利于大气中污染物的扩散[5]；中层温度同时反应了冷空气活动的频繁程度，当中层温度较低时，即冷空气活动频繁，有利于污染物的扩散。
2018年度沈阳中层温度为0.5℃，与2016年及2017年相比，均明显偏低，为近3a来最低水平，2016年与2017年相差不大。从中层温度逐月变化情况来看， 2017年1—2月中层温度均为近3a来同期最高，其中2016年1月处于最低水平，2018年2月的处于最低水平；2018年3—8月温度为近3a同期最高，9—12月再次处于3a同期温度最低水平。总体分析，2018年平均中层温度偏低，尤其秋冬季较为明显，因此2018年的中层温度较2016年和2017年整体有利于污染物扩散，而2017年1—2月中层明显偏高，说明2017年1—2月中层温度整体不利于污染物扩散。
2.2.2 相对湿度
研究表明，高相对湿度条件下，与温度等条件配合，易形成层结稳定天气，不利于污染物的扩散，同时污染物吸湿增长，会造成污染进一步加重。
2018年沈阳市地面平均相对湿度为55.9%，与2016年及2017年相比均偏低，通过对2018年沈阳市地面相对湿度月变化分析，2018年7—9月平均相对湿度最大，均超过70%，2月相对湿度最小，为39.8%。与2016、2017年同期比较，2018年1—2月、12月较往年同期明显偏低，而3月明显偏高，其余月份相差不大。总体分析，2018年平均相对湿度较2016、2017年明显偏低，空气相对较为干燥，相对湿度条件整体不利于污染物的积累，其中1—2月及12月尤为有利。
2.2.3 地面风速
对于气态污染物和颗粒物来说，风主要影响污染物的水平输送能力，风速越大越有利于大气污染物的扩散，较小的风速则是污染天气发生和发展的有利条件。
对沈阳市地面风速分析来看，沈阳市2018年地面平均风速为5.6m/s，与2016年相差不大，但低于2017年。通过对2018年逐月平均风速分析可以看出，4月平均风速最大，为8.7m/s，12月平均风速最小，为3.2m/s。与2016年及2017年同期相比，2018年1—4月地面风速偏大，为3a中最大水平，8—10月及12月偏低，其余月份相差不大。总体分析，2018年1—4月地面风速条件有利于污染物的扩散。
3 结论
2018年沈阳市空气质量整体好于2016年及2017年，达标天数增减，重污染天数减少。
逐月重污染变化显示，2018年秋冬季空气质量明显好转，但春夏交替季节的5—6月臭氧污染凸显。
从中层温度、地面相对湿度和地面相对湿度等气象条件分析，2018年污染扩散条件总体为显著有利，好于2016年及2017年。
从逐月气象条件变化分析，2018年5—6月与2016年同期相比略有不利，但秋冬季1—2月及12月明显好于前2a。
参考文献
[1] 刘闽.沈阳市秋冬季重污染过程PM2.5浓度变化及成因分析[J]. 中国环境监测， 2018， 34（1）： 47-53.
[2] 张珺，宋晓辉.2017年邯郸市气象扩散条件评估分析[J]. 生物灾害科学， 2018， 41（4）： 326-330.
[3] 卫亚星.沈阳市空气质量影响因素评估[J]. 测绘与空间地理信息， 2016， 39（8）： 24-34.
[4] 环境保护部科技标准司. 环境空气质量标准： GB3095—2012[S]. 北京： 中国环境科学出版社， 2012.
[5] 郭飞.沈阳市空气质量状况与气象条件相关性分析及预测[D]. 沈阳： 沈阳农业大学， 2017.
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