2020年梅雨季节镇江市空气污染变化及原因分析

殷伟庆

(江苏省镇江环境监测中心,江苏 镇江 212001)

引 言

每年6月中旬至7月上旬镇江市如期迎来梅雨季，但2020年镇江市梅雨期(6月15日～8月20日)则延长了近一个月，几十年一遇的暴雨袭击镇江，降雨形成的径流将空气沉降物及有毒有害物冲刷汇集进入受纳地表水体，使得城市地表径流中的污染物浓度急剧升高[1]。根据环保部《关于实施环境空气质量标准(GB3095-2012)的通知》(环发[2012]11号)的文件要求，各地市要结合当地实际情况，研究制定大气污染防治预警应急预案、构建区域应急体系，出现重污染天气时及时启动应急机制，实行重点排放源限产限排、建筑工地停止土方作业、机动车限行等应急措施，向公众提出防护措施建议[2-3]。因此更全面地了解梅雨季节恶劣气象条件下镇江市区大气环境的来源，准确说清其成分[4～6]，对有针对性地进行治理显得尤其迫切。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

通过镇江市多个典型大气自动站2020年梅雨季节(监测起止时间为：2020年6月1日～30日，有效数据约30天)监测数据和镇江市区近三年大气空气质量逐月历史监测数据进行分析研判。

1.2 研究方法

通过对空气质量逐月比较分析，确定影响空气质量的主要因素；对6月梅雨季节颗粒物异常污染情况分析；基于OBM(全称Observation-based model，评价大气臭氧生成对VOC排放和人为NOx排放的相对灵敏性模型)观测模型分析了镇江市臭氧与前体物的关系，通过绘制EKMA(全称Empirical Kinetics Modeling Approach，研究臭氧生成敏感性的经验动力模拟方法曲线)曲线形象给出了具体的控制区名称。

2 结果与讨论

2.1 空气质量逐月比较分析

由图1～图4可知，镇江市区PM2.51、2、3月浓度明显低于往年，4、5月虽仍低于往年同期，改善幅度减小，6月浓度改善幅度有所增大；优良天数比率1、2、3月均明显高于往年同期，但4 、5月开始明显下滑，而6月开始明显高于往年；O3浓度走势与往年类似，1、2月高于往年同期，3、4月略低于往年同期，5月低于去年同期但高于2018年同期，而6月明显低于往年同期；NO21、2、3月均显著低于前两年同期，4月略高于去年同期而低于2018年，5月浓度稍低于前两年同期，6月与去年同期持平，稍低于2018年。由此可见目前O3污染仍是影响近期空气质量的主要因素。

图1 近3年镇江市区PM2.5月均浓度统计图Fig.1 Statistics of monthly average concentration of PM2.5 in Zhenjiang urban area in recent 3 years

图2 近3年镇江市区优良天数比率月度变化统计图Fig.2 Statistics of monthly changes in the ratio of good days in Zhenjiang City in the past 3 years

图3 近3年镇江市区O3月浓度统计图Fig.3 Statistics of monthly O3 concentration in Zhenjiang City in the past 3 years.

图4 近3年镇江市区NO2月浓度统计图Fig.4 Statistics of monthly NO2 concentration in Zhenjiang City in the past 3 years

2.2 6月颗粒物异常污染情况分析

由图5～图6可知，6月1日～16日，镇江市各站点颗粒物日均浓度均达标，但在6月17日出现了较明显的单站点短时污染问题，疾控中心站点于15时起颗粒物浓度明显高于其他站点，16时达到PM2.5污染峰值，浓度为101μg/m3，17时PM10达到污染峰值，浓度为159μg/m3，20时回归市均水平。从雷达消光图中来看，17日15时～18时，润州地面处存在污染问题，18时起受降水清洁的影响，地面污染结束；从退偏图中来看，17时30分前后，探测到一次地面颗粒物污染，消光图和退偏图均未探测到污染传输的痕迹，雷达扫描情况与润州疾控中心站点小时数据变化相吻合；同时段该站点的NO2浓度未明显抬升。结合站点监测数据与雷达探测综合分析，疾控中心突发性颗粒物污染与周边浮尘污染有关。

图5 6月17日PM2.5和PM10小时数据对比图Fig.5 Comparison of PM2.5 and PM10 hourly data on June 17

图6 6月17日润州雷达垂直扫描图Fig.6 Vertical scan of Runzhou radar on June 17

2.3 6月O3污染成因分析

由图7和图8可知， 2020年6月，镇江市臭氧共超标9天，超标天臭氧8小时浓度介于164～205μg/m3之间，其中6月1日最高。具体来看：6月1日～6月8日除6月5日受降水影响空气质量较好外，其余天臭氧均超标，此次污染过程为连续高温天气，光照条件好，臭氧生成的外部和内部条件都十分有利，直到6月9日天气转阴污染过程结束；6月9日～6月29日为连续阴雨天气，平均日照时长仅1小时，温度低，湿度高，臭氧生成外部条件不利，除6月20日外臭氧浓度均较低，而6月20日早晨VOCs和NO2浓度较高，白天温度回升、湿度下降，出现短时放晴，导致臭氧浓度快速上升；6月30日天气转为晴天，臭氧立即超标。说明镇江市形成臭氧的前体物较为充足，在高温季节时，一旦出现晴天，臭氧就会超标。

图7 镇江2020年6月臭氧及其前体物以及气象要素逐日时间序列Fig.7 The daily time series of ozone and its precursors and meteorological elements in Zhenjiang in June 2020

图8 镇江市2020年6月臭氧及其前体物以及气象要素小时时间序列Fig.8 Hourly time series of ozone and its precursors and meteorological elements in Zhenjiang City in June 2020

利用基于观测的模型(OBM模型)分析了镇江市臭氧与前体物的关系(EKMA曲线)，见图9，识别出镇江市2020年6月1日～8日除6月7日外均处于VOCs控制区，6月7日处于VOCs和NOx协同控制区，说明VOCs对臭氧污染的影响较大[7]。

图9 镇江市2020年6月1日～6月8日EKMA曲线Fig.9 EKMA curve of Zhenjiang City from June 1 to June 8, 2020

从整体上看，镇江市6月份梅雨季节多为阴雨天气，充沛的降水使得镇江空气质量以优良居多，其中空气质量为优的天数为12d；但阴雨天气对NO2和VOCs浓度影响较小，且高湿度利于NO2和VOCs累积，一旦天气转晴，臭氧浓度突增[8]。

2.4 VOCs来源浅析

由图10和图11可知，镇江市2020年6月VOCs监测数据表明，镇江市区VOCs关键组分有丙烷、乙烯、乙炔、正丁烷、乙烷和甲苯等，受机动车尾气等燃烧源和溶剂涂料排放影响较大；其中，臭氧超标较多的6月1日～8日VOCs组分中，浓度较高的有丙烷、正丁烷、乙烯、甲苯和乙炔，主要来源同样是机动车尾气等燃烧源和溶剂涂料排放。

图10 镇江市2020年6月和6月1日～6月8日VOCs关键物种对比Fig.10 Comparison of key species of VOCs between June and June 1-June 8 in Zhenjiang City, 2020

图11 镇江2020年6月VOCs源解析结果Fig.11 Zhenjiang VOCs source analysis results in June 2020

镇江市2020年6月VOCs共解析出4个主要污染源，分别为：机动车尾气、工业(工艺排放)、油气挥发和工业(溶剂涂料)。其中工业排放(工艺排放、溶剂涂料)对镇江市VOCs浓度贡献最大，占比达41%；其次为占比40%的机动车尾气，油气挥发贡献占比19%。

3 结论与建议

以2020年梅雨季节典型自动监测数据和2018～2020年大气空气质量逐月数据为基础，分析了特殊梅雨季节(6月)镇江市空气污染变化情况及存在原因。结果表明：1、梅雨期间颗粒物浓度未见明显变化；2、O3污染仍是影响近期空气质量的主要因素；3、VOCs对臭氧污染的影响较明显。

建议相关部门通过网格点、走航、VOCs监测等手段，开展臭氧快速源解析工作，理清本区域O3污染的来源，理定管控整治措施，降低臭氧污染对优良天数达标率的影响。