1月13日是中國農歷的“臘八”,京津冀及周邊地區空氣中的“厚重感”也在臘八前夕登峰造極,“2+26”城市出現了一輪區域性重污染過程,區域北部的污染程度相對較重。國家大氣污染防治攻關聯合中心及時組織來自中國環境科學研究院、中國環境監測總站、國家氣象中心、北京大學、清華大學、北京市環境保護監測中心等單位的專家會商,對本次污染的成因進行解讀。
1. 總體情況
本次污染過程為2019年以來最為嚴重的一次,在全國范圍內,北到遼寧,南至河南,都出現了比較明顯的大氣污染,其中以京津冀及周邊地區污染程度最重。
圖1 2019年1月12日22時全國能見度實況圖
1月10日起,污染首先在“2+26”城市的區域西部和南部形成,最終發展至區域內大部分城市,首要污染物為PM2.5。截至1月14日8時,“2+26”城市已累計出現54個重度污染天,14個嚴重污染天。PM2.5日均濃度最高值出現在保定市,為396微克/立方米(12日),達嚴重污染;PM2.5小時濃度最高值也出現在保定市,為507微克/立方米(12日9時),達嚴重污染。保定市在1月12日7時和9~12時空氣質量指數(AQI)“爆表”5小時;石家莊市在1月12日13時AQI“爆表”1小時,北京市部分監測站點在12日夜間至13日凌晨也出現了小時AQI“爆表”的現象。
圖2 2019年1月12日18時“2+26”城市PM2.5濃度分布
北京市PM2.5日均濃度最高值出現在12日,為217微克/立方米,達重度污染;PM2.5小時濃度最高值出現在12日22時,為456微克/立方米,達嚴重污染(參考日均評價標準),這也是北京市2018-2019年秋冬季以來的最高值。
2.成因分析
>>>>氣象條件分析
國家氣象中心的分析結果顯示:本次污染過程中,京津冀及周邊地區的大氣污染擴散氣象條件為2018年秋冬季以來最差,也較2013年1月9-15日過程偏差。從表征大氣綜合擴散能力的靜穩天氣指數來看,1月10-12日,京津冀及周邊地區的平均靜穩指數均高于2018年冬季以來其它5次過程(11月12-15日,11月24日-12月3日,12月12-16日,12月18-22日,1月1-4日),分別偏高31%。其中,本次污染過程中北京市的平均靜穩指數較其它5次過程偏高18%。
從具體氣象要素來看,此次過程的混合層高度、相對濕度和風速均較其它5次過程平均情況偏差,諸多不利氣象因素的疊加,導致此次過程的大氣污染擴散氣象條件較2018年秋冬季以來的其它污染過程明顯偏差。
>>>>污染特征分析
圖3 2019年1月12日“2+26”城市相對濕度分布
本次過程中“2+26”城市的相對濕度較高,太行山東側的城市在1月12日日均相對濕度已達80~100%,區域特征雷達圖顯示污染特征比較一致,總體為偏二次型。保定、石家莊等城市自1月9日下午起,PM2.5濃度快速上升,由燃煤、生物質燃燒排放的一次污染物是造成過程初期污染累積的主要原因。
圖4 1月12日北京-保定-石家莊-邢臺走航結果
1月11日凌晨起,隨著相對濕度的急劇上升,特征雷達圖轉變為偏二次型,二次無機組分中,硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽的占比隨PM2.5濃度同步上升,指示SO2、NOx、NH3等氣態前體物在高濕條件下的二次轉化是污染過程發展、污染程度加重的關鍵因素。
圖5 2019年1月4-14日石家莊PM2.5化學組分圖(來源:河北省環科院灰霾實驗室)
其中,石家莊市二次無機離子中,硫酸鹽占比最大,表明SO2在高濕條件下的快速二次轉化對石家莊PM2.5的貢獻非常突出,高濃度NO2的存在為SO2的二次轉化提供了充足的氧化劑,高濕為SO2轉化提供了合適的液相反應條件,導致硫酸鹽的爆發式增長,加劇了污染的程度。12日10-16時北京-保定-石家莊-邢臺的走航觀測結果顯示,近地面大氣的消光系數和PM2.5濃度分布比較一致,保定至邢臺路段近地面顆粒物消光系數高。
圖6 北京市污染特征雷達圖(上)和組分分析(下)
北京市此次過程初期污染程度較低,但PM2.5濃度自12日12時起迅速上升,北京市的污染特征雷達圖自11日20時起持續為偏二次型。在二次組分中,硝酸鹽占比較高,且PM2.5濃度最高時NO2的濃度仍處于較高水平(大于100微克/立方米),說明本地機動車和工業排放的氮氧化物向硝酸鹽的二次轉化對于PM2.5的貢獻明顯,且具有繼續推高PM2.5濃度的潛力。而在12日18時,北京市PM2.5濃度出現爆發式增長,在短短3個小時內濃度升高超過200微克/立方米,達短時嚴重污染,接過保定的“接力棒“成為“2+26“城市的“排頭兵“,至13日4時以后快速下降。考慮到北京市在12日下午以弱偏南風主導,此次過程北京市出現的短時嚴重污染受到來自西南方向區域傳輸的影響較大。空氣質量模式結果也顯示,1月12日下午來自保定方向的貢獻為20–40%,甚至高過本地貢獻,沿西南通道的區域傳輸特征明顯。值得注意的是,在12日下午PM2.5濃度爆發式增長的時段,北京城區站點PM2.5中的有機物和硫酸鹽濃度也迅速上升,超過硝酸鹽成為占比最大的兩種組分,分析是受到區域上燃煤排放的傳輸影響。
圖7 北京市、保定市和“2+26”城市PM2.5小時濃度變化(注:紅線為“2+26”城市平均,粗藍線為保定,細藍線為北京)
3. 重污染應對
針對此次重污染天氣過程,“2+26”城市積極開展應對工作。截至1月13日12時,共有27個城市發布了重污染天氣預警,啟動了相應的應急管控措施。模式模擬結果顯示,“2+26”城市針對本次污染過程采取的應急減排措施起到了較好的削峰作用,PM2.5濃度平均下降5~10%。
圖8 本次重污染期間“2+26”城市發布預警情況
上文提及本次污染過程的氣象條件為2017/2018年秋冬季以來最差,而本次污染過程與2013年1月9-15日過程相比,京津冀及周邊地區大氣污染擴散條件也明顯偏差,靜穩指數較2013年過程偏高33%,混合層高度偏低12%,相對濕度偏高6%。其中北京市靜穩指數偏高2%,平均風速偏低24%。氣象條件更為不利的形勢下,污染程度卻比2013年過程有明顯下降。以北京市為例,2013年1月9-15日的PM2.5日均濃度最高值為459微克/立方米,本次過程PM2.5日均濃度最高值為217微克/立方米,下降幅度為53%,體現了長期污染治理工作的成效。
4. 預測預報
根據最新空氣質量監測實況數據,以及未來氣象條件變化趨勢綜合研判,受外蒙古東部方向沙源地影響,京津冀及周邊地區部分城市可能出現輕度揚沙或浮塵天氣。
14日夜間至15日上午,隨西北冷高壓系統逐漸東移南下,預計區域自西北向東南陸續受到揚沙浮沉傳輸影響,空氣質量在現有預報級別基礎上可能偏高1級,部分地區預計出現短時輕至中度污染,個別城市可能達到短時重度級別。
15日下午至傍晚,冷空氣及沙塵天氣系統完全過境后,空氣質量預計重新恢復至優良水平。
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2019年1月10-14日京津冀及周邊地區重污染過程分析
來源:省生態環境信息中心 時間:2019-01-15
1月13日是中國農歷的“臘八”,京津冀及周邊地區空氣中的“厚重感”也在臘八前夕登峰造極,“2+26”城市出現了一輪區域性重污染過程,區域北部的污染程度相對較重。國家大氣污染防治攻關聯合中心及時組織來自中國環境科學研究院、中國環境監測總站、國家氣象中心、北京大學、清華大學、北京市環境保護監測中心等單位的專家會商,對本次污染的成因進行解讀。
1. 總體情況
本次污染過程為2019年以來最為嚴重的一次,在全國范圍內,北到遼寧,南至河南,都出現了比較明顯的大氣污染,其中以京津冀及周邊地區污染程度最重。
圖1 2019年1月12日22時全國能見度實況圖
1月10日起,污染首先在“2+26”城市的區域西部和南部形成,最終發展至區域內大部分城市,首要污染物為PM2.5。截至1月14日8時,“2+26”城市已累計出現54個重度污染天,14個嚴重污染天。PM2.5日均濃度最高值出現在保定市,為396微克/立方米(12日),達嚴重污染;PM2.5小時濃度最高值也出現在保定市,為507微克/立方米(12日9時),達嚴重污染。保定市在1月12日7時和9~12時空氣質量指數(AQI)“爆表”5小時;石家莊市在1月12日13時AQI“爆表”1小時,北京市部分監測站點在12日夜間至13日凌晨也出現了小時AQI“爆表”的現象。
圖2 2019年1月12日18時“2+26”城市PM2.5濃度分布
北京市PM2.5日均濃度最高值出現在12日,為217微克/立方米,達重度污染;PM2.5小時濃度最高值出現在12日22時,為456微克/立方米,達嚴重污染(參考日均評價標準),這也是北京市2018-2019年秋冬季以來的最高值。
2.成因分析
>>>>氣象條件分析
國家氣象中心的分析結果顯示:本次污染過程中,京津冀及周邊地區的大氣污染擴散氣象條件為2018年秋冬季以來最差,也較2013年1月9-15日過程偏差。從表征大氣綜合擴散能力的靜穩天氣指數來看,1月10-12日,京津冀及周邊地區的平均靜穩指數均高于2018年冬季以來其它5次過程(11月12-15日,11月24日-12月3日,12月12-16日,12月18-22日,1月1-4日),分別偏高31%。其中,本次污染過程中北京市的平均靜穩指數較其它5次過程偏高18%。
從具體氣象要素來看,此次過程的混合層高度、相對濕度和風速均較其它5次過程平均情況偏差,諸多不利氣象因素的疊加,導致此次過程的大氣污染擴散氣象條件較2018年秋冬季以來的其它污染過程明顯偏差。
>>>>污染特征分析
圖3 2019年1月12日“2+26”城市相對濕度分布
本次過程中“2+26”城市的相對濕度較高,太行山東側的城市在1月12日日均相對濕度已達80~100%,區域特征雷達圖顯示污染特征比較一致,總體為偏二次型。保定、石家莊等城市自1月9日下午起,PM2.5濃度快速上升,由燃煤、生物質燃燒排放的一次污染物是造成過程初期污染累積的主要原因。
圖4 1月12日北京-保定-石家莊-邢臺走航結果
1月11日凌晨起,隨著相對濕度的急劇上升,特征雷達圖轉變為偏二次型,二次無機組分中,硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽的占比隨PM2.5濃度同步上升,指示SO2、NOx、NH3等氣態前體物在高濕條件下的二次轉化是污染過程發展、污染程度加重的關鍵因素。
圖5 2019年1月4-14日石家莊PM2.5化學組分圖(來源:河北省環科院灰霾實驗室)
其中,石家莊市二次無機離子中,硫酸鹽占比最大,表明SO2在高濕條件下的快速二次轉化對石家莊PM2.5的貢獻非常突出,高濃度NO2的存在為SO2的二次轉化提供了充足的氧化劑,高濕為SO2轉化提供了合適的液相反應條件,導致硫酸鹽的爆發式增長,加劇了污染的程度。12日10-16時北京-保定-石家莊-邢臺的走航觀測結果顯示,近地面大氣的消光系數和PM2.5濃度分布比較一致,保定至邢臺路段近地面顆粒物消光系數高。
圖6 北京市污染特征雷達圖(上)和組分分析(下)
北京市此次過程初期污染程度較低,但PM2.5濃度自12日12時起迅速上升,北京市的污染特征雷達圖自11日20時起持續為偏二次型。在二次組分中,硝酸鹽占比較高,且PM2.5濃度最高時NO2的濃度仍處于較高水平(大于100微克/立方米),說明本地機動車和工業排放的氮氧化物向硝酸鹽的二次轉化對于PM2.5的貢獻明顯,且具有繼續推高PM2.5濃度的潛力。而在12日18時,北京市PM2.5濃度出現爆發式增長,在短短3個小時內濃度升高超過200微克/立方米,達短時嚴重污染,接過保定的“接力棒“成為“2+26“城市的“排頭兵“,至13日4時以后快速下降。考慮到北京市在12日下午以弱偏南風主導,此次過程北京市出現的短時嚴重污染受到來自西南方向區域傳輸的影響較大。空氣質量模式結果也顯示,1月12日下午來自保定方向的貢獻為20–40%,甚至高過本地貢獻,沿西南通道的區域傳輸特征明顯。值得注意的是,在12日下午PM2.5濃度爆發式增長的時段,北京城區站點PM2.5中的有機物和硫酸鹽濃度也迅速上升,超過硝酸鹽成為占比最大的兩種組分,分析是受到區域上燃煤排放的傳輸影響。
圖7 北京市、保定市和“2+26”城市PM2.5小時濃度變化(注:紅線為“2+26”城市平均,粗藍線為保定,細藍線為北京)
3. 重污染應對
針對此次重污染天氣過程,“2+26”城市積極開展應對工作。截至1月13日12時,共有27個城市發布了重污染天氣預警,啟動了相應的應急管控措施。模式模擬結果顯示,“2+26”城市針對本次污染過程采取的應急減排措施起到了較好的削峰作用,PM2.5濃度平均下降5~10%。
圖8 本次重污染期間“2+26”城市發布預警情況
上文提及本次污染過程的氣象條件為2017/2018年秋冬季以來最差,而本次污染過程與2013年1月9-15日過程相比,京津冀及周邊地區大氣污染擴散條件也明顯偏差,靜穩指數較2013年過程偏高33%,混合層高度偏低12%,相對濕度偏高6%。其中北京市靜穩指數偏高2%,平均風速偏低24%。氣象條件更為不利的形勢下,污染程度卻比2013年過程有明顯下降。以北京市為例,2013年1月9-15日的PM2.5日均濃度最高值為459微克/立方米,本次過程PM2.5日均濃度最高值為217微克/立方米,下降幅度為53%,體現了長期污染治理工作的成效。
4. 預測預報
根據最新空氣質量監測實況數據,以及未來氣象條件變化趨勢綜合研判,受外蒙古東部方向沙源地影響,京津冀及周邊地區部分城市可能出現輕度揚沙或浮塵天氣。
14日夜間至15日上午,隨西北冷高壓系統逐漸東移南下,預計區域自西北向東南陸續受到揚沙浮沉傳輸影響,空氣質量在現有預報級別基礎上可能偏高1級,部分地區預計出現短時輕至中度污染,個別城市可能達到短時重度級別。
15日下午至傍晚,冷空氣及沙塵天氣系統完全過境后,空氣質量預計重新恢復至優良水平。