氣象條件和空氣重污染之間，存在著怎樣的關(guān)聯(lián)？
攻關(guān)專(zhuān)家運(yùn)用多個(gè)模型系統(tǒng)，分析了2000年—2017年氣象條件對(duì)空氣質(zhì)量的影響。結(jié)果顯示，由于氣象條件的年際差異，京津冀及周邊地區(qū)“2+26”城市PM2.5年均濃度的波動(dòng)幅度可達(dá)10%，個(gè)別城市可達(dá)15%；由于氣象條件的月際差異，城市PM2.5月均濃度的波動(dòng)幅度可達(dá)30%以上。
中國(guó)工程院院士、中國(guó)氣象科學(xué)研究院研究員徐祥德，中國(guó)氣科院大氣成分研究所所長(zhǎng)王亞強(qiáng)，國(guó)家氣候中心研究員柳艷菊等組成氣象攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，對(duì)這一問(wèn)題開(kāi)展了深入研究。
徐祥德介紹，京津冀及周邊地區(qū)位于太行山東側(cè)“背風(fēng)坡”和燕山南側(cè)的半封閉地形中，受青藏高原大地形“背風(fēng)坡”效應(yīng)所導(dǎo)致的下沉氣流和“弱風(fēng)效應(yīng)”影響，冬季京津冀及周邊地區(qū)為顯著的下沉氣流區(qū)，這不利于大氣對(duì)流擴(kuò)散及污染物清除。這個(gè)地區(qū)是我國(guó)冬季大氣污染最重、季節(jié)差異最為顯著的區(qū)域，PM2.5濃度冬季普遍偏高，污染最重，秋、春季次之，夏季最輕。
“從目前統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果來(lái)看，在京津冀及周邊地區(qū)，符合以下條件時(shí)容易產(chǎn)生本地累積型重污染：風(fēng)速小于2米/秒，對(duì)污染物水平擴(kuò)散極其不利；大氣處于靜穩(wěn)狀態(tài)，垂直擴(kuò)散能力較差；近地面逆溫，混合層高度低于500米；大氣相對(duì)濕度達(dá)60%以上，導(dǎo)致氣態(tài)前體物向顆粒物加速轉(zhuǎn)化。”徐祥德說(shuō)，“在空氣污染過(guò)程中，污染累積到一定程度后還會(huì)導(dǎo)致氣象條件進(jìn)一步轉(zhuǎn)差，重污染和不利氣象條件之間形成顯著的‘雙向反饋’效應(yīng)。”
污染物成分出現(xiàn)哪些新趨勢(shì)？
PM2.5組分發(fā)生明顯變化，專(zhuān)家探索性地將城市空氣污染分為6種類(lèi)型
空氣污染的“病根”是排放，天氣是誘因，復(fù)雜的顆粒物二次轉(zhuǎn)化是催化劑。重污染天氣中首要污染物大多是PM2.5，這種直徑小于或等于2.5微米（不到人的頭發(fā)絲直徑的1/20）的顆粒物中，主要的成分有哪些，從何而來(lái)？這是對(duì)癥下藥時(shí)需要了解的問(wèn)題。
攻關(guān)研究表明，2017年，“2+26”城市二氧化硫、氮氧化物、PM2.5、可吸入顆粒物（PM10）、揮發(fā)性有機(jī)物、氨和一氧化碳等污染物排放量，同比下降6%—31%，其中，二氧化硫排放降幅最大，氨排放降幅最小。
2017年—2018年采暖季期間，“2+26”城市PM2.5的平均濃度為85微克/立方米，其中有機(jī)物、硝酸鹽、硫酸鹽、銨鹽等主要組分的占比分別為28%、19%、12%和11%。這揭示京津冀及周邊地區(qū)大氣PM2.5化學(xué)特征發(fā)生了顯著變化。2018年11月—今年2月主要監(jiān)測(cè)站點(diǎn)在線測(cè)量的結(jié)果，再次印證了這一變化規(guī)律。
——有機(jī)物占比正在下降。
PM2.5組分“黑名單”中，排在第一位的是有機(jī)物。目前，在測(cè)的有機(jī)物達(dá)100多種，主要來(lái)自散煤燃燒、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣等一次排放和揮發(fā)性有機(jī)物的二次轉(zhuǎn)化，隨著散煤燃燒排放等得到有效治理，有機(jī)物的占比正在下降。
——硫酸鹽濃度及占比大幅降低。
作為大氣主要污染物之一，二氧化硫是導(dǎo)致酸雨的重要因素，也曾是二次生成PM2.5的最主要來(lái)源。很多地區(qū)一直把控制二氧化硫排放總量作為大氣污染治理的頭等工作。攻關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為，京津冀及周邊地區(qū)散煤“雙替代”、燃煤鍋爐和“散亂污”企業(yè)綜合整治成效顯著，使得硫酸鹽濃度及占比大幅降低。
——硝酸鹽污染十分突出。
觀測(cè)期間的數(shù)據(jù)分析顯示，京津冀及周邊地區(qū)硝酸鹽區(qū)域性污染十分突出，硝酸鹽絕對(duì)濃度和占比大幅度超過(guò)硫酸鹽，成為PM2.5中最主要的二次無(wú)機(jī)組分，其濃度快速上升已成為PM2.5爆發(fā)式增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一。這表明，加強(qiáng)氮氧化物的控制非常重要、非常緊迫。
中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院研究員薛志鋼告訴記者，“2+26”城市氮氧化物最重要的來(lái)源是道路移動(dòng)源，也就是機(jī)動(dòng)車(chē)，占比32%；非道路移動(dòng)源即工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶和飛機(jī)等的排放占比17%；電力和供熱行業(yè)排放占比17%；其他工業(yè)排放占20%。抓住重點(diǎn)領(lǐng)域、推進(jìn)氮氧化物減排成為當(dāng)務(wù)之急。
——銨鹽排放須引起重視。
PM2.5組分“黑名單”中銨鹽排在第四位。聯(lián)合攻關(guān)專(zhuān)家、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授劉學(xué)軍表示，銨鹽主要由氨氣通過(guò)二次轉(zhuǎn)化而來(lái)，其來(lái)源主要是農(nóng)業(yè)氨排放，占比高達(dá)85%，其中畜禽養(yǎng)殖占57%，氮肥使用占20%。從時(shí)間分布上看，秋冬季氨排放量低，夏季排放量大。另外，秸稈焚燒等生物質(zhì)燃燒、垃圾填埋場(chǎng)、污水處理廠等也有氨排放。
各個(gè)城市產(chǎn)業(yè)、能源、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)不同，城市化水平及消費(fèi)水平不同，污染呈現(xiàn)不同特點(diǎn)。中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院院長(zhǎng)賀克斌介紹，根據(jù)城市污染源結(jié)構(gòu)特征，可探索性地將“2+26”城市分為6種類(lèi)型：
天津、石家莊、唐山、邯鄲、滄州、濟(jì)南、淄博、安陽(yáng)等城市為綜合工業(yè)污染類(lèi)；北京、鄭州等城市為偏機(jī)動(dòng)車(chē)及溶劑類(lèi)（裝修涂料、干洗劑、發(fā)膠、染發(fā)劑等）；邢臺(tái)、太原、長(zhǎng)治、陽(yáng)泉、晉城、聊城、濱州等城市為偏煤焦鐵類(lèi)；廊坊、衡水、濟(jì)寧、德州、新鄉(xiāng)等城市為偏溶劑使用類(lèi)；保定、鶴壁、焦作等城市為偏建材污染類(lèi)；菏澤、濮陽(yáng)、開(kāi)封等城市為偏農(nóng)業(yè)及石化化工類(lèi)。
區(qū)域傳輸影響有多大？
區(qū)域傳輸加重污染快速累積，全年平均“貢獻(xiàn)”約20%—30%
兩年多前，一張?jiān)诒本┦形骷t門(mén)拍攝的大氣污染團(tuán)從南邊滾滾來(lái)襲的照片，在很多人的微信朋友圈中刷屏，至今讓人印象深刻。
“事實(shí)上，攻關(guān)期間，每次重污染我們都開(kāi)展走航觀測(cè)，采用新技術(shù)密切關(guān)注重污染過(guò)程。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院研究員劉文清說(shuō)。
京津冀及周邊地區(qū)的特殊地形，使得污染物區(qū)域傳輸對(duì)污染快速累積產(chǎn)生顯著影響。攻關(guān)研究表明，西南通道（太行山前輸送帶）、東南通道（濟(jì)南—滄州—天津輸送帶）和偏東通道（燕山前輸送帶）均影響較大。京津冀及周邊地區(qū)各城市污染程度受到整個(gè)區(qū)域的傳輸影響，全年平均“貢獻(xiàn)”約為20%—30%，重污染期間的“貢獻(xiàn)”還會(huì)再提升約15%—20%。
對(duì)北京市而言，在重污染期間區(qū)域傳輸“貢獻(xiàn)”最高可達(dá)60%—70%，其中西南通道、東南通道和偏東通道都有較大影響。西南通道的定量分析顯示，在典型污染過(guò)程的起始階段，向北京的輸送通量最高可達(dá)500—800微克/平方米·秒，污染形成階段的輸送通量在100—200微克/平方米·秒左右。
中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員王自發(fā)告訴記者，輸送通量是表示污染物輸送強(qiáng)度的物理量，數(shù)值越大，代表輸送強(qiáng)度越大。“根據(jù)定量分析結(jié)果，按照近地面大氣混合層500米高計(jì)算，在污染過(guò)程起始階段，周邊地區(qū)每小時(shí)每公里最高向北京輸送0.9噸—1.5噸PM2.5，影響非常明顯。”
有人認(rèn)為，北京的藍(lán)天受到了周邊地區(qū)的拖累。但北京跟蹤研究工作組專(zhuān)家、清華大學(xué)教授王書(shū)肖并不這樣認(rèn)為。她說(shuō)，如果因此將北京空氣污染完全歸咎于周邊地區(qū)，那可就錯(cuò)了。
王書(shū)肖表示，大氣污染是區(qū)域性問(wèn)題，京津冀及周邊地區(qū)在同一空氣流場(chǎng)內(nèi)，各城市的污染物相互影響，北京既受其它城市影響，也影響其它城市，空氣質(zhì)量一榮俱榮、一損俱損，誰(shuí)都難以獨(dú)善其身。
區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量相對(duì)較好的地方，對(duì)區(qū)域傳輸“貢獻(xiàn)”會(huì)小一些，這是大家的普遍印象。但專(zhuān)家們對(duì)各城市細(xì)致的“體檢”，推翻了這樣的誤解。
“天津市去年P(guān)M2.5年均濃度為52微克/立方米，其中一個(gè)原因是得益于相對(duì)較好的擴(kuò)散條件。”中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院研究員孟凡說(shuō)，天津污染物排放總量很大，但一次PM2.5直接排放并不是很高，只有唐山市的1/3，對(duì)本地造成的影響比較小。不過(guò)，天津的二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物排放較高，排名“2+26”城市前列。這些PM2.5前體物轉(zhuǎn)化成硫酸鹽、硝酸鹽和顆粒物有機(jī)組分需要一定時(shí)間，輸送過(guò)程中伴隨著轉(zhuǎn)化，對(duì)區(qū)域污染影響較大。空氣質(zhì)量模型模擬計(jì)算顯示，天津的污染物對(duì)區(qū)域傳輸?shù)?ldquo;貢獻(xiàn)”在“2+26”城市中排名靠前。
攻關(guān)研究顯示，區(qū)域排放總量位居前列的5個(gè)城市，河北占了3個(gè)。西南通道也就是冀中南太行山沿線方向，包括河北石家莊、保定、邢臺(tái)、邯鄲等城市，工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重、能源結(jié)構(gòu)偏煤、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)偏公路等問(wèn)題突出，污染物排放總量較高，遠(yuǎn)超環(huán)境容量。東部的唐山市，工業(yè)污染特征也十分突出。
“河北空氣質(zhì)量相對(duì)較差，只有大幅削減污染物排放，才能提升本地空氣質(zhì)量，促進(jìn)京津冀及周邊地區(qū)空氣質(zhì)量持續(xù)改善。”河北省生態(tài)環(huán)境廳廳長(zhǎng)高建民說(shuō)。生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境管理司司長(zhǎng)劉炳江強(qiáng)調(diào)：“區(qū)域大氣污染治理過(guò)程中，各個(gè)城市首先要‘自掃門(mén)前雪’，把本地污染排放降下來(lái)。”
