北京市空氣質(zhì)量改善情況  

PM2.5,O3,VOCs,NOx,SO2,CO  

“大氣十條”實施以來，全國城市PM2.5濃度呈下降趨勢，預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)國家規(guī)定的2017年空氣質(zhì)量改善目標。若按現(xiàn)有力度措施，北京市2017年P(guān)M2.5濃度達到年均值60μg/m3左右的目標難以實現(xiàn)，同時臭氧（O3）污染迅速抬頭。未來兩年必須下決心采取超常規(guī)措施破解北京大氣污染防治中的若干難點問題，才能突破大氣污染治理瓶頸，達到預(yù)定目標。  

PM2.5  

據(jù)中科院站點長期觀測，北京市近12年P(guān)M2.5的年平均值為92.7μg/m3，2006年P(guān)M2.5年均值最高，達到110.7μg/m3，此后PM2.5濃度逐年下降，平均每年下降3.36μg/m3。綜合環(huán)保部和北京市2013年以來公布的數(shù)據(jù)，以2015年北京市PM2.5年均值80.6μg/m3為基準，如按目前下降速度，預(yù)計北京市在2021年以后才能達到60μg/m3左右的年均值。  

最近3年，即2013—2015年，全國74個城市PM2.5濃度總體呈下降趨勢，京津冀、長三角、珠三角和成渝地區(qū)PM2.5濃度分別下降了27.4%、20.9%、27.7%和27.7%。北京市從89.5μg/m3降至80.6μg/m3，僅下降9.9%。  

2015年北京PM2.5年均濃度為80.6μg/m3，為全國31個省自治區(qū)直轄市年均值之首位（與河南省80.1μg/m3相當），全國338個地級及以上城市有24個城市年均值高于北京（除去受自然沙塵影響嚴重的新疆和田、喀什和克城），而且均分布在北京偏南區(qū)域的河北、河南和山東3省，其中與北京西南部接壤的河北保定市為京津冀及周邊地區(qū)最高城市，2015年P(guān)M2.5年均值為107μg/m3，高于北京33%；省會城市石家莊、鄭州和濟南2015年P(guān)M2.5年均值分別為89μg/m3、96μg/m3和90μg/m3，分別高于北京10%、19%和12%。與北京東南部接壤的河北廊坊PM2.5年均值也比北京高5%以上。北京周邊區(qū)域高濃度的細顆粒物對北京重霾污染形成具有重要影響，但這一影響一直在被低估。  

從觀測數(shù)據(jù)分析，北京市大氣PM2.5下降緩慢的原因有兩個。（1）冬季?PM2.5?污染未得到有效控制。近3年冬季濃度一直高于其他3個季節(jié)平均濃度的20%左右，并且近10年來一直呈上升趨勢，平均每年上升1.3μg/m3；（2）PM2.5?導致的重霾污染天數(shù)減少緩慢。2015年，北京市共發(fā)生重度、嚴重污染31天次、15天次，與2014的32天次、15天次基本持平；比2013年45天次、13天次相比重污染減少了14天，但嚴重污染天數(shù)增加了2天。2015年，全國重度及以上污染天數(shù)超過30天的有13個城市，北京位居7位，而其他6個城市也在北京偏南區(qū)域，包括保定、廊坊、石家莊、鄭州和濟南等。  

北京2015年共發(fā)生46天次重度及嚴重污染，其中冬季22天、秋季13天、春季8天和夏季1天，分別占50.0%、29.5%、18.2%和2.3%。與全國大多數(shù)城市相比有所不同的是，北京不僅冬季PM2.5污染嚴重，而且秋季污染也十分嚴重，“秋高氣爽”和“金秋十月”已經(jīng)成為北京的回憶。造成北京秋季重霾鎖城的重要客觀原因之一是風速減小。2006—2015年北京全年風速波動下降顯著，平均每年下降0.03m/s，其中北風風速平均每年下降0.028m/s；風頻統(tǒng)計顯示大于2m/s的南風和北風頻次顯著下降，而弱風（風速≤2m/s）頻次顯著增加。僅秋季，近10年平均風速每年下降0.028m/s，主要緣于弱風（≤2m/s）頻次從70%上升至79%，并且弱風中南風頻次顯著增加，北風頻次顯著減小。  

而主觀原因除了整個區(qū)域巨大的工業(yè)排放基數(shù)外，北京偏南區(qū)域秋收換播季節(jié)秸稈燃燒起到了推波助瀾的作用。對近年來北京及京津冀秋季重霾污染形成過程的機理研究表明，高架源的高排高放和大面積的秸稈燃燒造成大量細顆粒物的排放，在弱偏南風或靜風的氣象條件下，污染水平擴散微弱，彌漫在大氣較高層中的原始排放顆粒物造成對陽光的散射和吸收，一方面耗散輻射能量造成上部空氣升溫，另一方面阻擋了部分太陽輻射到達地面造成地面溫度下降，更易形成穩(wěn)定的大氣邊界層逆溫結(jié)構(gòu)。這個逆溫層就像一個“大罩子”罩住了京津冀城市群，造成局地污染排放難以對流擴散，并且“大罩子”中的各種化學物質(zhì)相互反應(yīng)，生成了大量新的粒子——“二次顆粒物”。不難想象，此時哪里的地面污染源排放越多，哪里的空氣污染就會越加嚴重。北京的機動車排放污染最多，因此重度污染紅色預(yù)警時停駛部分機動車能在一定程度上緩解大氣污染的嚴重程度。但這一秋季重污染形成的始作俑者卻是區(qū)域高架源和秸稈燃燒。作為應(yīng)急措施可以停駛部分機動車輛，但從根本上解決污染問題必須從區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控著手，消減大型點源和面源污染的原始排放量。  

衛(wèi)星資料顯示，2013—2015年，全國NO2和SO2垂直柱濃度年均值總體呈下降趨勢，與地面監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果一致，氣溶膠光學厚度（AOD）呈現(xiàn)波動變化。北京市NO2和SO2柱總量分別下降15%和48%。衛(wèi)星觀測的北京大氣氣溶膠光學厚度（AOD）2014年比2013年增加9%，2015年又降至2013年水平。地面遙測AOD變化與衛(wèi)星觀測值總體趨勢一致，但絕對值高于衛(wèi)星觀測值，其原因是由于探測技術(shù)的局限性，衛(wèi)星觀測AOD結(jié)果有效值的平均低于實際的20%—30%，有些地區(qū)的觀測偏差更大（如四川盆地）。衛(wèi)星AOD數(shù)據(jù)僅能作為地面觀測數(shù)據(jù)趨勢判斷的一個參考。  

北京市PM2.5治理初見成效，但2017年難以達到60μg/m3，有當初對治理進程過于樂觀的估計，也有治理過程中難以預(yù)料的難題，尤其是區(qū)域協(xié)同治理的問題，其對北京重霾污染過程形成的作用一直在被低估。例如，不能僅從近地面PM2.5的源解析結(jié)果判斷北京周邊高架工業(yè)源和生物質(zhì)燃燒源對北京重霾形成的作用大小，其對整個區(qū)域大氣邊界層的影響和對大氣污染物容量的降低作用一直在被低估，很可能影響到整個京津冀及周邊區(qū)域大氣污染聯(lián)合防控措施的制定和效果的評估，也有可能是北京“力氣下的很大，但收效不顯著”的重要原因。  

O3  

全國城市大氣O3問題日漸顯現(xiàn)。2015年，全國74個重點城市O3日最大8小時平均濃度第90百分位數(shù)在95—203μg/m3，平均為150μg/m3，較2013年上升7.9%；超標城市由2013年的17個升至2015年的28個，超標城市的比例達37.8%，升高14.8個百分點。與2014年相比，2015年161個城市O3日最大8小時平均濃度第90百分位數(shù)上升了3.6%，日均值超標天數(shù)上升了0.8個百分點，超標城市增加了9個。  

北京大氣O3問題更為嚴峻。2015年，北京大氣O3日最大8小時平均濃度第90百分位數(shù)為203μg/m3，較2014年、2013年的200μg/m3、188μg/m3分別上升1.5%和8.0%；以O(shè)3的8小時日最大濃度為指標，2013—2015年北京大氣O3的8小時日最大濃度分別為267μg/m3、311μg/m3和283μg/m3。近3年北京大氣O3濃度水平高、增長速度快，并且以O(shè)3為首要污染物污染天數(shù)也持續(xù)增加。2015年，北京以O(shè)3為首要污染物污染天數(shù)為56天，較2014年、2013年的50天和43天分別上升12%和30%；同樣，2015年北京O3超標天數(shù)為69天，較2014年的59天上升17%。北京大氣顆粒物污染嚴重，但相對周邊城市濃度水平并不是最高；O3污染則不同，不但夏季超標天數(shù)多，而且濃度水平在京津冀乃至全國均處最高水平。2013—2015年，無論是O3日最大8小時平均濃度第90百分位數(shù)還是O3的8小時日最大濃度，北京均是京津冀區(qū)域內(nèi)濃度水平最高的城市，分別較區(qū)域平均濃度水平高23%和16%，相應(yīng)地，北京也是京津冀地區(qū)以O(shè)3為首要污染物污染天數(shù)和O3超標天數(shù)最多的城市，分別較區(qū)域平均天數(shù)高73%和102%。與國內(nèi)其他城市相比，北京大氣O3濃度除2013年低于濟南的190μg/m3外，2014年和2015年北京大氣O3日最大8小時平均濃度第90百分位數(shù)均為全國74個重點城市之最。  

北京大氣PM2.5濃度呈現(xiàn)冬秋季節(jié)“高”，夏春季節(jié)低；而O3在“春末-夏季-秋初”都會出現(xiàn)超標的“高”值。“雙高”污染的反季節(jié)出現(xiàn)，造成全市居民全年均生活在較差質(zhì)量的空氣環(huán)境中。2016年上半年，北京入夏以來O3污染高值頻現(xiàn)，將北京市空氣質(zhì)量拖入了全國地級及以上城市（338個）空氣質(zhì)量排名的后10名。  

中科院大氣物理所2006—2015年長期定點觀測顯示，北京大氣O3前體物之一，揮發(fā)性有機物（VOCs）總濃度（TVOCs）最近10年平均為31.4ppbv，其中烷烴所占比例（39%）最高，其次是芳香烴（26%）、烯烴（13%）及鹵代烴等（24%）；TVOCs呈波動緩慢下降趨勢，平均每年下降0.46ppbv，烷烴下降明顯，但活性更強的芳香烴和烯烴呈上升趨勢。最近3年，即2013—2015年，3類VOC均呈顯著上升趨勢，與北京大氣O3總體上升趨勢具有一致性。  

北京夏季大氣O3污染治理面臨極大的挑戰(zhàn)，同時也為北京市大氣污染全方位治理帶來了機遇。O3濃度持續(xù)升高的原因首先在于O3前體物未能得到合理控制，此外顆粒物濃度下降，大氣紫外輻射恢復(fù)增強，O3產(chǎn)生率也會有所提高。解決的途徑仍然是源頭減排，減少O3前體物向大氣中排放。目前多數(shù)研究結(jié)果表明，我國城市區(qū)域的O3濃度水平均為VOCs所控制，要極大消減VOCs才能遏制不斷增長的O3污染，同時要等比消減NOx排放，才能最終使空氣O3濃度達標。目前我國O3標準與PM2.5采用的是WHO（世界衛(wèi)生組織）不同階段的標準，O3標準已經(jīng)與發(fā)達國家標準基本接軌，但PM2.5采用的僅是WHO第一階段目標值，如果采用WHO指導值作為標準，則北京在O3作為首要污染物的超標天，PM2.5往往也超標。因此，要正確理解目前北京夏季O3超標現(xiàn)象，O3作為首要污染物超標，并不意味著PM2.5治理有了顯著的效果、不用再治理了，而是治理進入了更加復(fù)雜的僵持階段，必須將單一治理大氣污染目標調(diào)整為多目標協(xié)同治理。因此，現(xiàn)階段在努力控制PM2.5使其達到2017年階段性目標（60μg/m3左右）的同時，要協(xié)同控制日漸增長的大氣O3濃度。VOC中活性強的物質(zhì)對O3產(chǎn)生有更強的作用，但活性低的物質(zhì)可能直接導致PM2.5中有機碳（OC）濃度的增加，因此要全面源頭減排；NOx的消減可能造成某些區(qū)域O3的階段性濃度升高，但其對大氣中硝酸及硝酸鹽的增加乃至二次有機氣溶膠（SOA）的形成，均具有極其重要的作用。因此，建議北京大氣污染的控制策略，應(yīng)優(yōu)先減排NOx，不能應(yīng)其對O3暫時性的增加影響而放松對NOx的嚴格控制。對北京及我國O3和PM2.5協(xié)同控制的科學研究勢在必行。在治理PM2.5的同時，兼顧O3的治理，雙管齊下，尋找突破口，循序漸進，科學綜合治理，才可能最終有效控制空氣污染。  

others  

2015年，北京市大氣SO2、NO2和CO及PM10濃度均已達到國家制定的2017年目標。但大氣中VOCs、NH3和元素碳（EC）濃度偏高，變化趨勢不穩(wěn)定，將成為進一步治理的挑戰(zhàn)。預(yù)計2030年前后，當我國碳排放出現(xiàn)拐點時，VOCs和EC會出現(xiàn)全面持續(xù)下降；而NH3的問題，不僅取決于農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展和管理，也涉及到越來越多的工業(yè)NH3排放。氨中N同位素研究表明，北京在空氣質(zhì)量優(yōu)良的天氣條件下，大氣中NH3主要來自于周邊農(nóng)牧業(yè)排放的傳輸，而在重霾污染積累加強過程中，NH3的主要來源則為機動車尾氣和工業(yè)燃煤脫硝過程中的氨逃逸。  

北京市空氣污染治理工作一直走在全國的前列，工作扎實有效不反彈，但“雙高”污染給北京空氣污染治理帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，同時也帶來了極大的機遇，如何突破治理瓶頸實現(xiàn)綠色北京的夢想，是對政府部門領(lǐng)導、全市環(huán)保工作者和全市人民的考驗。率先行動，成功治理，將給我國其他城市治理大氣污染提供經(jīng)驗和樣板。  

建議進一步采取的措施  

減控調(diào)治規(guī)劃宣傳  

（1）結(jié)合冬季取暖燃燒過程管理，最大限度地消減冬季重霾污染天數(shù)。治理散燒煤，有條件地煤改電和有條件地限制機動車出行數(shù)量，仍是北京降低冬季重霾污染程度的最有效措施；加強對大氣NH3的來源研究，尤其是工業(yè)脫硝NH3逃逸和機動車尾氣排放，研究有效的控制技術(shù)方法。  

（2）優(yōu)先控制?NOx?的同時，全面控制?VOCs?排放量。重點排放源包括機動車、加油站、工業(yè)噴涂、石化產(chǎn)業(yè)、印刷和有機溶劑使用等。實現(xiàn)VOCs的業(yè)務(wù)化觀測，是減少夏季O3超標的關(guān)鍵。  

（3）調(diào)控高架點源、高強度面源。研究區(qū)域高架點源（燃煤煙囪）和高強度面源（秸稈燃燒）排放的污染物對整個區(qū)域大氣邊界層結(jié)構(gòu)的影響，特別是對北京大氣混合層高度和大氣容量的影響，提前預(yù)測預(yù)警，調(diào)控收獲季節(jié)秸稈燃燒時間和燃燒量，加大秸稈的利用率，降低北京及區(qū)域秋季重霾污染爆發(fā)頻次。  

（4）治理揚塵，保護植被。堅持不懈地治理道路揚塵、建筑工地揚塵和工業(yè)粉塵，重點保護北京西北廣大區(qū)域水源涵養(yǎng)地的植被，并杜絕任何污染企業(yè)進駐，是保障北京地區(qū)春季空氣污染逐步改善的重要方面。  

（5）精細規(guī)劃，科學評估。加強科學研究的投入，對每一項環(huán)保措施進行效益評估，特別對預(yù)警措施的有效性進行科學評估，探索精確預(yù)報預(yù)警的可行性，在達到污染控制預(yù)期目標的同時，應(yīng)盡可能地減少經(jīng)濟損失，盡可能地減少對社會正常秩序的擾動。需要政府部門更加精細化的工作。  

（6）加強科普宣傳，提高公眾環(huán)保意識，保障環(huán)保工作者的權(quán)益。鼓勵環(huán)�？茖W工作者定期走進社區(qū)、學校和企事業(yè)單位進行環(huán)�？破罩R講解，宣傳環(huán)保政策，傳授簡單易行的家庭環(huán)保技術(shù)方法。我國大氣污染的治理進程、空氣質(zhì)量的改進速度，在某種程度上取決于公眾公共環(huán)保意識的成長速度，取決于全民文化素養(yǎng)的全面提高。  

作者：王躍思（中國科學院大氣物理研究所研究員）

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