【專家解讀】東北地區近期大氣重汙染成因分析

導讀

2020年4月12日以來,受秸稈集中露天焚燒影響,東北地區持續發生大氣重汙染,且近幾日有加重趨勢,4月18日個別城市PM2.5小時濃度甚至達到上千微克/立方米。國家大氣汙染防治攻關聯合中心密切跟蹤汙染過程發展,分析解讀汙染狀況及成因。

01汙染最新情況

近一週內,全國空氣質量總體優良,但東北地區持續出現PM2.5重汙染,大氣汙染問題突出。

【專家解讀】東北地區近期大氣重汙染成因分析

2020年4月12–18日全國PM2.5小時濃度分佈(來源:中國環境監測總站)

東北地區中,又以黑龍江南部汙染程度最重。截至4月18日20時,東北地區10個城市出現重汙染天,齊齊哈爾、雞西和綏化3個城市日均空氣質量指數(AQI)“爆表”,PM2.5日均濃度峰值為807微克/立方米(齊齊哈爾,4月13日),達嚴重汙染;哈爾濱等11個城市AQI“爆表”時長累計137小時,哈爾濱在4月18日9–10時PM2.5小時濃度超過2000微克/立方米。

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2020年4月12–18日黑龍江省PM2.5小時濃度分佈(數據來源:中國環境監測總站)

02 汙染成因分析

秸稈集中露天焚燒是導致PM2.5重汙染的主要原因。以農業大省黑龍江為例,有關調研顯示其秸稈年產量約1億噸,但綜合利用率較低,通常在春耕前進行大規模秸稈露天焚燒,使局地和區域空氣質量顯著轉差。衛星遙感與環境監測數據顯示,與3月30日–4月1日(空氣質量總體為優-良)相比,齊齊哈爾及周邊4月12–14日火點數量增加了27倍,PM2.5濃度上升16倍;哈爾濱及周邊4月16–18日火點數量和PM2.5濃度均增加了7倍,達到重汙染水平。

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東北地區典型時段衛星火點數量(來源:VIIRS遙感反演數據)

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2020年4月17日黑龍江秸稈焚燒遙感監測分佈圖(來源:生態環境部衛星環境應用中心)

秸稈焚燒排放了大量的汙染物,導致PM2.5濃度快速上升。秸稈種類不同,燃燒排放的PM2.5中化學組分組成也有差異,東北地區常見的水稻和玉米秸稈燃燒排放的PM2.5總體以碳質組分(有機物和元素碳)為主。

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水稻秸稈燃燒排放的PM2.5組分構成(來源:哈爾濱工業大學 宋維薇副教授團隊)

【專家解讀】東北地區近期大氣重汙染成因分析

玉米秸稈燃燒排放的PM2.5組分構成(來源:哈爾濱工業大學 宋維薇副教授團隊)

哈爾濱PM2.5組分特徵顯示,對於典型的生物質燃燒所致的重汙染過程,有機物是PM2.5的首要組分,佔比通常大於60%,而且和左旋葡聚糖(生物質燃燒示蹤物種)大致同步變化。硝酸根、硫酸根和銨根離子在重汙染期間對PM2.5的貢獻有所上升,但仍遠小於有機物。

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2019年2月底一次典型生物質燃燒重汙染過程中PM2.5組分濃度變化(來源:哈爾濱工業大學 程遠教授團隊)


【專家解讀】東北地區近期大氣重汙染成因分析

2018–2019年採暖季哈爾濱PM2.5濃度與左旋葡聚糖的相關性分析(來源:哈爾濱工業大學 程遠教授團隊)

靜穩、高溼的氣象條件是重汙染過程出現的重要誘因。東北地區大部4月17日夜間至18日凌晨近地面風速小於2米/秒,不利於汙染物擴散。另外,根據中央氣象臺預報,4月18日起,東北地區相對溼度上升並出現大霧天氣,哈爾濱等地有能見度不足500米的濃霧,高溼條件會顯著促進PM2.5二次組分的生成和吸溼增長。在東北地區高排放的背景下,不利的氣象條件容易使汙染物積累並二次轉化,空氣質量維持重汙染水平。

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4月17–18日典型時刻東北地區風場實況(來源:中央氣象臺)


【專家解讀】東北地區近期大氣重汙染成因分析

4月18日8時–19日8時東北地區霧預報圖(來源:中央氣象臺)

針對近期的重汙染過程,哈爾濱、雞西市、綏化市、齊齊哈爾已啟動重汙染天氣紅色預警,七臺河和雙鴨山分別啟動橙色和黃色預警。建議各地在落實應急減排措施基礎上,嚴格管控秸稈露天焚燒,公眾做好健康防護。

03 空氣質量預報

4月19日,擴散條件較差,黑龍江西南和東北部以中-重度汙染為主,局地可能出現短時嚴重汙染;黑龍江東南部、吉林中西部、遼寧中西部以良-輕度汙染為主,遼寧中部可能達到中度汙染;其餘地區空氣質量以優-良為主。20日午後,受西北冷空氣及可能的降水過程影響,擴散條件轉好,區域以良-輕度汙染為主。21–23日,受西北冷空氣持續影響,擴散條件有利,區域以優-良為主。(來源:東北區域空氣質量預測預報中心)

注:春季為秸稈焚燒多發期,如出現大量集中秸稈焚燒影響,空氣質量在預報等級基礎上可能加重1–2級。

資料分析整理:國家大氣汙染防治攻關聯合中心 褚暘晰

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