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user: 5. 塔城地区南部大雾天气对空气质量的影响与评估 5.1. 地区南部空气质量指数变化特征 塔城地区南部由于地形和大气环流、产业结构等因素的共同作用空气质量状况明显差于地区北部，特别是冬季重度污染、严重污染时有发生，近几年有进一步加重的趋势，以下重点对地区南部进行空气质量状况的分析和评估。 国家环境保护部于2012年2月发布了新的《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)，并于2016年1月1日起在全国实施。与旧标准(GB 3095-1996)相比，新标准强调以保护人体健康为首要目标，调整了污染物项目及限值，增设了PM 2.5 平均浓度限值、O 3 8小时平均浓度限值、CO等指标，同时收严了PM 10 、NO 2 的浓度限值，对污染物浓度限值的调整体现了新时期加强大气环境治理的客观需求，有助于消除公众主观感受与监测评价结果不一致的现象。空气质量指数(AQI)是根据环境空气质量标准和各项污染物对人体健康、生态、环境的影响，将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式，它将空气污染程度和空气质量状况分级表示，适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。针对单项污染物还规定了空气质量分指数，参与空气质量评价的主要污染物为细颗粒物、可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳(PM 10 、PM 2.5 、SO 2 ，NO 2 、O 3 、CO)等六项。根据《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ 633-2012)规定：空气污染指数的取值范围定为0~300，其中0~50、51~100、101~150、151~200、201~300和大于300，分别对应国家空气质量指数级别I~VI级标准的污染物浓度限定数值。 通过分析空气质量指数日值的变化特征(在监测过程中，出现缺漏项目，按缺测处理，以实际天数统计)，见表2、表3，依照旧标(GB3095-1996)准2012~2015年地区南部空气质量状况按良–优–轻度污染–中度污染–重污染依次排列，所占比例依次为54.7%–36.0%–7.5%–1.8%–0.5%。依照新标准(GB3095-2012) 2016~2017年空气质量状况按良–优–轻度污染–重度污染–中度污染–严重污染排列，所占比例依次为47.8%–30.2%–10.0%–6.4%–4.5%–1.1%，与2012~2015年间相比，优、良天数下降明显，分别下降6.2%和6.9%，重度污染天数增加明显，所占比例超过中度污染天数。这与监测标准的收严有关，但也能从一定程度上佐证空气质量的变化情况。 地区南部冬季污染最为严重，其次是春季和秋季，夏季空气最好，空气质量指数按冬 > 春 > 秋 > 夏的顺序排列。各月中以1月、12月污染状况最为严重，优良天数少，轻度污染以上日数超过75%，4~10月空气质量优良率达95%以上，偶有轻度污染出现。冬半年塔城地区南部处于蒙古高压底后部，近地层常有逆温层存在，潮湿下垫面上的空气经过辐射冷却，易出现辐射雾，加之采暖等燃煤排放量也最多，提供大量凝结核，大雾天气发生的概率进一步增大，可见大气污染状况的原因较为复杂，但人类活动及当地特殊的地理位置是重要的影响因子之一。 Table 2 The air quality status during 2016-2017 (unit: d， % 空气质量 指数级别 空气质量指数 2016年 2017年 类别 颜色 天数d 百分比% 天数d 百分比% I 优 绿色 125 34.2 96 26.3 II 良 黄色 155 42.3 194 53.2 III 轻度污染 橙色 37 10.1 36 9.9 IV 中度污染 红色 19 5.2 14 3.8 V 重度污染 紫色 23 6.3 24 6.6 VI 严重污染 褐红色 7 1.9 1 0.3 表2. 2016~2017年空气质量状况表(单位：d、%) 注：天数按实际监测日数统计，依照《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)。 Table 3 The air quality status during 2012-2015 (unit: d， % 空气质量指数级别 空气质量指数类别 2012年 2013年 2014年 2015年 天数 百分比 天数 百分比 天数 百分比 天数 百分比 I 优 108 29.5 114 31.2 149 40.8 160 43.8 II 良 254 69.4 218 59.7 172 47.1 156 42.7 III 轻微污染 4 1.1 30 8.2 37 10.1 38 10.4 轻度污染 3 0.8 IV 中度污染 5 1.4 8 2.2 中度重污染 V 重污染 2 0.5 2 0.5 表 3. 2012~2015年空气质量状况表(单位：d、%) 注：天数按实际监测日数统计，依照《环境空气质量标准》(GB 3095-1996)。 由于塔城地区南部特殊的地形使冬季冷空气在低层下沉汇聚，层结稳定，多静风天气，使污染物的垂直扩散受到抑制，容易积聚而不易扩散。依据环保监测站提供的每日空气质量实况日均值，统计分析逐日主要污染物数据，由表4可见，地区南部主要污染物为PM 2.5 、PM 10 、O 3 。其中冬季12月到次年2月首要污染物为PM 2.5 ，偶有CO，5~9月首要污染物为O 3 、PM 10 (少量)，3~4月为PM 10 、O 3 (少量)。轻度以上空气污染来源主要来自于自然灰尘、沙尘和煤烟尘等可吸入颗粒及细粒子。主要污染物中SO 2 年际变化最大，首要污染物PM 10 、细粒子PM 2.5 年均变幅在20%~30%之间波动，其它污染物变幅相对较小。 Table 4 Variability of the pollutant concentration during 2015-2017 (unit: mg/m3 年份 SO 2 NO 2 PM 10 PM 2.5 CO O 3 8 h平均 2015 0.005 0.021 0.084 0.042 1.3 0.073 与上年变幅 −44.4% 0.0% 0.0% 21.0% 18.2% 4.3% 2016 0.007 0.020 0.062 0.052 1.3 0.082 与上年变幅 40.0% −4.8% −26.2% 23.8% 0.0% 12.3% 2017年 0.008 0.021 0.080 0.049 1.120 0.077 与上年变幅 14.3% 5.0% 29.0% −5.8% −13.8% −6.1% 表4. 2015~2017年主要污染物年均浓度变化(单位：mg/m 3 ) 5.2. 大雾天气对空气质量的影响评估 对塔城地区南部雾日与空气质量AQI指数进行相关分析发现，大雾天气增多且持续时间长，空气质量优、良天数下降，空气污染有加重趋势。有雾(轻雾、霾)天气发生时，空气质量级别在中度污染或以上的较多。雾形成初期，空气中的颗粒物为水汽凝结提供了更多的凝结核，有利于雾的发展，同时低层相对湿度的增大使空气中的气溶胶颗粒吸湿体积增大，能见度更加恶劣，进一步加重污染，这样的累积效应使颗粒污染物激增，高湿天气维持3~8天过程中，AQI值持续增加，出现重污染或严重污染。例如2016年12月下旬，地区南部出现持续大雾天气，其中乌苏23日出现大雾天气，空气质量指数达236，为重度污染，25~28日大雾天气持续，27~29日AQI值上升至364~411之间，升级为严重污染。沙湾23~29日为持续大雾，严重污染日数达6天之久。2016年2月乌苏(5~10日)、沙湾(4~11日)出现持续大雾，期间乌苏出现重度污染2天，严重污染4天，沙湾重度污染3天，严重污染5天。 塔城地区南部大雾天气出现时常伴有微到小量的断续降水，若大雾天气发生前出现1.0 mm以上的降水，降水的降尘作用显著，空气质量反而会有所好转，特别是当降水量大于2.0 mm时，空气质量会从常态的中度污染转好为良。例如2016年12月7~14日，地区南部出现持续大雾天气，其中8日夜间出现1~2 mm的降水(雨夹雪转雪)，空气质量由之前的重度污染或严重污染迅速转好，乌苏、沙湾分别在9日、10日转为轻度污染和良，12~15日仍有断续降水(0.2~0.7 mm之间)，空气质量得到进一步改善，维持良，甚至出现优，首要污染物由PM 2.5 转为CO，AQI值下降了150左右。 塔城地区南部冬季漫长，采暖期达5个月之久，造成大气污染物高度集中排放，另外由于乌苏、沙湾位于天山北麓的冲积平原上，山峰的加热效应 [ 10 ] 及蒙古高压的冷湖效应会导致平原大部出现逆温，有利于大雾天气的形成和发展，近地层气流处于辐合状态致使大气污染物进一步累积，逆温层不利于大气污染物的扩散 [ 11 ] ，加之机动车保有量逐年迅速增加，采暖燃煤和机动车尾汽排放导致污染进一步加剧，近两年空气污染有加重趋势，特别是重度、严重污染日数有所增加。