2020年春节期间北京污染过程上文已经有所分析（参见昨日微信）。本报告是对2月份以来，重点是对元宵节直到今日的重霾污染化学成分及其来源进行分析。数据主要来源于本人课题组观测和合作伙伴共享，但都已经过了质量控制。
1、常规空气污染要素。2月1-12日PM2.5平均浓度均低于春节期间(1.20-1.31) 。PM2.5从2月1日到今天13日有一个明显的积累过程，昨日日均浓度已经超过200微克/立方米，属于重度污染（PM2.5大于150微克/立方米属于重度污染）。同时SO2、NO2和氨气等气态污染物浓度也呈现波动上升。PM2.5、NO2和CO峰值浓度分别为207、56和2300微克/立方米，比春节期间分别高21%、8%和10%，但SO2浓度比春节期间低。
2、爆发点。PM2.5开始快速上升的“时间点”分别为 “春节”和“元宵节”，与燃放烟花爆竹引发有关。
图1 北京空气常规污染物浓度水平及逐日变化
3、2月8-11日京津冀及周边重污染区域受变性高压和均压场控制，弱风高湿，气温略有升高，北京受弱南风和弱东北风交织影响，大气静稳，加重污染累积和形成；结合天气过程分析，北京2月6-8日污染物以为区域传输为主，但9-12日转变为局地积累为主（天气过程图省略）。
图2 北京地面气象要素
4、大气边界层高度。2月1日-6日期间未有明显的污染过程，午间大气边界层超过1500m；2月6日降雪后，污染开始逐渐汇聚形成，大气边界层出现多层结构，且边界层高度无明显日变化。即使在午间时段，2月7日以后，大气边界层高度仍仅有500m左右。低的边界层高度造成污染被压缩于地面无法扩散，而极其有利于颗粒物的非均相化学反应和物理的吸湿增长，均会造成颗粒物的浓度增加，粒径变大，水平能见度恶化。
图3 2月1日-12日北京站大气边界层高度演变
5、2020年2月1-12日, 大气中非难熔PM2.5（简称NR-PM2.5，不包括矿尘和黑炭）及其化学组分有机物（绿色Org）、硝酸盐（蓝色NO3-）、硫酸盐（红色SO42-）、铵盐（橘黄NH4+）和氯盐（紫色Cl-）平均浓度分别为56、12、20、11、12和1微克/立方米；比例分别为27%、29%、23%、19%和2%。硝酸盐增长速度快，所占比例最高，表明本次污染过程是一次以硝酸盐非均相化学爆发增长主导重颗粒物污染过程。
图4 北京大气中PM2.5主要化学组成逐时变化图
6、按照PM2.5浓度将等级分为优良天、中度污染和重度污染时，NR-PM2.5浓度依次为34、123和195微克/立方米, SO42-、NO3-、NH4+绝对浓度逐渐增加，其中,重污染时 NO3-上升15个百分点,占被测组分的40%；Org和SO42-占比分别下降9和8个百分点。细颗粒物中，二次生成的硝酸铵和硫酸铵占到了78%，它们极易溶于水，造成细颗粒物吸湿增长变“胖”，表观大气能见度急剧恶化！
图5 北京大气中PM2.5主要化学组成逐时变化图
7、图3数据变化分析表明，北京从优良天向中度污染天的转化，主要受到了北京西南和东南两个方向巨大污染源的影响。但后期转化过程，区域传输减弱，几乎终止。
图6 北京及周边地区NO2柱总量变化卫星图（引子中国科技大学刘诚）
8、与春节期间重污染过程相比，元宵节后的重污染过程硝酸盐比例上升10个百分点，硫酸盐下降5个百分点。说明随着元宵节后复工，本地排放氮氧化物生成转化硝酸盐（及相关成分）比例增加，但周边硫酸盐为主的污染输送依然很强。这也是气象条件相仿的情况下，本次污染过程峰值高于春节期间的原因之一。
总结:2020年元宵节后期重霾过程由气象过程主导，北京西南和东南方向重工业区高大点源排放的污染物向北京城市区域扩散汇聚，与北京市区污染排放叠加，低风速、高湿度和过低的大气边界层高度，造成以硝酸盐非均相爆发增长为主的颗粒物重污染过程。节后复工交通流增大是本次污染略强于春节期间污染过程的重要原因之一。
（本报告仅作为内参和科普，暂不作为公开发表文献之引用。有数据需求，可直接与作者联系：wys@mail.iap.ac.cn；王跃思 中国科学院大气物理研究所）
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