“我們?cè)?lsquo;2+26’城市布設(shè)受體采樣點(diǎn)109個(gè)，從采暖季開始對(duì)‘2+26’城市進(jìn)行連續(xù)采樣，至今已采集約30000個(gè)樣品。”中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院副研究員唐偉介紹說，通過一年多的努力，大氣重污染成因與治理攻關(guān)項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“大氣攻關(guān)項(xiàng)目”）終于搞清了京津冀及周邊地區(qū)大氣重污染精細(xì)化來源。

精細(xì)化源解析支持精準(zhǔn)施策

2018年，朋友圈曬藍(lán)天已經(jīng)成為常態(tài)。今年3月中旬，攝影愛好者鄧偉發(fā)出了自己拍攝的北京藍(lán)天白云的照片，立刻刷爆朋友圈。媒體都在驚呼：“朋友圈藍(lán)天”檔期延長(zhǎng)，空氣凈化器銷量下降。

藍(lán)天白云天數(shù)增多的背后，離不開大氣攻關(guān)項(xiàng)目的科技支持。正是這些科技成果支撐了政府打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的科學(xué)決策。

為了獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，2017~2018年和2018~2019年的秋冬季，國(guó)家大氣污染防治攻關(guān)聯(lián)合中心源解析工作組不停穿梭在“2+26”城市之間。工作組與“2+26”城市駐點(diǎn)跟蹤研究團(tuán)隊(duì)密切配合，克服時(shí)間緊、任務(wù)重、經(jīng)費(fèi)少等種種困難，結(jié)合區(qū)域和城市精準(zhǔn)治霾的管理需求，通過基于源譜庫、源清單、空氣質(zhì)量模型和受體模型組成的精細(xì)化源解析融合技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)精細(xì)到行業(yè)、精準(zhǔn)到過程的京津冀及周邊地區(qū)城市PM2.5污染來源精細(xì)化解析。

“從區(qū)域?qū)用嫔蟻碇v，秋冬季PM2.5污染的主要來源是燃煤、工業(yè)、機(jī)動(dòng)車和揚(yáng)塵，其中燃煤中相當(dāng)一部分指的是散煤燃燒，這些污染源的具體排名在‘2+26’城市中還會(huì)有一些區(qū)別，比如說北京市最重要的排放源就是機(jī)動(dòng)車。”大氣攻關(guān)項(xiàng)目專家、北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院研究員陸克定介紹說。

“目前，我們已分析得出2017年和2018年秋冬季京津冀及周邊地區(qū)細(xì)顆粒物（PM2.5）組分和來源特征，并對(duì)比分析了2016年采暖期和2017年采期季同期變化。”唐偉介紹說。大氣顆粒物受體模型源解析結(jié)果表明，2017年采暖期京津冀及周邊地區(qū)PM2.5主要組分為有機(jī)物、硝酸鹽和硫酸鹽。2017年P(guān)M2.5主要組分濃度較2016年同期明顯下降，硫酸鹽降幅最大，元素碳（EC）和地殼元素不降反增。2017年采暖期京津冀及周邊地區(qū)各城市細(xì)顆粒物PM2.5主要污染來源為工業(yè)源、機(jī)動(dòng)車源、燃煤源和揚(yáng)塵源。各類污染源貢獻(xiàn)濃度值較去年同期下降明顯，主要污染源占比呈現(xiàn)“兩降兩升”特征，工業(yè)源和燃煤源的貢獻(xiàn)占比下降，機(jī)動(dòng)車源、揚(yáng)塵源貢獻(xiàn)占比上升。

空氣質(zhì)量模型源解析結(jié)果顯示，區(qū)域間的PM2.5及其生成前體物的傳輸加重了“2+26”城市秋冬季污染的累積，全年平均貢獻(xiàn)在20%~30%左右，重污染過程中區(qū)域傳輸影響增加15%~20%。對(duì)比2016和2017年區(qū)域源解析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“2+26”城市各地污染治理取得一定成效，PM2.5區(qū)域貢獻(xiàn)比例增加，對(duì)區(qū)域性污染聯(lián)防聯(lián)控的需求加大。對(duì)“2+26”城市整體區(qū)域而言，行業(yè)解析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，工業(yè)、電力、民用燃燒、機(jī)動(dòng)車為主要污染源。

唐偉介紹說，爆發(fā)性增長(zhǎng)的定量分析側(cè)重于對(duì)重污染的過程分析，包含了顆粒物在線組分分析、氣象條件分析，定量解析大氣物理化學(xué)過程在重污染期間所占的比重，當(dāng)然其中也包含了來源解析，分析結(jié)果對(duì)降低重污染過程的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有支持作用。

國(guó)家大氣污染防治攻關(guān)聯(lián)合中心源解析工作組對(duì)秋冬季污染物來源進(jìn)行了解析。“這個(gè)解析工作是針對(duì)整個(gè)秋冬季，時(shí)間跨度更長(zhǎng)，是為‘2+26’城市科學(xué)制定和評(píng)估大氣污染防治政策措施及其實(shí)施效果提供科學(xué)支撐作用的。”唐偉說，來源解析包含區(qū)域來源解析和行業(yè)來源解析，其中區(qū)域來源解析可以分析“2+26”城市的污染相互影響作用，發(fā)現(xiàn)污染物的傳輸通道，對(duì)制定秋冬季“2+26”城市的聯(lián)防聯(lián)控措施提供支持；精細(xì)化的行業(yè)來源解析可以分析“2+26”城市中哪一種污染排放源對(duì)PM2.5污染起主導(dǎo)作用，貢獻(xiàn)量是多少，為各城市對(duì)各行業(yè)污染源減排的精準(zhǔn)施策提供支持。

“不利氣象條件與污染過程的雙向反饋機(jī)制使得邊界層壓低、低層逆溫增強(qiáng)、相對(duì)濕度增加，是導(dǎo)致PM2.5快速增長(zhǎng)的主要?dú)庀髾C(jī)制。”陸克定說。

給京津冀大氣進(jìn)行全面“體檢”

2018年1月，河北、天津、河南等地遭遇了罕見的大雪。在莽莽雪原上，一群大氣攻關(guān)項(xiàng)目專家們扛著監(jiān)測(cè)設(shè)備，冒著大雪、頂著寒風(fēng)，向著目的地艱難行進(jìn)。他們需要在外場(chǎng)進(jìn)行觀測(cè)。從2017年10月開始，即使是天寒地凍，很多人的手腳被凍傷，他們?nèi)詧?jiān)守在監(jiān)測(cè)設(shè)備旁邊，生怕錯(cuò)過一個(gè)有用的數(shù)據(jù)。

“在工作過程中，我們也遇到了不少科學(xué)和實(shí)際操作上的困難，但是都一一克服了。”陸克定舉例說，比如，多源數(shù)據(jù)的質(zhì)控和融合分析是一個(gè)難點(diǎn)。在冬季低溫條件下架設(shè)和開展外場(chǎng)觀測(cè)也遠(yuǎn)比春季和夏季艱苦，參與觀測(cè)的師生和研究人員要克服凍傷、滑倒摔傷等困難，頂著刺骨的寒風(fēng)，起早貪黑從采暖季開始一直持續(xù)到春節(jié)前。“甚至在春節(jié)，少部分骨干還要守住一些關(guān)鍵設(shè)備開展跨年觀測(cè)。”

“我們從環(huán)境、監(jiān)測(cè)、化學(xué)、氣象、模式和源解析等多角度給京津冀大氣重污染過程進(jìn)行了一次全面體檢。”陸克定介紹說，“體檢”報(bào)告的詳細(xì)程度是前所未有的，基于這份體檢報(bào)告，我們可以綜合判斷京津冀大氣重污染的來源和成因。

在專家們的努力下，“體檢”工作進(jìn)展順利。陸克定介紹說，大氣攻關(guān)項(xiàng)目自主研發(fā)了精細(xì)化受體源解析模型與軟件，基于統(tǒng)一的技術(shù)方案開展了“2+26”城市受體源解析，明確城市間污染輸送矩陣，識(shí)別了PM2.5分空間區(qū)域、分行業(yè)、分時(shí)段的精細(xì)來源。

陸克定說，京津冀大氣重污染形成的根本原因是遠(yuǎn)超環(huán)境承載力的超高排放強(qiáng)度；在此基礎(chǔ)上遇到不利氣象條件，污染物水平擴(kuò)散急劇下降、邊界層垂直高度顯著壓低，于是一次污染物的高排放就轉(zhuǎn)化成了一次污染物的高濃度。重污染過程中，大氣還存在強(qiáng)氧化性，一次污染物會(huì)被大氣自由基和顆粒物反應(yīng)界面中的各種氧化劑快速轉(zhuǎn)化為二次顆粒物，比如硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和二次有機(jī)顆粒物。近年來，基于對(duì)SO2排放的有效控制，硫酸鹽在京津冀地區(qū)出現(xiàn)了顯著下降，硝酸銨已經(jīng)成為主導(dǎo)性的二次無機(jī)鹽，主要來自于自由基對(duì)氮氧化物的氧化過程。“不過，二次有機(jī)顆粒物的來源和氧化機(jī)制比較復(fù)雜，尚需時(shí)間加以厘清。”陸克定說。

陸克定說，大氣攻關(guān)項(xiàng)目建立了國(guó)內(nèi)最大的天地一體化觀測(cè)網(wǎng)，其中依托中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站和環(huán)科院，建立了京津冀地區(qū)組分觀測(cè)網(wǎng)和雷達(dá)監(jiān)測(cè)網(wǎng)；依托北京大學(xué)和環(huán)科院，開展了京津冀大氣綜合觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，首次在4個(gè)超級(jí)觀測(cè)站上對(duì)大氣氧化性-新粒子生成-顆粒物增長(zhǎng)和消光特性等關(guān)鍵參數(shù)開展了同步觀測(cè)研究。

誰是北京大氣污染的“禍?zhǔn)?rdquo;？

要治理好大氣污染，必須找到大氣污染的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;。但是很長(zhǎng)時(shí)間以來，大氣污染源像幽靈一樣到處游蕩，無法捉摸。沒有任何專家能夠說清，到底是什么污染了空氣。

經(jīng)過長(zhǎng)期不懈的監(jiān)測(cè)和分析，大氣攻關(guān)項(xiàng)目終于捉到了這只狡猾的“幽靈”。

“結(jié)果表明，北京市的排放源主要來自機(jī)動(dòng)車尾氣、燃煤、生物質(zhì)燃燒、揚(yáng)塵、工業(yè)及二次源，其中機(jī)動(dòng)車尾氣排放源占比在14.5%~26.5%，燃煤源占比在12.5%~33%，生物質(zhì)燃燒源占比在3%~8%，揚(yáng)塵源占比在6.5%~13%，工業(yè)源占比在9.5%~26%，二次源占比在15%~37.5%。”陸克定表示，顯而易見，北京市PM2.5的二次源是占比最大的，其次是機(jī)動(dòng)車尾氣排放源及燃煤源。

“通過數(shù)值模式和觀測(cè)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在不同過程中，區(qū)域輸送的貢獻(xiàn)有所不同。”陸克定介紹說，基于受體模型對(duì)顆粒物開展來源解析發(fā)現(xiàn)，2017年11月4~7日觀測(cè)期間，北京市PM2.5的來源貢獻(xiàn)由高到低依次為：二次源>機(jī)動(dòng)車源>燃煤源>生物質(zhì)燃燒源>工業(yè)源>塵源。污染發(fā)生前(11月4日)，機(jī)動(dòng)車源(24%)與生物質(zhì)燃燒源(22%)是PM2.5的主要貢獻(xiàn)源；11月5日之后，二次源貢獻(xiàn)迅速升高，燃煤源的貢獻(xiàn)也有所上升；污染期間(11月6~7日)，二次源的貢獻(xiàn)最大，平均占比為55%，燃煤源的貢獻(xiàn)也上升至16%。

2018年1月12~22日觀測(cè)期間，北京市PM2.5的來源貢獻(xiàn)由高到低依次為：二次源>機(jī)動(dòng)車源>生物質(zhì)燃燒源>燃煤源>工業(yè)源>塵源。在1月13~14日污染發(fā)生階段，燃煤源及二次源的貢獻(xiàn)較大，分別占到23%及32%，機(jī)動(dòng)車源和生物質(zhì)燃燒源的貢獻(xiàn)次之，占比分別為21%及17%。

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