宁夏北部城市区空气污染与自然环境的关系
宁夏北部城市区空气污染与自然环境的关系
马万庆(宁夏石嘴山市老科协大武口
753000)
摘要：本文揭示了宁夏北部城市区空气污染与自然环境的关系。贺兰山的阻挡、山谷效应、气象要素场以及城市热岛效应的作用和影响，不利于大气污染物的扩散和稀释，使宁夏北部城市区空气污染严重；空气污染又对气象场等产生影响，引起局地气候等自然环境发生变化；还提出了防治城市区空气污染的措施和对策。
关键词：宁夏：城市区；空气污染；自然环境
一、引言
宁夏北部有银川市和石嘴山市，两市均在贺兰山东部和东麓，均为宁夏重要的工业城市，其中，银川市是宁夏的政治、经济和文化中心。受自然环境条件等因素的影响，银川市和石嘴山市城市区环境空气污染均较严重。从市郊看城市区常处在雾霾笼罩之中，尤其是冬季这种现象更为甚者。这是何原因所致呢?笔者就此对宁夏北部的地形、地貌、气象等自然环境条件进行分析研判，进一步得出贺兰山地形、地貌以及气象等自然环境条件对宁夏北部城市区大气污染物扩散稀释有重要的影响，环境空气污染又进而影
响局地气候变化。
二、气候特点与气象要素场
(一)气候特点
宁夏北部地区位于我国西北内陆的银川平原，贺兰山东麓的银川平原，属中温带干旱气候区，受大气环流的作用，为典型的大陆性气候，具有冬寒而漫长，雨季稀少；夏热而短促，较为湿润；春暖而多风，气温回升快；秋凉而旱短，天气凉爽；降水少而集中，光照充足，辐射和蒸发强烈，空气干燥等气候特点n1。多年年均气温在8．9～9．6 oc，降水量184．4～192．9mm，蒸发量1762．9"--2199．4mln，口照时数3011．OH
3057．4小时，大风8．7～28．3天，沙尘暴2．4～3
天。(二)气象要素场
雾霾城市1、风速据气象资料统计分析，风速最小月出现在1月份，为1．3m／s，最大
月出现在4
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月份，为2．7m／s。年静风频率达29％。年均风速为2．6～3．1m／
s。2、风频
银川市和石嘴山市风频分布有所差异，银川市年静风频率为16．9％，16个方位中SSE和N风频最高；石嘴山市年静风频率为21．9％，16个方位中唯南南西风频率最高，达8．3％，见图1和图2。
图1银川市多年风频玫瑰图图2石嘴山市多年风频玫瑰图
3、大气稳定度大气稳定度是指气层稳定的程度，它制约着污染物在大气中的扩
散程度，与太阳
高度角，风向，风速和云量等有关。石嘴山全年以中性层结(D)出现频率最多，其次是稳定类(E)，两者出现频率达65．7％，大于不稳定类层结频率，彳i利于污染物的扩散和稀释。一年四季中，以一月稳定类出现频率最高，其次是十月份。特别在一月份，D和E类合计频率高达77．2％，远大于小稳定类出现频率。而在四月和七月份彳i 稳定出现频率较一月和十月高。显然在一月和十月1i利于大气污染物的扩散，稀释，四月和七月，大气层结有易于大气污染物的扩散，稀释。这与空气污染状况相一致。
4、温度层结气温的垂直分布有递减，等温和逆温三种。据资料表明，冬季区域
存在着上部逆
温层和近地逆温层。上部逆温层顶高一般出现在地面lOOm至200m高度范围内，最大厚度达700m，出现频率达86％，最终定高71％都在400m高度以下。冬季近地面逆稳层出现频率达100％，这主要是因太阳辐射和地面有效辐射所致。
受太阳辐射的加热和冷却以及地面有效辐射作用，形成白天地表温度较气温高，夜间地表温度较气温低的近地逆温层，尤其是冬季凌晨更为明显。
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三、自然地理环境
(一)山峰阻挡作用
贺兰山海拔在2000，--3000m，屹立在宁夏北部，成为天然屏障，有效的阻挡着西来的冷空气和沙尘的长驱直入，形成了驰名中外的“塞上江南”——银川平原。若没有贺兰山天然屏障作用，宁夏北部将为一片荒漠草原景象，见图1。
另外，受山脉的阻挡气流会出现扰流现象，见图2。
图1山脉阻挡作用示意图
吣i
图2山脉阻挡作用示意图
(二)山谷效应银川和石嘴山市区，尤其是石嘴山市区，位于贺兰山东麓，海
拔在llOOm左右，
距贺兰山约4000km，被贺兰山自北至西南所环绕，这种地形具有典型的山谷效应。受太阳辐射加热，冷却作用，白天风向多由市区吹向山坡，称为谷风，夜间风向多由山坡吹向市区，叫做山风。再加之受背风坡山地形之影响，形成了如前所述的地面风场特征，因而静风和偏东，偏南风出现频次较多。
图3山谷风示意图
(三)绝热增温银川和石嘴山市上空均在大气环流的西风带中。贺兰山海拔在
2000一--3000m左
右。西风带气流受山体阻挡后，在贺兰山背风坡作下沉绝热增温运动。此举首先形成了前述的上部逆
温层结，其次使贺兰山东麓空气温度较其他地方高，第三，因绝热增温效应，使空气中的水蒸气升华，不易形成雨滴和降水云系，这也是两地区降水少的原因之一。
四、城市热岛效应热岛效应是指城市众多的工矿企业和家庭在生产和生活过程中排
放大量的热能，
是城市地面层空气受热量增加，城市气温普遍高于市郊的现象。两城市区向大气排放的热能源主要有：近40万人体辐射，诸多台的锅炉和窑炉及人们生活的燃料气，约 6万辆机动车辆废气排放等，形成地区的热岛效应。
诸多低架污染源和面源排放的热量，无疑使市区气温增高，加剧近地逆温层的形成，易出现“熏烟”污染乜1。
五、环境空气质量现状 (一)银川市区环境空气
质量现状 2012年银川市环境空气质量监测
结果见表1。
表1银川市环境空气污染物监测结果季度统计单位：mg／岔项目S D2N D2PMlo
时间2011年2012年2011年2012红2011年2012
链一季度0．053 0．055 0．0390．0400．109 0．083
二季度0．024 0．021 0．0230．030 0．105 0．091
三季度0．0240．0200．0210．0300．0700．099
四季度0．0480．08l0．0370．0490．0960．124
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由表1可见：1、二氧化硫浓度值与2011年同期相比有所上升。春、冬季采暖期燃煤影响，导
致二氧化硫一、四季度浓度值较2011年有所升高。特别是四季度二氧化硫较去年
同期上升了68．8％，四季度季均值超过《环境空气质量标准》年平均二级标准。
2、二氧化氮年均浓度值与2011年相比有所上升。环境空气中二氧化氮主要来源于机动车尾气排放和燃煤排放。银川市环境空气中二氧化氮年均浓度持续上升趋势没有得到有效遏制，与银川市机动车车辆增加趋势相一致。
3、可吸入颗粒物年均浓度值与2011年相比略有上升，主要上升季度为三、四季度。
(二)石嘴山市区环境空气质量现状
1、可吸入颗粒物
2012年全市可吸入颗粒物年平均浓度为0．070mg／m。，年均值不超标；Lj均浓度值范围为0．020—0．308 mg／m3，口均值超标率为4．1％；与2011年相比(0．078mg ／m3)，全市可吸入颗粒物年均值下降10．3％。
全市可吸入颗粒物污染随季节变化差异明显，采暖期(每年11月一次年3月) 以及多风季节(4—5月)监测值明显高于非采暖期，各测点监测浓度值变化见图4。
浓度值(mg／ma)
0．2
0．18声
0．16／
0．14人，人／
0．12一＼一—／一＼一
一一一一一／，墨0．1
v＼／，r———’／，，／、0．08■，。—--＼▲一水：一?厂．．＼爿lr一一／
0．06“—■-—’一＼蔓8、、—h一，／、／
0．04
0．02
图42012年石嘴山市可吸入颗粒物监测浓度值逐月比较
2、S0。
2012年全市二氧化硫年平均浓度值为0．052mg／m3，年均浓度值不超标；L】均值范围为0．006—0．261mg／m3，Lj均值超标率为7．9％。与2011年相比(0．054mg ／m3)，全市二氧化硫年均值下降3．7％。
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