【专家解读】1月20–25日汾河平原污染过程分析

导读

受不利气象条件影响，汾河平原6城市（太原、吕梁、晋中、临汾、运城、三门峡）出现PM2.5污染过程。针对这一污染过程，国家重点研发计划“汾河平原大气重污染成因和联防联控研究”项目组织召开专家会商，解读本次污染的成因和来源。

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过程发展

1月20日起，受大范围静稳高湿不利气象条件影响，叠加汾河平原地区不利地形因素，污染过程首先在运城出现，随后污染逐渐向汾河上游地区发展，导致多个城市出现PM2.5重污染。22日后，汾河谷地扩散条件略有好转，区域内各城市PM2.5浓度得到一定程度缓解。24日起，气象条件转差，区域内各城市PM2.5浓度再次上升。截至25日10时，汾河平原4个城市PM2.5小时浓度超过150微克/立方米， PM2.5小时浓度峰值出现在三门峡（282微克/立方米，24日12时和13时）。

1月20-25日典型时刻汾河平原PM2.5小时浓度分布

（数据来源：中国环境监测总站）

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污染成因

气象条件

从1月20日开始，大陆高压东移至海上，与南疆地区高压、蒙古低压和西南低压槽构成鞍型场，汾河平原位于鞍型场中心；22日起区域转为高压脊控制，两种静稳型天气均易形成污染累积。

1月20日海平面气压场风场

19日开始，区域内海平面持续低压控制，温度在10oC上下波动，缺少冷空气影响。18–20日，地面风速降至2米/秒以下，大气趋于静稳；同时相对湿度逐日增加，清晨时段区域中部达80%左右，有利于二次污染形成。

运城1月17–21日气象要素观测结果

污染排放和转化

污染排放量总体处于高位。国家统计局数据显示，近期工业活动水平偏高，2020年第四季度火力发电量、粗钢产量等主要工业产品产量高于前三季度和近两年同期水平；冬季气温低，近期日最低气温仍处于0oC左右，供暖负荷较高。

从区域污染特征上看，随着19–22日PM2.5浓度由良转为轻度及以上污染，汾河平原南部区域快速转为偏二次型污染特征，表明气态污染物的二次转化对PM2.5污染贡献突出；区域中部太原、吕梁以偏NO2特征型为主，柴油车（机）和重点工业行业污染排放是影响近期空气质量的主要因素；晋中持续表现为偏SO2特征型，燃煤污染排放对当地空气污染影响突出。

1月19–22日山西省区域污染特征雷达图

（数据来源：中国环境监测总站，制图：中国环境科学研究院、“天蓝卫士”小程序）

从典型城市PM2.5组分特征上看，二次无机离子在PM2.5中占比达60%左右，其中一半为硝酸根离子，表明NOx等气态污染物的二次转化是推高PM2.5浓度的主要原因。

太原市PM2.5主要组分浓度变化

（数据来源：中国环境监测总站，制图：中国环境科学研究院、“天蓝卫士”小程序）

运城市颗粒物主要组分浓度变化

（数据来源：中国科学院大气物理研究所，制图：中国环境科学研究院）

PM2.5中有机物的占比在40%左右，其中一次有机物的含量约是二次有机物的2~4倍，表明燃煤、生物质燃烧排放的一次有机颗粒物也对PM2.5贡献显著。

运城市颗粒物一次（POA）和二次（SOA）有机物浓度变化

（注：颗粒物中一次有机物含量以过程期间观测到有机碳/元素碳的最小值计算得到）

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应对情况

针对本次污染过程，区域内6个城市积极采取预警应急措施，3个城市先后升级为红色预警，3个城市启动橙色预警，各地根据重污染天气预警等级采取相应的应急减排措施。经初步核算，在严格落实应急减排措施的情况下，颗粒物、SO2、NOx等污染物预计可减排20%~30%。

1月22日汾河平原重污染天气预警情况

（制图：中国环境科学研究院）

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预测预报

25日，受西北气流和降水共同影响，大气扩散条件逐步改善，预计区域大部空气质量以良至轻度污染为主，局地可能出现短时中度污染。26日，区域大部再次处于地面高压后部，扩散条件转差，空气质量以轻度污染为主，局地出现中度污染。27–30日，受间歇冷空气影响，区域大部扩散条件有利，区域大部空气质量以良至轻度污染为主，冷空气间歇期可能出现短时中度污染。31日，区域大部处于弱气压场，扩散条件转差。预计区域大部以轻度污染为主，局地出现中度污染。（来源：西北区域预报中心）

撰稿：国家重点研发计划“汾河平原大气重污染成因和联防联控研究”项目组

审核：国家大气污染防治攻关联合中心 柴发合