长江三角洲严重霾事件形成机制-大气气溶胶和雾霾新论

长江三角洲坐落于太平洋以西，占地99 600 km2，占中国总面积的1%，人口达8 500万，占中国总人口的5.8%（2007年），是中国最大的沿海地区和经济发展速度最快的地区。2005年，其GDP占中国GDP的24%。如图49-1所示，长三角地区由上海、江苏南部（8个城市）和浙江北部（7个城市）组成。平坦的地形及亚热带海洋性季风气候，使得长三角空气质量在整体上较中国京津冀地区为好。但是，近年来中国能源消耗量和大气污染源急剧增加。观测数据显示，霾天数逐年增加。长三角地区、珠三角地区、京津冀地区以及成渝地区，成为中国四个较为突出的霾污染地区。TRACE-P和INTEX-B项目研究清单显示了，长三角两省一市2006年SO 2和NO x排放总量分别达到3 284和2 982 Gg［1］，是2000年的1.46倍和1.97倍。近年来，在中国中东部许多城市群地区，城市化快速发展，机动车保有量、燃煤发电厂、民用燃料和餐饮企业日益增加，因此霾作为一种新的天气现象，出现频次日益增加［2，3］。霾的形成与大气污染状况和气象因子密切相关［4-6］，大多数霾是由人为源排放的大量颗粒物以及污染气体经气粒转化而形成的［7-9］。

图49-1　长江三角洲主要城市位置（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）(www.xing528.com)

近年来，霾污染及其对大气能见度和公众健康的影响，引起了普遍的关注［10-13］。有关长三角地区霾污染方面的研究［14，15］，揭示了长三角地区霾的特征及形成机制不同于其他霾污染地区，如北京、珠三角地区［16 20］。2007年1月19日，长三角地区出现了有监测数据记录以来直至当时最严重的一次大气污染事件。上海、苏州、杭州和南京的PM 10日均浓度分别高达512、463、354、282μg·m-3［21］。本研究以上海市为例，分析本次高污染事件中PM 10、PM 2.5小时浓度及其化学组分的变化，进而揭示这次重霾污染的形成机制。

1996年中国建立了国家环境空气质量标准，发布了SO 2、NO 2、PM 10、CO和O 3污染物的年均值、日均值和小时均值标准。根据土地利用类型，国家标准分为3级（第一级针对国家自然保护区，第二级针对居民居住地区，第三级针对工业园区）。以PM 10日均值标准为例，第一级、第二级和第三级标准分别为50、150和250μg·m-3［22，23］，其中PM 10日均值二级标准与美国相同［24］。日均值标准也应用于中国84个重点城市日均空气污染指数（API）的公众发布，类似于美国AIRNow系统^[1]中的空气质量指数［25］。直至本研究进行的2007年，中国API的发布仅包括SO 2、NO 2和PM 10三种污染物，API级别基于这3种污染物的日均标准而定。SO2、NO2和PM 10日均浓度若低于第一级标准，空气质量则为优；介于第一级标准与第二级标准之间，则为良；超过第二级标准则为污染。当API＞300，即SO2日均浓度＞1 600μg·m-3，或NO2日均浓度＞565μg·m-3，或PM 10日均浓度＞420μg·m-3，则为重度污染。2002年—2007年5月31日，上海出现重度污染的天数总计为5 d，其中3 d发生在2002年，2 d发生在2007年；其中3 d重污染明显是由中国西北方的沙尘输送引起的，该种污染现象常发生春季，包括2002年3月2日、2002年4月8日和2007年4月2日。除了沙尘暴的长距离输送影响外，2007年1月19日发生的大气重污染事件，PM 10日均浓度高达512μg·m-3，为当时上海地区有观测记录以来出现污染最重的一天，也达到当时长三角地区有PM 10监测数据记录以来的最高纪录。