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河北省秦皇岛港区孟进湾。
曹照片
近年来,京津冀及其周边地区经历了一个持续时间长、范围广、污染严重的区域污染过程,引起了社会的广泛关注。
在过去的几年里,特别是自2017年以来,近2000名专家共同解决了一些关键问题,以便在科学诊断的基础上“找到空气污染的根源”和“开药”。在解决关键问题上有什么新的突破和发现?保卫蓝天的策略会相应调整吗?记者专访了国家大气污染防治联合中心、生态环境部和中国气象局的相关专家和负责人。
严重空气污染的原因是什么?
近2000名专家共同解决了这个问题,准确地找出了北京、天津和河北空气污染的“根本原因”
2017年4月,国务院常务会议决定,由原环境保护部(现生态环境部)牵头,科技、中科院、农业、工业信息、气象、卫生、高校等部门和单位共同合作,集中力量解决北京、天津、河北及周边地区秋冬季大气重污染成因、重点行业和污染物排放控制技术,并设立专项资金5.75亿元。原环境保护部按照“1+x”模式成立了全国大气污染防治联合中心,并成立了由200多个单位和近2000人组成的科技研究团队。
“该研究项目实现了三大创新:机制体系、“一城一策”滞点跟踪研究和数据资源共享。”生态环境部科技与财政司司长邹守民表示,800多名研究人员深入京津冀及其周边地区的“2+26”城市进行长期停滞研究和技术指导,在每个城市设立了3-5个采样点,共计109个采样点。在2017-2018年的秋季和冬季,进行了连续采样,收集了大约26,000个样本,这些城市在2000年完成。
联合研究中心建立了空天地综合立体观测网。通过现场观测、实验室分析和数值模拟,基本弄清了京津冀及周边地区大气重污染的成因,实现了对重污染过程的精确定量描述。
那么,北京、天津和河北严重空气污染的“根本原因”是什么?
“北京、天津、河北及周边地区的严重空气污染是局部积累、区域传播和污染物二次转化共同作用的结果。”中国工程院院士、北京大学教授张说:“污染排放强度远远超过环境承载能力,是造成严重大气污染的主要原因。不利的气象条件造成的污染迅速积累是诱因。大气氧化驱动的二次转化是污染积累的过程。颗粒物质爆炸性增长的驱动力。”
这个结论并不奇怪。但这一次,专家们的“看、听、问”比以前更加详细,“原因”也更加准确。
中国工程院院士、清华大学教授郝吉明表示,大气污染物的高强度排放是京津冀及周边地区秋冬季节空气污染形成的主要原因。该重点工程将网格化管理与区、县、镇调查相结合,在大量调查和实际测量的基础上,编制了“2+26”城市精细化大气污染源排放清单。该清单包括10种排放源和9种污染物,共涉及8.6万个工业点源和10.6万个各行业的餐饮企业,大大提高了该区域大气污染源排放清单的准确性。
——看污染源:燃煤、工业、机动车和粉尘是主要污染源,约占90%。
――看排放强度:该地区产业结构偏于集中,以煤炭为主要能源结构,公路为主要交通结构。钢铁、焦炭、玻璃和原材料的产量占全国的40%以上。单位土地面积耗煤量是全国平均水平的4倍,80%的散装物料由柴油卡车运输,排放强度高。
――看时间分布:受供暖影响,该地区秋冬季pm2.5、有机碳、黑碳等组分的月平均排放水平是非供暖季节的1.5-4倍,而保定、濮阳、太原、阳泉、长治、晋城等散煤量较大的城市秋冬季排放水平较高。
从产业分布来看:钢铁、焦化产业主要分布在唐山、山西、河北、山东、河南等边境地区,玻璃产业主要集中在邢台、淄博,石化产业主要集中在淄博、天津、沧州、石家庄。
联合研究的一个重大突破是实现了对重污染过程的精确定量描述。
中国环境科学研究院大气环境首席科学家、联合研究中心副主任柴法河对记者表示,自2015年以来,北京、天津、河北及周边地区的重污染频率、持续时间和峰值均呈下降趋势。2017年10月至今年3月初,北京、天津、河北及周边地区共发生23次区域性重污染过程。联合研究中心对23个污染过程进行了详细的定量分析,并对整个污染过程的污染物成分和来源数据进行了逐一的分析和比较。
以今年1月10日至14日污染过程中空空气质量变化为例,1月10日至12日夜间pm2.5浓度迅速上升。专家用空气团模型进行模拟,结果表明污染物沿西南通道的输送贡献最大。此外,12日晚,在北京污染最严重时期,硝酸盐、硫酸盐和铵盐的浓度显著增加,占总量的50%以上。这表明北京及周边地区气态污染物的二次转化也是北京市pm2.5浓度升高的关键因素。气态污染物的二次转化是指大气中二氧化硫、氮氧化物等气态污染物的氧化等化学反应,形成pm2.5的主要成分硝酸盐和硫酸盐。
气象条件和空严重空气污染有什么关系?
利用多个模型系统,主要专家分析了2000-2017年气象条件对空燃气质量的影响。结果表明,由于气象条件的年际差异,北京、天津、河北及周边地区“2+26”城市pm2.5年平均浓度可波动10%,个别城市可达15%;由于气象条件的月差异,城市pm2.5月平均浓度的波动幅度可达30%以上。
中国工程院院士、中国气象科学研究院研究员徐向德,中国气体科学研究院大气成分研究所所长王亚强,国家气候中心研究员刘燕菊等。,组成了一个气象研究小组对这个问题进行深入研究。
徐向德介绍,京津冀及其周边地区位于太行山东侧的“背风坡”,燕山南侧的半封闭地形。由于青藏高原“背风坡”效应造成的向下流动和“弱风效应”,京津冀及其周边地区是冬季显著的向下流动区域,不利于大气对流扩散和污染物去除。该地区是中国冬季空气污染最严重、季节差异最大的地区。pm2.5浓度在冬季普遍较高,污染最严重,其次是秋季和春季,夏季最轻。
“从目前的统计分析结果来看,在北京、天津、河北及周边地区,当满足以下条件时,容易产生局部累积性的重度污染:风速小于2 m/s,这对污染物的横向扩散极为不利;大气处于静止状态,垂直扩散能力差;逆温靠近地面,混合层高度小于500米;大气的相对湿度超过60%,这导致气体前体加速转化为颗粒物质。”徐向德说:“在空市的气体污染过程中,污染的积累在一定程度上会导致气象条件的进一步恶化,在严重污染和不利气象条件之间会形成显著的‘双向反馈’效应。”
污染物构成的新趋势是什么?
pm2.5的组成发生了显著变化,专家们已经初步将空城市空气污染分为六种类型
空空气污染的“根本原因”是排放,天气是诱因,而颗粒物的复杂二次转化是催化剂。在污染严重的天气中,大多数主要污染物是pm2.5。这种直径小于或等于2.5微米(小于人类头发直径的1/20)的颗粒的主要成分是什么?它们来自哪里?在开正确的药时,这是一个需要理解的问题。
重点研究显示,2017年,“2+26”城市二氧化硫、氮氧化物、pm2.5、pm10、挥发性有机化合物、氨和一氧化碳等污染物排放量同比下降6%-31%。
在2017年至2018年的采暖期,“2+26”城市pm2.5平均浓度为85 μ g/m3,其中有机物、硝酸盐、硫酸盐和铵盐等主要成分分别占28%、19%、12%和11%。这表明北京、天津、河北及其周边地区pm2.5的化学特征发生了显著变化。2018年11月至今年2月主要监测站的在线测量结果再次证实了这一变化规律。
有机物的比例正在下降。
在pm2.5成分的“黑名单”中,第一个是有机物。目前,有100多种有机物质在测试中,主要来自松散煤燃烧的一次排放,汽车尾气和挥发性有机化合物的二次转化。随着松散煤燃烧排放物的有效处理,有机物的比例正在下降。
-硫酸盐浓度和比例大大降低。
二氧化硫作为大气中的主要污染物之一,是导致酸雨的重要因素,曾经是二次生成pm2.5的最重要来源。在许多地区,控制二氧化硫排放总量一直是大气污染控制的重中之重。专家认为,京津冀及周边地区散煤、燃煤锅炉和“分散污染”企业的“双替代”综合治理取得了显著成效,硫酸根浓度和比例大幅降低。
硝酸盐污染非常突出。
根据观测期间的数据分析,北京、天津、河北及其周边地区硝酸盐的区域性污染十分突出,硝酸盐的绝对浓度和比例大大超过硫酸盐,成为PM2.5中最重要的次生无机组分。硝酸盐浓度的快速增加已成为PM2.5爆炸性增长的关键因素之一..这表明加强氮氧化物的控制是非常重要和紧迫的。
中国环境科学研究院研究员薛志刚告诉记者,在“2+26”城市中,最重要的氮氧化物来源是道路移动源,即机动车,占32%;非道路移动源,即建筑机械、农业机械、船舶和飞机的排放量占17%;电力和供热行业的排放量占17%;其他工业排放占20%。抓住重点领域,推进氮氧化物减排势在必行。
-应注意铵盐的排放。
铵盐在pm2.5成分的“黑名单”中排名第四。中国农业大学教授、联合研究专家刘学军表示,铵盐主要来源于二次转化产生的氨气,其来源主要是农业氨排放,占85%,其中畜禽养殖占57%,氮肥用量占20%。就时间分布而言,氨的排放量秋季和冬季较低,夏季较大。此外,氨也从生物质燃烧中排放,如秸秆燃烧、垃圾填埋场和污水处理厂。
不同的城市有不同的产业、能源和交通结构,不同的城市化水平和消费水平,以及不同的污染特征。中国工程院院士、清华大学环境学院院长何克斌介绍说,根据城市污染源的结构特征,“2+26”城市可以探索性地划分为六种类型:
天津、石家庄、唐山、邯郸、漳州、济南、淄博、安阳等城市均为综合工业污染类别;北京、郑州等城市都有机动车和溶剂(装饰涂料、干洗店、发胶、染发剂等)。);邢台、太原、长治、阳泉、晋城、聊城、滨州等城市均偏煤焦铁;廊坊、衡水、济宁、德州、新乡等城市都是部分溶剂用户;保定、鹤壁、焦作等城市受到建筑材料的污染;菏泽、濮阳、开封等城市偏向农业和石化工业。
区域传播的影响是什么?
区域传播加剧了污染的快速积累,年平均“贡献”约为20%-30%
两年多前,在北京西红门拍摄的一张照片,一个空气污染集团从南方滚滚而来,在很多人的微信朋友圈里被播放,至今印象深刻。
“事实上,在研究期间,我们每次受到严重污染时都进行导航观测,并采用新技术密切关注严重污染过程。”中国工程院院士、中国科学院合肥材料科学研究所研究员刘文清说。
京津冀及其周边地区的特殊地形使得污染物的区域性输送对污染的快速积累产生了重大影响。重点研究表明,西南通道(太行山传送带)、东南通道(济南-沧州-天津传送带)和东部通道(燕山传送带)影响较大。京津冀及周边城市的污染程度受整个区域的传播影响,年均贡献率约为20%-30%,重污染期间的贡献率将增加约15%-20%。
对北京而言,在重污染时期,区域传播的贡献率可达60%-70%,其中西南通道、东南通道和东风通道影响较大。对西南航道的定量分析表明,在典型污染过程的初始阶段,向北京的最大输送通量可达500-800 μ g/m2。秒,污染形成阶段的输送通量为100-200 μ g/m2?大约几秒钟。
lasg的研究人员王子发告诉记者,输送通量是一个物理量,表示污染物的输送强度。值越大,传输强度越大。“根据定量分析的结果,根据近地表大气混合层500米高的计算,在污染过程的初始阶段,周围地区每小时每公里输送0.9吨至1.5吨pm2.5,影响非常明显。”
有些人认为北京的蓝天是被周边地区拖垮的。但北京跟踪研究工作组专家、清华大学教授王不这么认为。她说将北京空的空气污染归咎于周边地区是错误的。
王说,空气污染是一个区域性问题。京津冀及其周边地区处于同一个空气流场中,各城市的污染物相互影响。北京受到其他城市的影响,也受到其他城市的影响。空的空气质量辉煌而失落,任何人都很难独立
人们普遍认为,在天然气质量相对较好的地区,对区域传输的“贡献”会较小。然而,专家们对每个城市的仔细体检推翻了这一误解。
“天津市去年pm2.5年平均浓度为52 μ g/m 3,其中一个原因是扩散条件较好。”中国环境科学研究院研究员孟凡表示,天津市污染物排放总量很大,但pm2.5的直接排放量一次也不是很高,只有唐山市的1/3,对当地的影响相对较小。然而,天津二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机化合物的排放量很高,在“2+26”城市中排名第一。这些pm2.5前体转化为硫酸盐、硝酸盐和颗粒有机组分需要一定的时间,这将对区域污染产生很大的影响。空空气质量模型的模拟计算表明,天津市污染物对区域交通的贡献居“2+26”城市之首。
研究显示,就区域排放量而言,河北占据了前五名城市中的三个。西南通道位于河北省中南部的太行山沿线,包括石家庄、保定、邢台、邯郸等河北省城市。产业结构偏向,能源结构偏向煤炭,交通结构偏向公路。污染物排放总量相对较高,远远超过环境容量。唐山市东部有突出的工业污染特征。
“河北空的天然气质量相对较差。只有大幅度减少污染物排放,才能改善空本地的气体质量,促进京津冀及周边地区空气体质量的持续改善。”河北省生态环境厅厅长高建民说。生态环境部大气环境管理司司长刘强调:“在区域大气污染控制过程中,每个城市都必须首先‘扫门前雪’,减少局部污染排放。”
捍卫蓝天的“策略”需要调整吗?
大气污染防治措施需要及时改进,要大力调整工业、能源、交通和土地利用结构
专家认为,随着污染治理的深入,区域污染源的比重在不断变化,相应的措施必须跟上形势,及时调整和完善。
专家组建议,今后应更加重视对严重污染天气的科学应对。“研究结果对重污染天气减排工作具有较高的参考价值,应及时调整相应的计划,以确保更有效地减少污染高峰,缩短污染时间。”柴法河表示,例如,分析污染群体的来源和传播方向,并在源头和渠道做出有针对性的紧急减排,效果将更加显著。
针对秋冬季城市污染水平普遍受传播影响的问题,柴法河表示,山西、河北、山东、河南等边境地区由于地形条件先天不足,大气扩散条件较差,往往是污染的“热点”。未来在应对重污染天气时,我们应该注意这方面的三个问题:应急预案中企业的减排应与预警级别完全匹配;尽早开始应急措施,两天或更早开始;应实施100%的紧急减排措施。
气态污染物的二次转化往往是造成pm2.5浓度升高和污染加剧的重要原因。面对pm2.5成分比例的新变化,专家认为必须更加重视氮氧化物污染的防治。"氮氧化物既是硝酸盐的前体,也是形成硫酸盐的氧化剂."贺克斌表示,在处理空燃气的重度污染时,在协调管理和控制各种污染物的基础上,氮氧化物的排放量降低了一点,效果更加明显。
每日减排是根本解决方案。专家组根据当地情况开出了正确的药物和具体的“处方”。
——调整产业结构。该地区钢铁产能巨大,冶金企业集聚,钢铁、焦化、冶金、水泥等高污染、高能耗产业高度集中在唐山与山西、河北、山东、河南交界地区。小型冶金企业集聚在晋冀鲁豫交界地区,设备落后,治理管理水平低,焦钢比、电解铝产能不合理,是下一步产业结构调整的重点领域。
-调整能源结构。该地区能源消费结构相对简单,煤炭消费相对较大。山西、河南、河北以煤为主,北京以油气为主,天津、山东以煤油气为主,这些都需要进行相应的优化。
——调整运输结构。该地区柴油车排放的氮氧化物和颗粒物分别占汽车总排放量的65%和99%,这是下一次交通结构调整的重点。
——弥补治理的不足。北京、天津、河北及其周边地区挥发性有机物污染控制的重要性日益突出。加大苯、甲苯、二甲苯、乙烯、甲醛等重点污染物控制力度,重点控制汽油车、橡胶制品制造、焦化、沥青铺装、化工原料制造、油漆等污染源。
“氨排放也是微粒污染的原因之一,大气控制应考虑减少氨排放。”刘学军表示,种植业和养殖业有很大的氨减排潜力。氮肥机械的深度应用和水肥一体化等技术可以减少农田化肥一半以上的氨排放。水产养殖业采用低蛋白配合饲料,改善动物饲养环境,可以实现氨减排。
——缓解北京的非资本职能。对北京来说,机动车尾气已经成为当地污染物排放的主要部分。王表示,北京未来的减排措施应侧重于移动源和国内源,但这不足以支撑pm2.5浓度的大幅下降。为了进一步降低北京pm2.5的浓度,必须加快解决非资本职能的进程。
自2013年实施“大气十大”以来,蓝天防御战持续推进。“目前,已经采取了许多可用和易于使用的措施。空提高天然气质量的难度越来越大,边际成本越来越高,污染控制已进入深水区,这已越来越触及深层次的问题。”柴法河说,除北京外,京津冀及周边地区的工业、能源、交通和土地利用结构没有发生根本变化。该地区秋冬季的空气质量仍然不能摆脱对气象条件的依赖。一旦遇到不利的天气条件,就会发生严重的空气污染。大气污染防治力度下降,重点是结构调整。
刘说,当前京津冀及周边地区结构调整面临许多困难:
调整产业结构非常困难。结构不合理是长期发展的结果,短期内难以根本改变。调整产业结构和解决产能过剩具有广泛的影响,涉及就业和其他生计问题。目前,经济激励政策不足,难以实施。
能源替代的成本更高。京津冀及周边地区消耗全国33%的煤炭,洁净煤集中供热比例较低,散煤供热使用量仍较大。在“煤改气”、“煤改电”过程中,天然气供应需求大、基础设施改造和运营成本高、地方财政补贴压力大等问题更加突出。
道路运输高度依赖。京津冀及周边地区道路货运量占总货运量的80%以上,比全国高出10个百分点。研究表明,一辆重型柴油车的污染物排放量相当于750辆轻型汽油车,该地区柴油车排放超标问题尤为突出,导致氮氧化物和pm2.5排放量较高
“这些确实是硬骨头。我们必须按照三年行动计划的部署更加努力地赢得蓝天防御战。”刘对说道。
蓝色的天空和白色的云何时会停留?
经过10多年的努力,“2+26”城市年均pm2.5浓度可以逐步达到标准
调整结构,减少排放总量,加强应急反应,促进联动...研究专家的“处方”非常务实,正由各地区和各部门执行。
——减排,再接再厉。
“减少污染总量是实现空区域天然气质量持续改善的唯一途径。”刘说,京津冀及周边地区产业结构调整主要针对高能耗、高排放企业。要严格控制“两高”行业产能,深化工业污染控制,巩固“分散污染”企业综合整治成果。
河北省大气污染的防治关系到整个地区空气质量的改善。“据专家分析,石家庄、唐山、邢台、邯郸等省内空气污染严重的城市都存在主要行业的大气污染物排放问题。我们必须充分利用专家的研究成果,以科学治疗‘靶心’为目标。”高建民表示,结构调整难度很大,但河北将严格控制“两高”产业新增产能,坚定不移地调整产业结构,大力化解产能过剩,淘汰落后产能,加快钢铁、焦化、煤电等主要排放大户的超低排放改造和深度治理。
徐向德表示,联合研究显示,全球变暖趋势导致中国北方冬季安静天数显著增加,尤其是京津冀地区。气候变暖与人类温室气体排放有关。减少排放是减缓气候变暖的必要条件。通常,在减少二氧化碳等温室气体的过程中,空气污染物也同时减少,这有利于控制空气污染,缓解气候变暖。
——应急响应,加强联合防控。
专家建议,应进一步加强区域联合防控,降低污染物在整个区域的排放强度,尽可能降低传播影响。在强化应急减排措施方面,我们持续推进重污染天气应急预案修订,细化应急减排清单,全面覆盖气体污染源,在特定生产流程和生产线实施应急减排措施,实施减排措施库存管理,持续提升环境管理精细化水平。
秋冬季节,污染物浓度在短时间内迅速爆发式上升,出现在京津冀及周边城市。刘表示,针对这一现象,生态环境部将严格要求地方政府落实重污染天气应急预案,继续指导地方政府加强重污染天气应对和应急联动。
提高空燃气质量预测能力是应对空燃气重污染过程、减少污染的重要措施。徐向德认为,在一定时期内排放量相对固定的情况下,气象条件是重污染事件发生的关键因素,在几天内从蓝天白云变成污染物“失控”是可能的。下一步是加强和深化气象影响与大气污染成因的相关性研究,做好重污染天气的准确预测预报工作;此外,有必要加强不同地形和气象条件下排放源布局的影响和区域交通的“贡献”研究,为准确防治大气污染提供科学依据。
记者了解到,生态环境部将继续与中国气象局密切合作,完善中长期(40天)、短期(15天)和相邻(7-10天)预报相结合的业务预报模式,逐步提高区域和省级预报中心的能力,提高预报的及时性和准确性,为提前采取措施最大限度地减少污染物积累提供有效支持。
自去年冬天以来,北京、天津、河北及其周边地区已经发生了10多次空气污染过程。人们期望会有更多的天有蓝天、白云和闪烁的星星。
贺克斌说,只要我们坚持综合治理,蓝天会越来越多。例如,据专家研究,推进燃煤锅炉的综合改造可以使“2+26”城市的pm2.5浓度降低1%-15%;改进重污染应急措施可使可吸入颗粒物浓度降低4%-21%。
郝吉明表示,基于蓝天白云的目标,攻关项目组提出了“2+26”cities/きだよ0。各地各部门都在抓难点,准确控制污染。目前,在全社会的共同努力下,普通百姓的空燃气质量有了明显的提高,蓝天白云比过去明显增多。相信经过10多年的努力,“2+26”城市年均pm2.5浓度将逐步达标。
人民日报(2019年3月21日07版)
标题:蓝天保卫战,精准施策加油干
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