哈尔滨市重污染天气研究

李亚男1，马骏2，滕世长3

黑龙江省哈尔滨生态环境监测中心  哈尔滨 150000

摘要：哈尔滨市地处我国东北部，冬半年辐射量少，且地面冬半年大面积积雪地面辐射降温明显，使得中低空温度更容易高于地面，形成持续逆温，导致冬半年更容易出现重污染天气。针对2013-2020年，对哈尔滨市重度天气进行深入研究，得出哈尔滨空气污染特征持续时间长，主要集中在冬季供暖期。

关键词：东北部；重污染天气；供暖期

一、概况

2013-2020年哈尔滨市共出现重度及以上污染天气220天，其中重度污染168天，严重污染58天，重度及以上污染天数整体呈逐年下降趋势。首要污染物为细颗粒物的为211天，占95.9%；首要污染物为可吸入颗粒物的4天，占1.8%；首要污染物同时为细颗粒物和可吸入颗粒物的为5天，占2.3%。重污染天气主要集中在供暖期（1-3月和11-12月），4-5月重污染天气多为沙尘和秸秆焚烧导致。

从2013-2020年重污染天气变化情况，重污染天气主要集中在秋冬季，春季受沙尘、秸秆焚烧影响，夏季基本不会出现。通过对2013-2020年重污染以上的发生日进行气象条件分析，总体来看，重污染发生时气象条件均不利于污染物扩散，表现为垂直方向和水平方向不利于污染物扩散。根据具体气象要素统计，达重污染以上的发生日时，水平地面为静风小于2米/秒，地面被单一的几乎均压的冷气团控制，不利于水平方向污染物扩散，同时存在较厚的逆温层，温差最高达13度，厚度最高达500米，而且逆温层底部较低，使得及地面的混合层高度较低，非常不利于垂直方向向上扩散。经常连续2日的气象条件均不利于污染物扩散时，导致大量污染物堆积，空气质量更差，造成更严重的污染，甚至爆表。

二、重污染过程特征分析

2013-2020年共发生了220次重污染过程，以小时进行了统计分析，从重污染过程的持续时间、平均浓度、小时浓度最大值、极差、标准方差及细颗粒物与可吸入颗粒物的占比、二氧化硫与细颗粒物相关系数、二氧化氮与细颗粒物相关系数、一氧化碳与细颗粒物相关系数等特征进行了统计分析。

（1）重污染过程的持续时间

通过对2013-2020年空气重污染过程的持续时间进行统计可以发现，持续时间在5天以上共有7次，4天有6次，3天有13次，2天有21次，1天有40次。而持续时间在2天以上的重污染过程有47次，占全部重污染过程的54%，尤以2013年10月16-23日、2015年10月31日-11月9日、2017年1月1-9日、2019年1月10日-1月21日这四次过程最重，持续时间分别达到175小时、225小时、195小时、247小时，分别出现在10月、11月、1月。以上分析得出哈尔滨市空气重污染过程的持续时间长是其一个主要特征，重污染天气出现后不易改善。

表1  2013-2020年重污染过程持续天数统计表

单位：d

	持续1天	持续2天	持续3天	持续4天	持续5天及以上
次数	40	21	13	6	7

（2）重污染过程的浓度变化

空气重污染过程的浓度变化很好地反应了一次重污染的污染程度，包括首要污染物小时均值浓度、小时最大浓度、极差、标准差等统计指标。根据小时浓度均值可以将重污染过程分为重度污染、严重污染和极重污染（爆表）三种情况。统计发现2013-2020年发生的严重污染及以上为58天，占发生的所有重污染天数的26.4%，颗粒物过程均值浓度在250微克/立方米以上。进一步分析发现，首要污染物过程均值浓度、小时最大浓度、极差、标准差最大的5次严重污染均发生在秸秆焚烧期和沙尘天气。2015年2月22-23日为沙尘天气，2013年10月16-23日、2014年10月31日-11月1日、2016年11月3-5日和2020年4月16-19日这4次严重污染均发生在秸秆焚烧期。这5次严重污染过程颗粒物均值浓度在396微克/立方米以上、小时最大浓度在894微克/立方米以上、极差在741微克/立方米以上、标准差均在200以上。以上分析得出哈尔滨市空气重污染过程的污染程度重是其另一个主要特征。

（3）重污染过程相关系数分析

为了能够将空气重污染过程分类，同时发现重要污染过程的影响因素，我们对空气重污染过程中细颗粒物与可吸入颗粒物的占比、二氧化硫与细颗粒物相关系数、二氧化氮与细颗粒物相关系数、一氧化碳与细颗粒物相关系数等进行了计算。从细颗粒物与可吸入颗粒物的占比来看，2015年2月22-23日、2019年4月16-17日这两次重污染过程占比为0.14、0.56，说明以可吸入颗粒物为主，这是两次沙尘天气，大颗粒物占主导，属于外来输入性污染。除此以外，占比均在0.64以上，由此说明以细颗粒物为主。2013-2020年占比在0.90以上的重污染过程有23次，其中有14次过程发生在秸秆焚烧期，特别是2016年11月3-5日这次重污染过程细颗粒物与可吸入颗粒物的占比达到了1.0，这也很好地说明了秸秆焚烧带来的细颗粒物污染很严重。

2013-2020年占比在0.8-0.9之间的重污染过程为21次，占全部重污染过程的22.6%，这也说明了大部分重污染是以细颗粒物为首要污染。这也是哈尔滨市重污染过程一个主要特征。

从一氧化碳与细颗粒物、二氧化氮与细颗粒物相关系数来看，二者的变化趋势一致，除了2015年2月22-23日、2019年4月16-17日这二次受沙尘天气影响外。说明哈尔滨市空气重污染过程中产生的一氧化碳影响也是很重要的一个参考指标。从二氧化氮与细颗粒物相关系数来看，二者的变化趋势一致，除了2015年2月22-23日、2014年2月14-15日、2019年4月16-17日外。说明哈尔滨市空气重污染过程中产生的二氧化氮影响也是很重要的一个参考指标。

五、小结

哈尔滨市所处地理位置及气候特征决定本地重污染天气具有持续时间长，出现重污染天气后不易改善且污染程度重等特征。哈尔滨市重污染天气主要集中在供暖期，春季重污染天气多为沙尘和秸秆焚烧导致。2013-2020年，重度及以上污染天数整体呈逐年下降趋势。

参考文献

[1] 谢运兴，唐晓，郭宏宇，等.新疆大气颗粒物的时空分布特征[J]. 中国环境监测，

2019，35（1）：26-35

[2] 徐盛荣 金晶.哈尔滨市空气重污染天气统计特征分析[J].黑龙江环境通报

2019,43（3）：44-48

[3] 黑龙江省生态环境厅 哈尔滨市生态环境质量报告（2016-2020年） 2021年6月