各地大气气溶胶浓度分布及新论

根据2013年1月9—17日全国120个主要城市环保部门所公布、包括日均PM10浓度的大气环境监测数据，可以看出在此次大气污染事件期间，污染最严重的区域为华北地区，包括北京、天津、河北、河南、山东等多个省市。1月9—14日，北京、天津、保定、唐山、石家庄、邯郸等城市的日均PM10浓度高于500μg·m-3，甚至达到了空气污染指数（API）的上限值600，其间北京的小时平均PM2.5浓度甚至超过了900μg·m-3。中部地区的安徽、湖南、湖北等地1月10—15日期间的日均PM 10浓度也高于200μg·m-3。1月12—16日长三角地区也出现了显著的霾污染，主要城市日均PM 10浓度高于150μg·m-3。其间，长三角地区的大气细颗粒物污染更为严重，如12—15日上海高于200μg·m-3的PM 2.5小时平均浓度频现，杭州的日均PM 2.5浓度达到了170～200μg·m-3。此次大气污染严重影响了17个省／直辖市，范围达140万km2。图42-1给出了1月1—18日北京、上海、花鸟岛的日均PM 2.5浓度、能见度以及风向风速的变化情况。本章着重分析比较以上3个站点污染天（pollution day，PD）与非污染天（non-pollution day，ND）的颗粒物污染特征。所谓“非污染天”（ND）指的是此次大气污染事件之前日均PM 2.5浓度小于国家空气质量二级日均浓度标准限值75μg·m-3的天数，即北京1月1—5日（ND＿北京）、上海1月3—10日（1月6—7日下雨天除外）（ND＿上海）、花鸟岛1月1—11日（1月6—7日和9日下雨天除外）（ND＿花鸟岛）。如图42-1所示，上海1月12—15日期间颗粒物浓度最高、污染最为严重（PD＿上海）。污染天（PD＿上海）期间的大气能见度大多在5 km，PM 2.5平均浓度高达180.8μg·m-3，为国家二级日均浓度标准限值的2倍以上。由图42-1（a）可以看出，1月12日上海的近地面风速仅为2.0±1.0 m·s-1，而PM 2.5的日均浓度高达201.2μg·m-3；1月14日随着近地面风速上升至3.1±1.3 m·s-1，PM 2.5日均浓度下降到129.1μg·m-3。1月12—14日期间，上海的主导风向为北、西北、东北风；到16日，主导风向转变为偏南风，且风速升高至4.8±0.7 m·s-1，而PM 2.5浓度再次上升到200μg·m-3以上。污染天（PD＿上海）期间的平均相对湿度为80%，高于非污染天（ND＿上海）期间的70%；风速和混合层高度分别为3.0 m·s-1和386 m，低于ND＿上海期间的3.8 m·s-1和652 m，不利于污染物扩散。在北京，当近地面平均风速从1月8日的4.4±2.3 m·s-1显著下降至9日的2.1±1.2 m·s-1，PM 2.5的日均浓度从40.1μg·m-3上升至92.7μg·m-3。与此同时，近地面风向从北、东北转变成西南风。在此风场条件下，来自北京南面的河北高污染地区的污染物，可以被输送至北京［20］。1月10日凌晨开始，北京的大气能见度急剧下降至5 km（甚至2 km）以下，PM 2.5的日均浓度显著升高至286.9μg·m-3。日均PM 2.5浓度高于200μg·m-3的重霾，一直持续到1月13日。1月12日的PM 2.5日均浓度高达413.0μg·m-3。1月10—13日为本章重点研究的污染天（PD＿北京）。污染天期间的平均PM 2.5浓度达299.2μg·m-3，约为“非污染天”平均浓度43.3μg·m-3的7倍，是美国EPA规定的日均浓度限值35μg·m-3的8倍以上，是中国国家环境空气质量二级日均浓度标准限值75μg·m-3的4倍左右。与北京、上海这2座城市站点相比，位于东海远离大陆的花鸟岛的空气质量状况较好。然而，在1月14—16日（PD＿花鸟岛），花鸟岛的PM 2.5明显上升，平均浓度高达131.1μg·m-3，而平均能见度仅为3 km。可见，1月份中国中东部的严重霾污染，影响波及远离大陆的花鸟岛。与北京、上海不同，花鸟岛污染天（PD＿花鸟岛）期间的主导风向为偏北风［图42-1（c）］，且风速较高，达4.2±1.5 m·s-1，说明花鸟岛的大气污染，主要来自外来污染物的长途传输。

图42-1　1月1—18日北京、上海、花鸟岛的PM 2.5日均浓度、能见度以及风向、风速变化（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）(www.xing528.com)

（a）上海；（b）北京；（c）花鸟岛。