孙丽娟

（山西省生态环境监测和应急保障中心（山西省生态环境科学研究院），山西 太原 030027）

引言

沙尘天气是我国西北、华北等地频发自然现象，常发生于干旱地区、半干旱地区、荒漠化地区和农牧交错带，主要发生于每年冬、春季，其中3 月～5 月最为频发。沙尘天气属于灾害性天气现象，发生时通常导致严重的环境空气颗粒物超标，严重的还可能造成人畜伤亡、土地沙化、作物减产、房屋倒塌等灾害事件，因此人们又将沙尘暴冠以“黄风”、“黑风暴”等名称。

山西省地处华北西部的黄土高原东翼，东以太行山为界，与河北为邻；西、南隔黄河与陕西、河南相望；北以外长城为界与内蒙古毗连。地处中纬度地带的内陆，在气候类型上属于温带大陆性季风气候。影响山西的沙尘发源地较多，主要受到三个沙尘主要源地地区的侵袭：一是蒙古国中南部，这个地区的荒漠、戈壁以及沙漠地区；二是内蒙古西部的阿拉善盟的沙漠；三是甘肃西北部地区。山西北邻内蒙处于沙尘过程传输路径之上，受西北气流影响，每年春天上述沙源地出现较强沙尘天气时，山西各城市环境空气中可吸入颗粒物浓度均会出现不同程度上升，城市环境空气质量急剧下降。为了掌握山西省受沙尘天气过程的影响情况，分析沙尘天气对山西省空气质量的影响，本文依据中国环境监测总站认定的受沙尘影响过程影响的过程，对此进行了分析和研究。

1 数据与方法

1.1 数据

山西省2020 年逐日和逐小时空气质量监测数据。

1.2 方法

季节划分采用气象季节定义，即3 月、4 月、5 月为春季，6 月、7 月、8 月为夏季，9 月、10 月、11 月为秋季，12 月、1 月、2 月为冬季。根据《受沙尘天气过程影响城市空气质量评价补充规定》对沙尘天气过程中颗粒物浓度影响剔除条件的描述，起始时间的判定方法为：城市PM10小时平均质量浓度大于等于前6 h PM10平均质量浓度的2 倍且大于150 μg/m3作为受影响起始时间；城市PM2.5与PM10小时质量浓度比值小于等于前6 h 比值平均值的50%作为受影响的起始时间。依此判断方法，对发生在2020 年间山西省所有的受沙尘影响过程进行整理和分类。

2 结果和讨论

2.1 受沙尘天气过程影响城市统计

根据中国环境监测总站认定的“2020 年山西省省扣除沙尘天气过程影响结果”，2020 年山西省受沙尘天气过程影响情况如第338 页表1 所示。

表1 2020 年山西省受沙尘天气过程影响情况

2020 年山西省共受到沙尘天气过程影响22次，累计受影响163 d 次，11 个地级市环境空气PM10小时质量浓度最大值介于207μg/m3～1234μg/m3之间。从沙尘过境强度看，有9 次沙尘过程对全省半数左右城市产生较大影响。从各月沙尘影响看，5 月和10 月沙尘天气发生的频次和强度对环境空气质量影响较大，其中，5 月12 日至13 日的沙尘天气过程，朔州PM10小时质量浓度最大值达1233μg/m3，3个地级市PM10小时质量浓度最大值超过600μg/m3达到严重污染水平，且大同、朔州多个时段PM10小时质量浓度最大值超过1000 μg/m3。

2.2 时空特征

从时间上看，2020 年山西省沙尘天气主要发生在2 月—6 月和10 月—12 月，分别为115 d 次和48 d 次，其中5 月和10 月频次较高，分别为33 d 次和28 d 次，占总天数的37.4%。2020 年山西省受沙尘天气过程影响天次主要出现在春秋两季，以春季较多。

在对山西省空气质量的研究和分析中，一般将具有相似条件或情况的城市分为1 个区域，全省11 个城市共划分为3 个区域：大同、朔州、吕梁为西北部城市，忻州、太原、阳泉、晋中为中东部城市，长治、晋城、临汾、运城 为南部城市。从区域上看，2020 年山西省西北部城市受沙尘影响较为集中，中东部和南部城市受地传输路径影响较为分散，其中朔州、大同、吕梁、太原、晋中、晋城6 市受沙尘影响天数较多，占全省的71.8%。2020 年山西省地级市环境空气质量受沙尘天气影响天数情况如表2 所示。

表2 2020 年山西省地级市受沙尘影响天数统计表 d

2.3 环境空气质量特征

2020 年山西省11 个城市受沙尘天气影响可吸入颗粒物达到严重污染为3 d，中度污染为4 d，主要出现在大同、朔州和吕梁的西北部城市，其他区域可吸入颗粒物以良至轻度污染为主，占总影响天数的95.7%。2020 年山西省地级城市环境空气质量级别受沙尘天气影响天次，如图1 所示。

图1 2020 年山西省地级城市环境空气质量级别受沙尘天气影响

以2020 年未剔除受沙尘天气过程影响的数据和剔除后的数据对比，山西省可吸入颗粒物年均浓度下降2.8 μg/m3，细颗粒物年均质量浓度下降0.2 μg/m3，各城市中，大同市可吸入颗粒物年均质量浓度下降最大为7 μg/m3，具体城市颗粒物浓度变化，如表3 所示。

表3 颗粒物各城市平均 μg/m3

3 结论

1）2020 年山西省受沙尘天气过程影响天次主要出现在春秋两季，以春季较多。不同城市受沙尘天气影响的程度也不同,影响程度自北向南依次降低。即使在并未出现沙尘天气的地区,受上游沙尘传输的影响其可吸入颗粒物浓度也会有不同程度的升高,是预报空气质量异常偏高的重要依据之一。

2）沙尘天气过程造成中度以上污染天气占比较少，主要影响西北部城市，其它地区空气质量级别以良至轻度污染为主；对可吸入颗粒物年均浓度影响较大，但是对细颗粒物影响较小，所以剔除沙尘影响后能较为真实的反映出当地实际空气质量的情况。