衡水市大气污染成因研究及治理经验

衡水市作为"2+26"城市中典型的低GDP、高污染城市,其空气质量排名常年处于74个重点城市的后10位.自大气重污染成因与治理攻关项目工作开展以来,衡水市开展了大量污染成因研究及污染治理工作,已取得了较为明显的大气污染治理成效.从空气质量变化、排放源、污染物来源解析及气象条件与排放贡献等方面,梳理了衡水市大气污染成因研究及治理经验.结果表明:①衡水市的空气质量得到较大改善,PM₁₀和PM_2.5治理成效明显.2018年衡水市ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）年均值比2017年分别下降了25.12%和19.73%,比2013年分别下降了54.84%和51.22%,但O₃污染形势逐渐严峻,以O₃为首要污染物的天数由55 d（2013年）增至125 d（2018年）.②相比于2016年,衡水市2017年SO₂、NO_x、CO、PM₁₀、PM_2.5、BC、OC、VOC的排放总量均大幅下降.③2013-2018年导致衡水市PM_2.5下降的因素中,气象因素占8.0%,排放源因素占92.0%,说明衡水市通过减排措施改善空气质量的效果较为显著.④硝酸盐已经取代硫酸盐成为秋冬季颗粒物二次转化中最重要、占比最高的成分.研究显示,衡水市高ρ（PM_2.5）主要以本地排放和临近地区输送为主,为有效控制衡水市PM_2.5污染的发生与发展,应采取本地排放控制与"2+26"城市联防联控相结合的方案.      

2013—2014年《大气污染防治行动计划》实施效果及对策建议

2013年9月10日国务院颁布了《大气污染防治行动计划》(下称《行动计划》).为研究《行动计划》颁布前后我国不同地区大气污染状况变化及其防治措施效果,通过分析2013—2014年“中国大气气溶胶研究网络(CARE-China)” 36个监测站点ρ(PM_2.5),结合同期环境保护部公布的74个重点城市大气主要污染物浓度数据和OMI卫星数据,分析了我国不同地区ρ(PM_2.5)变化及其原因;同时,以北京为例,分析了不同粒径段中颗粒物质量浓度变化的原因.结果表明:①京津冀及其周边、长三角、珠三角、西南、成渝、西北、华中、关中和东北9个地区ρ(PM_2.5)年均值下降了1.1～16.3 μg/m3.其中,京津冀及其周边、长三角、珠三角、成渝和关中地区降幅均超过10.0%,分别为10.2%、10.7%、11.6%、16.9%和20.8%.②不同地区ρ(NO₂)和ρ(SO₂)年均值变化基本一致,近地面ρ(NO₂)年均值在京津冀及其周边、珠三角、西南、成渝和华中等地区降幅在3.0%～9.2%之间,但是华北平原地区NO₂柱浓度下降明显,降幅在10.0%～20.0%之间.③北京地区ρ(PM₁)和ρ(PM_2.5)年均值分别下降了5.7和0.2 μg/m3,并且ρ(NO₃-)和ρ(SO₄2-)年均值在PM₁和PM_2.5中均有所下降,但ρ(PM_1~2.5)与其ρ(NH₄+)年均值升幅分别为27.9%和16.2%.因此,京津冀及其周边地区在防治措施实施过程中,在控制高架点源与实施脱硝措施等情况下,应逐步加强近地面面源和线源的控制力度;在实施SO₂和NO_x减排措施的同时,还需要重视机动车三元催化过程和燃煤电厂脱硫脱硝过程中可能导致的NH₃排放问题.      

《大气污染防治行动计划》实施效果评估及其对我国人均预期寿命的影响

2017年是我国实施《大气污染防治行动计划》（简称"《大气十条》"）的收官之年.为评估我国《大气十条》的环境效益,对中国环境监测总站提供的2013-2017年国家大气环境监测数据进行统计,分析可吸入颗粒物（PM₁₀）和细颗粒物（PM_2.5）质量浓度的变化情况,并利用疾病负担法定量分析《大气十条》实施对人均预期寿命的影响.结果表明:①《大气十条》自2013年实施以来,我国大气环境质量明显改善,2017年全国338个地级及以上城市的ρ（PM₁₀）较2013年下降了22.7%,74个重点城市的ρ（PM_2.5）从2013年的72.2 μg/m3降至2017年的47.4 μg/m3.②疾病负担法分析结果显示,《大气十条》实施后,大气污染导致的人体健康损失有所降低,城市地区因PM₁₀或PM_2.5污染导致的过早死亡人数从2013年的52.1×104人降至2017年的43.9×104人.③基于2013-2017年大气污染导致的过早死亡人数分析结果,利用城市居民简略寿命表得出,《大气十条》促使我国城市地区人均预期寿命有一定增加,2017年比2013年增加0.16 a.④从数据准确性、方法科学性和结果合理性等方面,对芝加哥大学得出我国《大气十条》实施的人均预期寿命2017年比2013年增加2.4 a的结论进行了分析,认为其结果高估了大气污染对人均预期寿命的影响,夸大了大气污染对人体健康的影响程度.研究显示,我国《大气十条》实施的环境效益显著,对人均预期寿命有一定的正向效益.      

京津冀及周边地区“2+26”城市空气质量特征及其影响因素

京津冀及周边地区“2+26”城市为京津冀大气污染传输通道城市,也是我国空气污染最严重的区域之一.针对京津冀及周边地区“2+26”城市,利用中国环境监测总站公布的PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、O₃和CO数据,对2013—2019年京津冀及周边地区“2+26”城市大气污染特征进行分析,并探讨影响其空气质量变化的因素.研究表明:①2013—2019年京津冀及周边地区“2+26”城市空气质量总体向好,2019年ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）、ρ（SO₂）、ρ（CO）和ρ（NO₂）比2013年分别下降了50%、41%、79%、49%和20%,ρ（O₃-8 h-90per）（臭氧日最大8 h平均值第90百分位数）比2013年升高了21%.②2013—2019年京津冀及周边地区“2+26”城市重污染天数持续减少,2019年比2013年下降67%,严重污染天数下降尤为明显,降幅达90%.优良天数比例虽然增加,但2016年以后基本稳定在50%左右,没有持续增加的趋势.③ρ（PM₁₀）、ρ（SO₂）、ρ（NO₂）和ρ（CO）的最大值均出现在1月,ρ（O₃-8 h）（臭氧日最大8 h平均值）的最大值出现在6月.ρ（PM_2.5）越高,PM_2.5/PM₁₀和SO₂/NO₂越大,表明二次污染源和燃煤源的贡献越大.④就空间分布而言,ρ（PM_2.5）和ρ（PM₁₀）高值区主要集中在区域中南部太行山脉山前的平原地区,低值区主要集中在区域北部.⑤地理位置、气象条件、产业结构、能耗消耗以及减排政策是影响2013—2019年京津冀及周边地区“2+26”城市空气质量变化的重要因素.研究显示,随着大气污染防治减排措施实施的力度逐渐加大,政策影响已成为京津冀及周边地区“2+26”城市空气质量持续改善的最重要手段.      

保定市大气污染来源与燃煤治理成效

为支撑保定市空气污染控制目标实现,于2014年起开展了保定市大气污染研究工作,明确了保定市大气污染的主要来源与成因,并提出了有针对性的治理对策.结果表明:①保定市大气重污染主要发生在冬季,民用燃煤排放是大气重污染发生的根本原因.2013年12月1日-2014年2月28日冬季ρ（SO₂）、ρ（NO₂）、ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）分别为2014年年均值的1.93、1.64、1.46和1.61倍.民用燃煤源占2014年PM_2.5全年来源的19.8%,占冬季PM_2.5来源的30.9%.②集中供热和清洁取暖措施对空气质量改善效果明显.2015-2018年民用散煤综合整治后,ρ（PM_2.5）年均值由2013年的135 μg/m3降至2018年的67 μg/m3,降幅达50.4%,全年重度污染和严重污染天数占比从30.0%降至9.0%.清洁取暖率较高区县的冬季空气综合指数和ρ（PM_2.5）明显低于清洁取暖率低的区县.③民用散煤综合整治降低了冬季PM_2.5中民用燃煤源占比,优化了能源结构.民用燃煤在PM_2.5中占比由2014年冬季的30.9%分别降至2017-2018年冬季的25.0%和2018-2019年冬季的22.0%,煤炭消费量占比由2014年的49.6%降至2017年的38.4%,电力消费量占比由2014年的33.8%升至2017年的39.5%,天然气消费量占比由2014年的2.6%升至2017年的6.8%.总体而言,尽管保定市空气质量得到了一定改善,但总燃煤量占比仍高于北京市（9.8%）和天津市（36.1%）,其主城区南部区县仍可进一步提高清洁取暖率,以促进空气质量不断改善.      

常州市冬季大气污染特征及潜在源区分析

为了解常州市冬季大气污染特征,对2013—2015年常州市冬季PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO数据进行分析,并结合HYSPLIT 4.9模式研究不同气团来源对常州市各污染物浓度的影响及潜在污染源区分布特征.结果表明,常州市冬季以PM_2.5污染为主,其占冬季首要污染物的90%以上,冬季PM_2.5小时浓度对应的空气质量级别以良和轻度污染出现频次最多,冬季的ρ（PM_2.5）对ρ（PM_2.5）年均值的贡献率高达37.4%,不完全燃烧是颗粒物的一个重要来源.冬季ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）、ρ（SO₂）、ρ（NO₂）和ρ（CO）的日变化均呈双峰分布,两个峰值分别出现在交通的早高峰和晚高峰附近.ρ（NO₂）在晚高峰明显大于早高峰,而ρ（SO₂）和ρ（CO）表现为早高峰大于晚高峰.常州市CO/NO_x和SO₂/NO_x的分析结果表明,常州市交通源的贡献明显,点源对常州市的空气质量的影响也较大.1和6 h的ρ（PM_2.5）梯度变化可判识细颗粒物的爆发性增长.冬季常州市受到西北、西和西南等地区的大陆性气流影响较大,其对应的ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）、ρ（SO₂）、ρ（NO₂）和ρ（CO）平均值相对较高,且对应的污染轨迹出现概率较大.偏东方向的气流由于移动速度慢,不利于污染物扩散易造成污染累积,导致ρ（PM_2.5）、ρ（SO₂）和ρ（NO₂）相对较高.WPSCF（源区分布概率）高值区（>0.5）集中于从芜湖至上海的长江中下游区域和杭州湾区域.PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂和CO潜在源区存在较大差异性,NO₂、SO₂和CO本地化的潜在贡献较PM_2.5和PM₁₀更明显.此外,受船舶等影响海洋源区对NO₂、SO₂和CO的潜在贡献较大.研究显示,长三角区域的大气污染物以本地污染为主,但远距离污染输送贡献也不容忽视.      

我国PM2.5与臭氧污染协同控制策略研究

近年来,我国大气污染格局发生了深刻变化,PM_2.5与臭氧（O₃）成为影响我国城市和区域空气质量的主要空气污染物,二者协同控制已成为我国空气质量改善的焦点和打赢蓝天保卫战的关键.PM_2.5与臭氧之间具有复杂的关联性,使得二者的协同控制具有复杂性与艰巨性.分析了PM_2.5与臭氧成因的关联性及其相互影响,阐明了PM_2.5与臭氧污染协同控制所涉及的重要科学问题,并在此基础上研究了目前我国PM_2.5与臭氧的污染形势及二者的关联性,梳理了我国自2013年以来在PM_2.5与臭氧污染控制中已采取的重要举措,论述了目前我国PM_2.5与臭氧协同控制在科学与管理上所面临的挑战.结合对国外成功经验的分析,提出推进我国PM_2.5与臭氧污染协同控制工作的相关建议:①加快监测能力建设,完善管理体系;②强化科技支撑,提高PM_2.5与臭氧污染控制精准性;③加快构建VOCs与NO_x治理技术体系;④加大VOCs与NO_x的协同减排力度,保障减排方案落实到位.      

基于多源异构数据的沧州市大气环境管理APP平台的构建与应用

大气环境管理平台是目前我国城市大气环境管理的重要手段.利用气象、空气质量、污染源等多源异构数据资料,以模型集成分析的方法,针对沧州市的消峰和污染减排问题,开发了大气环境管理平台（APP）,并对沧州市大气污染过程进行综合分析和验证.以沧州市2019年1月27-30日两次大气污染过程为例进行分析,结果表明:①污染过程1（2019年1月27日14:00-1月28日02:00）中ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）平均值为0.59,ρ（SO₂）、ρ（NO₂）和ρ（CO）平均值分别为37.0 μg/m3、66.7 μg/m3和1.5 mg/m3;污染过程2（1月29日10:00-1月30日09:00）中ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）平均值为0.61,ρ（SO₂）、ρ（NO₂）和ρ（CO）平均值分别为38.5 μg/m3、67.7 μg/m3和1.8 mg/m3,说明加强对前体物的控制是削弱重污染时段ρ（PM_2.5）的重要途径.②污染过程1的相对湿度在重度污染时段增长显著,污染过程2中相对湿度有10 h在70%以上;同时,在此期间风速较小,近地面逆温层较厚,从而加速了颗粒物吸湿增长和二次转化,说明高湿、低风速等气象条件是形成重污染天气的主要原因之一.③源解析结果表明,外来源的平均贡献率为44.73%,本地源的平均贡献率为55.27%,本地工业源、民用源、交通源和电力源贡献率分别为42.20%、11.97%、1.00%和0.10%,说明重污染期间沧州市受到周边区域传输具有一定的可能性,本地源的贡献主要来自工业源和民用源.      

武汉市夏冬季典型大气污染过程的成因与来源分析

为了解武汉市夏冬季大气污染特征、成因及来源,基于武汉市20个监测点的观测数据,针对2017年7月21-31日及2018年1月13-25日两段典型大气污染过程分别展开研究.结果表明:武汉市大气污染呈现明显的季节性变化特征,夏季空气质量最优,春秋次之,冬季相对较差,夏冬季分别呈现明显的O₃和PM_2.5污染特征.夏季大气污染过程中平均ρ（O₃-8 h）为151.6 μg/m3,高温、低湿的气象条件有利于前体物VOCs和NO_x向O₃的转化,O₃的生成主要受VOCs控制,其中芳香烃和烯烃对O₃生成潜势的贡献较大,相对贡献率分别为43.7%和35.6%.冬季污染过程中平均ρ（PM_2.5）为129.1 μg/m3,静稳、高湿的气象条件会促进PM_2.5的吸湿增长及二次生成,二次离子和有机碳的贡献显著,约占ρ（PM_2.5）总量的72.4%.随着污染程度的加重,二次离子的转化程度及VOCs对SOA的生成潜势都逐渐增大,重度污染天气下前体物的二次转化程度约为非污染期的2.1~11.4倍.源解析结果显示,武汉市夏季大气污染过程受溶剂涂料使用、机动车尾气排放和工业排放VOCs的影响较大;冬季则受二次气溶胶源、燃煤工业源及机动车源的影响更大,三者平均贡献率分别为40.5%、30.0%和25.2%.区域传输对武汉市污染天气的发生也有一定影响,夏冬季的污染气团分别来自湖北省东南和西北方向.研究显示,受到不同的气象条件影响,武汉市夏季及冬季分别表现出O₃和PM_2.5污染特征,两段污染过程的发生均与污染前体物较高的二次转化程度和不利的污染扩散条件相关,污染来源呈现一定差异,但均受到区域传输作用的影响.      

大气PM2.5载带重金属的区域污染特征研究

PM_2.5载带的重金属元素对人体健康具有重要影响,为了明确PM_2.5中重金属的污染水平以及区域性污染特征,收集并总结近30年中国不同地区大气重金属污染的研究成果,对PM_2.5载带的As、Zn、Cr（Ⅵ）、Pb、Cd、Mn以及Ni等7种重金属元素的区域污染特征进行分析.研究显示:①我国对部分重金属〔Pb、Cd、Hg、As、Cr（Ⅵ）〕的质量浓度增设限值规定,但未涉及Ni和Mn等有毒重金属.②全国范围来看,不同背景点PM_2.5中重金属质量浓度相差较大,自然背景点重金属质量浓度低于乡村背景点和近城市背景点的40.7%~97.6%.大气PM_2.5重金属区域污染高值区主要集中在华北、华东、华南等经济发达地区.《大气污染防治行动计划》等政策的实施使PM_2.5中重金属质量浓度明显下降,2013年前（1980—2013年）与2013年后（2013—2018年）相比,全国大气PM_2.5中ρ〔Cr（Ⅵ）〕、ρ（Ni）、ρ（Pb）、ρ（Mn）和ρ（As）均有所下降,但ρ（Zn）、ρ（Cd）略有上升.③典型城市PM_2.5中重金属污染特征各不相同.北京市需考虑Cd、As排放情况,强化对燃煤源的管控;上海市和广州市应关注Cr（Ⅵ）和Ni的排放,加严工业污染治理,加强对港口的排放管控.研究显示,对于大气颗粒物中重金属的治理,建议进一步关注对As、Cr（Ⅵ）排放的控制,同时对不同区域的大气重金属污染需要选择差异化的污染控制措施.      

2013—2015年中国PM2.5污染状况时空变化

自2013年我国首次开展全国范围PM_2.5近地面监测以来,少有研究从全国空间尺度分析近3年全国PM_2.5污染状况时空变化的总体特征,识别PM_2.5污染加剧或缓解的空间范围,更缺乏直接对比评估国家大气污染重点防控区内外PM_2.5污染特征变化的差异.基于2013—2015年PM_2.5监测数据,综合运用时空统计分析与空间插值制图手段,揭示近3年ρ(PM_2.5)及不同等级污染天数的时空变化格局,并着重对比分析“三区十群”区域内外ρ(PM_2.5)的变化差异.结果表明,2013—2015年,全国持续监测的413个站点中有335个监测站点ρ(PM_2.5)年均值下降,其中218个站点实现连续两年年均浓度降低,74个站点ρ(PM_2.5)年均值降至符合国家二级标准;全国大部分地区ρ(PM_2.5)年超标率由50%以上降至30%以下,重度污染站点占比由88.38%降至73.77%,严重污染站点占比由65.86%降至36.35%;长三角城市群、长株潭城市群、武汉及周边城市群、陕西关中城市群PM_2.5污染呈现明显好转趋势;西藏、云贵高原以及海峡西岸城市群、珠三角城市群等沿海地区ρ(PM_2.5)一直较低,空气质量相对优良;但与此同时,京津冀城市群、山东半岛城市群及河南中部和北部地区仍是中国PM_2.5重污染区域,新疆西南部、合肥、南昌等地区逐渐形成新的PM_2.5重污染格局.      

2014年北京奥体中心空气质量演变特征

利用中国环境监测总站发布的实时大气环境监测资料,选择北京国家奥林匹克体育中心(下称北京奥体中心)为研究对象,分析了2014年全年北京奥体中心空气质量演变特征. 结果表明:①2014年全年北京奥体中心首要污染污染物为PM_2.5,其次是NO₂,而PM_2.5和PM₁₀出现中度污染以上的污染事件主要集中在冬季和春末秋初;②PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、O₃和CO等主要污染物的年均质量浓度分别为89.75、141.12、21.83、64.26、48.60和1 210 μg/m3. 其中年均ρ(PM_2.5)是GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值(35 μg/m3)的2.6倍,年均ρ(PM₁₀)也是其二级标准限值(70 μg/m3)的2.0倍,年均ρ(SO₂)略高于其一级标准限值(20 μg/m3),而年均ρ(NO₂)则高于其标准限值(40 μg/m3);③北京奥体中心全年逐月ρ(SO₂)/ρ(NO₂)都小于1.00,年均值为0.37,反映出北京目前硝酸型污染特征越来越明显;④针对不同污染等级下各类污染物质量浓度的分析结果显示,严重污染时ρ(PM_2.5)和ρ(PM₁₀)平均值分别高达324.75和494.98 μg/m3,分别是世界卫生组织(WHO)《空气质量准则》推荐24 h平均浓度准则值的13和10倍,其浓度如此之高会对人体健康造成严重危害;⑤ρ(PM_2.5)年均24 h变化趋势表明,ρ(PM_2.5)具有明显的日变化特征,出现2个峰值,高峰值出现在午夜时分(23:00—翌日01:00),次高峰值出现在上午(09:00—11:00),最低值出现在下午(15:00—17:00),次低谷值则出现在凌晨(05:00—07:00),说明ρ(PM_2.5)除与混合层高度日变化特征密切相关外,还与人们的日常生活有一定联系.      

基于2012—2018年内江市PM2.5化学组分变化对《大气污染防治行动计划》实施效果的评估

2013年9月国务院发布了《大气污染防治行动计划》（简称"《气十条》"）.基于《气十条》实施前期（2012年5月-2013年5月）和实施后期（2015年9月-2016年9月）在四川省内江市采集的PM_2.5及其化学组分,以及2013-2018年空气自动监测站在线监测数据,通过比较分析PM_2.5中WSIIs（water-soluble inorganic ions,水溶性离子）和6项常规污染物质量浓度的变化来评估《气十条》实施效果,同时应用PMF（positive matrix factorization,正矩阵因子分析法）模型解析WSIIs源变化以探究空气污染源的改变.结果表明:①2018年内江市ρ（SO₂）、ρ（NO₂）、ρ（PM₁₀）、ρ（PM_2.5）、ρ（O₃）和ρ（CO）年均值分别为9.4 μg/m3、23.9 μg/m3、53.1 μg/m3、34.9 μg/m3、140.0 μg/m3和1.1 mg/m3,6项污染物首次全部达到GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准.②《气十条》实施后期ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）分别为（74.5±55.1）（63.0±47.0）μg/m3,较实施前期分别下降了36%和20%,说明《气十条》的实施明显改善了空气质量.PM_2.5中ρ（SO₄2-）和ρ（NO₃-）分别下降了47%和25%,表明SO₂和NO_x的排放均得到有效控制;PM_2.5中ρ（K+）和ρ（Mg2+）分别增加了66%和92%,这与春节期间燃放烟花爆竹和生物质燃烧有关,因此应加强对重点时段特殊事件的管控.③相较《气十条》实施前期,实施后期ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）由0.69升至0.84,SOR（sulfate oxidation ratio,硫氧化率）由0.22增至0.25,说明PM_2.5和二次污染占比增加.④PMF模型解析结果发现,与《气十条》实施前期相比,实施后期的燃煤-工业源、二次硫酸盐、二次硝酸盐和扬尘源对ρ（PM_2.5）的贡献量下降,生物质燃烧源对ρ（PM_2.5）的贡献量增加;燃煤-工业源和二次硫酸盐对ρ（PM_2.5）的贡献率之和大幅下降,二次硝酸盐和生物质燃烧的贡献率均升高.研究显示,《气十条》的实施使内江市燃煤和工业排放得到显著控制,但机动车和生物质燃烧尚需严控.      

乌鲁木齐市重污染期间PM2.5污染特征与来源解析

目前有关我国城市大气重污染期间PM_2.5污染特征及其来源的研究较少,为深入了解典型城市大气重污染期间PM_2.5的污染特征与来源构成,于2013年1月19—30日在乌鲁木齐市采集PM_2.5样品,并依据相关划分标准,确定1月19—28日为重污染天气. 分析了重污染天气下ρ(PM_2.5)及主要化学组成(包括水溶性离子、无机元素和碳组分),运用统计学方法研究了重污染期间PM_2.5的污染特征,并且采用富集因子法和CMB受体模型解析了PM_2.5的来源构成.结果表明:大气重污染期间ρ(PM_2.5)严重超标,其中米东区环境保护局采样点的ρ(PM_2.5)最高,其次是铁路局、市监测站;PM_2.5化学组分以SO₄2-、TC、Si和NO₃-为主,其中二次离子占ρ(PM_2.5)的43.1%;城市扬尘、煤烟尘和二次粒子是环境空气中PM_2.5的主要污染源类,三者在乌鲁木齐市以及米东区的分担率分别为24.7%、15.6%、38.0%和20.8%、28.0%、36.2%,其中二次硫酸盐的分担率在两地更分别达到28.6%和27.0%.      

大气污染防治综合决策支持技术平台典型城市应用研究

以典型城市济南市为研究对象,利用大气污染防治综合决策支持技术平台(简称“技术平台”)综合评估了济南市《2018年大气污染治理“十大措施”实施方案》(简称“‘十大措施’”)的实施效果,并进一步基于特定空气质量目标〔济南市2018年ρ(PM_2.5)、ρ(O₃)同比2017年分别下降20%、8%〕开展大气污染防治策略寻优及费效评估.结果表明:①“十大措施”实施后,SO₂、NO_x、VOCs、一次PM_2.5减排率分别为39%、24%、42%、41%,该情景在2017基准年气象条件下可使济南市2018年ρ(PM_2.5)同比下降19%,新增治污成本约4.70×108元,效益-成本比约1.40;单位减排成本最低的本地扬尘源减排对ρ(PM_2.5)下降的贡献率最大,建议济南市下一阶段应进一步强化扬尘源减排.②经过策略寻优,反算得到了SO₂、NO_x、VOCs、一次PM_2.5的减排率分别为46%、20%、42%、60%的优化策略,该策略下的新增治污成本约4.69×108元;对比“十大措施”,优化策略提高了SO₂和一次PM_2.5的减排率,降低对O₃具有负贡献的NO_x减排率,满足空气质量目标的同时又尽可能地降低了治污成本,将效益-成本比提升至1.88.技术平台在济南市的初步成功应用,为济南市下一阶段的大气污染防治提供基于实证的科学依据;同时对其在我国城市逐步推广具有重要示范意义,可有效支撑大气污染防治综合科学决策制定.      

我国大气污染协同防控理论框架初探

我国大气污染防治工作在“十三五”期间取得了可喜成绩,PM_2.5浓度及重污染天数大幅降低,与此同时,我国城市地区臭氧(O₃)污染问题凸显,说明我国大气污染格局发生了深刻变化. 当前,PM_2.5与O₃成为影响我国城市和区域空气质量的主要因子,二者的协同控制是我国持续改善空气质量的焦点,也成为我国“十四五”期间大气污染防治工作的重点. 本文通过对国内外PM_2.5和O₃协同控制进展的梳理,总结我国大气复合污染协同治理的现状与挑战,从协同防控目标、核心协同任务、重点支撑保障等角度提出大气复合污染协同治理的理论框架,并对我国PM_2.5与O₃协同控制工作提出以下几点建议:①坚持科学精准治气;②坚持综合系统治气;③坚持严格依法治气;④坚持多维协同治气.      

PM2.5和臭氧对前体物减排和气象变化的响应及其政策启示

《大气污染防治行动计划》实施以来,我国重点区域PM_2.5浓度快速下降,但臭氧(O₃)浓度逐步上升,大气污染控制形势已由单一的PM_2.5控制转变为PM_2.5和O₃的协同控制. 了解PM_2.5和O₃对前体物排放变化和气象条件变化的响应,对制定PM_2.5和O₃协同控制策略具有重要意义. 本文通过使用FNL全球再分析资料和自下而上的排放清单ABaCAS-EI,结合三维空气质量模式和响应曲面模型,评估前体物变化和气象条件变化后PM_2.5和O₃浓度的响应,并依据解析的响应关系提出了前体物减排、联防联控区域划分和目标设定等方面的政策建议. 结果表明:①VOCs减排对降低各省份PM_2.5和O₃浓度均有利,NO_x的减排量不足会导致京津冀、长三角地区的O₃浓度和京津冀地区的PM_2.5浓度增加,为避免PM_2.5和O₃年评价值反弹需要的VOCs与NO_x减排比分别为15%~25%(PM_2.5)和5%~90%(O₃). ②O₃污染防治需要更大范围的联防联控,对于京津冀地区,需要考虑引入河南省和山东省的联合控制,对于长三角和珠三角地区,还需要联合江西省、福建省进行控制. ③气象条件对PM_2.5和O₃背景值的影响较大,使用3年或5年滑动平均值可以有效降低气象条件年际变化对PM_2.5和O₃浓度的影响(对于PM_2.5,2008—2019年其背景值极差的降幅分别为35%~81%或60%~86%;对于O₃,极差的降幅分别为40%~67%或53%~87%). 采用多年滑动平均有助于科学设定和考核PM_2.5和O₃的控制目标. 研究显示:PM_2.5和O₃的协同控制依赖于NO_x和VOCs的协同减排,其减排比例在不同地区存在差异;此外,科学的PM_2.5和O₃的协同控制还需要更大范围的联防联控和评价指标的持续更新.      

新疆奎独乌区域冬季大气重污染过程PM2.5组成特征及来源解析

为研究新疆奎独乌（奎屯、独山子、乌苏）区域冬季大气重污染过程的PM_2.5污染特征及其成因,于2015年2月4-10日在奎屯、独山子和乌苏三地开展PM_2.5样品采集,并对其中的元素、水溶性离子及碳组分进行测试,分析不同污染水平下PM_2.5中化学组分的变化规律.结果表明,采样期间奎独乌区域ρ（PM_2.5）日均值均超过GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准（75 μg/m3）,2月9日ρ（PM_2.5）最高（298.58 μg/m3）,超标2.98倍.通过比较PM_2.5载带化学组分质量百分比发现,随着污染等级加剧,SO₄2-、NO₃-质量百分比呈逐渐增加的趋势,严重污染时SO₄2-、NO₃-质量百分比分别较轻度污染时增长11.7%、5.5%;NH₄+、碳组分及元素组分质量百分比则呈下降趋势,严重污染较轻度污染时分别下降0.7%、9.5%、2.4%;结合采样期间静稳及高湿的气象条件,说明此次重污染由本地污染物累积及二次颗粒物生成所致.随着污染水平的加重,SOR（硫氧化率）及NOR（氮氧化率）的值也在随之增大,说明污染越重大气二次转化程度越高,进一步验证了二次颗粒物是导致此次重污染的原因之一.对不同污染等级PM_2.5进行质量重构发现,PM_2.5中主要组分均为硫酸盐和OM（有机物）,硫酸盐和OM的质量百分比分别在23.0%~34.7%、16.4%~28.7%之间,说明此次重污染过程的主要污染源为燃煤及机动车尾气.