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京津冀及周边地区再现重污染 五位专家集中解答污染成因

來源:   时间: 2020-02-12 08:18

  今年春節以來,京津冀及周邊地區多次出現重汙染天氣過程,中國工程院院士賀克斌和有關專家就網友關心的重汙染成因和變化趨勢等問題進行了解讀。

  問題一:春節以來,假期又逢疫情,社會活動水平很低,爲什麽還有重汙染? 

  中科院大氣物理所研究员王自发:大氣污染程度和排放有关,也和大氣环境容量有关。大氣环境容量是一个城市、一个区域空气质量达标时,最大能容纳各种大氣污染物的排放量,其大小会因气候、气象条件等因素影响而动态变化,气象条件好的时候环境容量大,气象条件差的时候环境容量小。就平均水平而言,京津冀及周边地区“2+26”城市秋冬季大氣污染排放量大大超出环境容量,在极端不利气象条件下,甚至能超出环境容量4倍,这种情况持续时间长,就会导致出现重度或严重污染。

  今年春節以來,受假期和疫情影響,社會活動水平有所下降,“2+26”城市PM2.5、SO2、NOx、VOCs等主要污染物排放量较秋冬季平均水平下降约20-30%。但同时,区域内频繁出现长时间静稳、强逆温、高湿的不利气象条件,平均风速整体低于2米/秒,相对湿度高于60%,逆温高达10度(逆温是影响污染物扩散的关键因素之一,正常情况下,海拔高度越高,温度越低,空气自暖向冷流动,有助于污染物垂直扩散。但在发生逆温时,情况刚好相反,高空温度比地面高,空气垂直上升受阻,就像锅盖一样盖在区域上空,污染物难以扩散。10度逆温属于强逆温。),边界层高度降低到300-500米(是正常情况下的1/2至1/3),京津冀中部、河南中部、山东西部等地多次出现大雾天气,这导致区域大氣环境容量比平时减少约50%,太行山前的城市环境容量变得更低。也就是说,污染排放量下降了,但下降幅度远未达到环境容量。大氣观测和研究初步评估结果是近期不利气象条件导致环境容量大幅度减小,虽然社会活动水平处于较低水平,但大氣污染物排放的量仍然超过环境容量2倍以上,这是近期雾霾频发的主要原因。

  从近10年的气象观测数据分析,京津冀及周边“2+26”城市处于相同的大氣流场中,有时这些城市同步处于不利的气象条件下,大氣环境容量整体变低。有时发生在局部,如河南北部城市、河北太行山前城市、北京和天津周边城市等,气象上叫“气象辐合”,即各个城市排放的大氣污染物向辐合中心积聚。在当前各个城市排放水平都超环境容量的情况下,哪里发生气象辐合,哪里就成为污染物积聚区,导致该区域出现重污染。今年春节期间,北京和天津等周边城市就发生了气象辐合,出现了重污染,所以这里的群众感觉到我们这里几乎什么都停了怎么还有重污染。而河南、山东等省份的城市空气质量却持续优良,那里的群众感觉到企业、汽车、建筑工地停下来,还真就没有污染了。从气象预测看,从当前到2月13日,这次气象辐合又发生在北京、天津及周边,目前此京津冀地区只有5个城市出现重污染,其他城市均保持优良或轻中度污染。

  問題二:車停了,工地停了,企業停了,還有什麽排放,怎麽還超環境容量? 

  交通運輸部規劃研究院環境所所長徐洪磊:從我掌握的情況看,京津冀及周邊地區交通流量確實大幅下降。交通量觀測數據顯示,春節期間,京津冀及周邊地區,公路貨車和客車流量較平時分別下降了77%和39%。而且受疫情影響,春節假期後,區域交通流量仍維持相對較低水平,沒有出現2019年春節假期後交通流量恢複至正常水平的現象。粗略估算,區域內交通運輸産生的汙染排放量至少下降4成以上。從生態環境部監測站點數據分析,京津冀及周邊“2+26”城市自春節到正月十五日,NO2濃度同比下降30%左右。但2月10日和11日,隨著複工複産,城市內和城際間的交通流量又開始有明顯增加,NO2濃度同前段時間相比明顯上升,北京市PM2.5組分監測顯示硝酸鹽占比大幅上升,成爲擡升PM2.5浓度的主要因子。这些说明,机动车排放的NOx仍是区域大氣污染的主要成因之一,这也得到了观测数据的科学验证。虽然每次雾霾的主要成因和各排放源贡献占比会有不同,但就区域大氣污染成因而言,不能因为车流量的减少就认定其排放的污染物与雾霾没有关系。

  中國工程院院士、清華大學環境學院院長賀克斌:確實,施工工地大部分都停工了,車流量大幅下降,餐飲服務業、勞動密集型輕工業等行業也大部分停工,這類企業汙染排放大幅度降低。這些從監測數據上也能體現出來。2020年除夕至正月十五,區域PM10平均濃度較2019年春節同期下降13.3%,NO2下降22.6%。

  受疫情管控影响,很多行业的排放量有较大幅度的下降,这对我们科学工作者而言,也是一次重污染天气发生的案例研究,对以后重污染应对精准施策的检验,管控什么有用,管控什么无用的实证。由于我国北方冬季取暖和区域重污染行业相对集中,排放方面大家有一些没注意到的情况。先说采暖,由于大量务工人员回乡,居民采暖需求增长,虽然部分农村已经完成了煤改气煤改电,但还有1000多万户用煤取暖,一吨散煤燃烧排放的污染物相当于电厂燃煤排放污染物的15倍以上。今年春节到日前与去年同时段相比,农村地区衡量燃煤量的CO浓度增加了10%以上。说明农村散煤用量较春节前有所增加。再说工业,目前停工的主要集中在加工业、轻工业,而工业大氣污染物排放的主要来源,主要是高污染、高能耗的资源型行业,比如火力发电、钢铁、焦化、玻璃、耐火材料、石化化工、氧化铝、电解铝等,这些行业往往存在不可中断的生产工序,需要常年运转。

  從主要工業産品産量來看,今年春節期間,全國鋼鐵産量較春節前小幅下降,日均鐵水産量降幅2%左右,但總體産量仍高于去年同期0.6%,北方地區除個別企業因所在村莊發現疫情停産外,其余企業減産幅度不大,相關行業協會的數據顯示,河北省鋼鐵企業高爐開工率略高于去年;有色金屬行業産量較年前有小幅波動,總體基本無變化;典型大型企業的電解鋁、氧化鋁日均産量較平時變化幅度在±3%以內,電解鉛、鋅錠和陰極銅日均産量下降幅度僅爲2%,炭素産量降幅在9%以內;平板玻璃和焦炭産量、原油加工量保持平穩。從汙染物在線監測數據看,初一到十五期間,火力和鋼鐵行業汙染物排放量較節前下降約10%左右,焦化、石化、玻璃、有色等行業無明顯變化趨勢。

  这些数据说明,在京津冀及周边地区,秋冬季占比高达三分之二的工业和采暖所排放的大氣污染物并未实质性下降,而这些排放源也是这个区域的基础排放量,大氣污染排放量并未“伤筋动骨”,当气象条件不利导致环境容量下降时,基础排放量未变就会超出环境容量并出现重污染过程。

  問題三:多地出台禁放規定,正月十五出現汙染天氣還是煙花爆竹影響嗎?  

  中国环境监测总站大氣室主任唐桂刚:近年來多地出台了煙花爆竹的禁限放規定,從效果上看還是非常顯著的。2020年除夕19時至初一6時,京津冀及周邊地區城市PM2.5、PM10平均濃度與去年相比分別下降了13.7%和33.8%,北京市單站點PM2.5最高濃度相對去年單站點最高濃度下降約29%;元宵節夜間,區域PM2.5、PM10平均濃度分別比去年元宵節同期下降34.9%和40.3%,北京市PM2.5峰值濃度同比降低38%。河南省今年管控較爲有力,除夕和元宵節期間均未因燃放煙花爆竹出現重汙染天氣,但相對的保定市管控較差,造成了PM2.5濃度爆表。同時,由于各地禁限放措施主要集中在主城區或主幹道周邊,大量農村地區和城鄉結合部沒有提出禁限放要求,導致春節及元宵節期間煙花爆竹的燃放量仍較大、較集中,對空氣質量的影響仍較明顯。2020年春節期間,區域內縣城與各市城區相比,區域PM2.5濃度峰值偏高幅度達61%。

  今年元宵節期間,疊加不利氣象條件及煙花爆竹燃放影響,區域內太原、邯鄲、石家莊等8個城市PM2.5濃度達到重度汙染水平。北京市PM2.5峰值期間,煙花爆竹特征組分硫酸鹽、氯離子、鉀離子、鎂離子較平時的濃度上升了5.5、5.8、32.8、30.7倍,而其他組分受氣象條件影響僅上升了0.5-1.5倍。同時,受不利氣象條件影響,今年元宵節煙花爆竹燃放産生的汙染物還存在明顯滯留情況,正月十六白天PM2.5中的鉀離子等仍較平時的濃度高出10倍左右。

  從曆年監測結果來看,春節和元宵節期間均容易發生汙染過程。自2013年以來,幾乎每年大年初一都出現了汙染過程,2015到2017年最重,北京市初一均達到重度甚至嚴重汙染,PM2.5小時濃度最高達700微克/立方米;區域內最多的一年有12個城市達到重度及嚴重汙染;PM2.5小時濃度峰值最高爲807微克/立方米。一樣的情況也出現在每年元宵節夜間。由此可見,如遇不利氣象條件,煙花爆竹集中燃放的汙染物不易消散,而且影響還會進一步拉長。

  問題四:此次汙染過程要持續到什麽時候,未來空氣質量如何?  

  中央氣象台首席預報員桂海林:近期随着北方气温回升,大氣形势趋于静稳,尽管受疫情的影响,全社会大氣污染物排放量较低,但由于不利气象条件与高湿空气以及元宵节部分民众烟花爆竹燃放和区域各种污染源排放的共同影响,近期在京津冀及周边地区仍出现了较长时间、较大范围的大雾也将加重污染程度。

  臨近的一次汙染過程起始于2月7-8日,汙染首先在河北南部、山東北部等地開始累積發展,空氣質量達到中至重度汙染水平。8日午後開始,受偏南風及地形影響,區域南部的汙染物向北彙集,北京、天津及唐山、廊坊、保定等城市發生氣象輻合,汙染物濃度快速攀升,由于南部城市持續傳輸,9日和10日河南、山東及河北部分城市空氣質量好轉,但北京和天津及周邊城市是汙染物積聚區,成爲汙染最重的幾個城市。

  从目前气象资料分析,2月11-13日,京津冀及周边区域仍将维持静稳、高湿和强逆温状态,污染总体来说仍将维持并发展,河南、山东及河北部分城市空气质量相对较好,但北京、天津一带地区仍会出现大雾天气并伴有中至重度污染。其中,13日白天大氣扩散条件最差,湿度达到饱和、贴地强逆温、气压低、天空阴天,预计京津冀中部地区将达到此次过程的污染峰值。13日夜间开始,随着冷空气的侵入以及降水的影响,扩散条件好转,污染物逐渐清除。14日随着较强冷空气南下,这次污染过程才会彻底结束。目前看,14日后,整体扩散条件有利,较好的空气质量将会持续一段时间。

  賀克斌院士:虽然春节放假和疫情控制期间,各类污染源排放量和排放强度下降,但受特别不利气象条件影响,区域大氣环境容量显著降低。在这种情况下仍然会出现重污染天气,尤其是在目前“2+26”城市排放强度下,虽然总排放量有所降低,但大部分城市排放的污染物向少数几个城市积聚,使这几个城市的大氣污染物承载量远超环境容量,就会发生重污染,北京、天津等城市目前就是这种状况。从监测数据分析,北京市二氧化硫浓度是前几天的三倍以上,拉升PM2.5濃度的主要是硫酸鹽和硝酸鹽,說明外界傳輸影響還是很大的。

  客觀上說,現在的汙染過程和以往相比,明顯呈現影響範圍變小、積累時間變長、持續時間變短、峰值濃度變低、汙染程度變輕的特征。本次北京市及周邊幾個城市發生的重汙染過程,其氣象要素及結構配置與2016年11月23-27日汙染過程較爲相似性,該汙染過程中,北京、天津、石家莊、廊坊、唐山、保定、邢台7個城市出現重度汙染,北京、石家莊、保定三個城市達到嚴重汙染級別,石家莊、保定均有點位PM2.5浓度爆表。对比而言,本轮污染过程中,水平辐合风场持续时间更长且更稳定,清晨至上午时段相对湿度更高,大氣静稳条件更加不利,如果这种气象条件出现在2016年的污染过程,按当时的排放水平,爆表城市可能更多。

  因此,打赢蓝天保卫战,应以减少最影响人民群众幸福感的重污染天气为目标,京津冀及周边地区各城市要有一盘棋思想,未来必须坚持联防联控联治,持之以恒的开展能源结构、产业结构、交通结构、用地结构的调整,强化污染排放控制,大幅削减大氣污染排放强度,不断改善环境空气质量。

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