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能见度

读图|4400万条气象数据背后的京津冀近4年空气质量变化

澎湃新闻记者 王灿

2017-08-11 06:43  来源:澎湃新闻

2013年9月,国务院发布《大气污染防治行动计划》(“大气十条”),该计划要求京津冀地区在2017年PM2.5浓度比2012年下降25%,其中北京市的年平均浓度要控制在60微克/立方米左右。
“大气十条”发布三年多来,京津冀地区的污染究竟是否有改善,有多大改善?京津冀能否如期完成“大气十条”第一阶段的任务?8月7日,由北京大学统计科学中心与北京大学光华管理学院团队完成了第四份关于国内重点区域空气质量状况评估的研究报告(《京津冀2013-2016年区域污染状况评估》),这份报告将告诉你上述问题的答案。
该团队通过4400万条气象数据,分析揭示出京津冀地区这三年来空气质量的变化,总体来看,PM2.5总体下降趋势明显,2016年秋冬出现反弹,而且整体臭氧浓度上升显著。该报告称,就整个京津冀区域而言,只要2017年的颗粒物浓度比2016年没有大的反弹,京津冀地区应该可以如期完成“大气十条”第一阶段的任务。
1、PM2.5总体下降趋势明显,2016年秋冬出现反弹

图片1 京津冀13市PM2.52013-2016调整年均值变化图  本文图均为《京津冀2013-2016年区域污染状况评估》 图
图片2 京津冀13市气象调整后PM2.5年平均浓度变化序列(微克/立方米)
2013年至2016年,京津冀13个城市PM2.5的平均浓度有明显下降趋势。13个城市的年平均浓度从2013年的100.1微克/立方米下降到2016年的72.5微克/立方米,降幅超过27%。
从图片2可以看出,京津冀PM2.5的改善主要出现在2014和2015年,2016年降幅明显减缓,部分城市甚至不降反升。这其中包括秦皇岛、沧州、天津、北京、石家庄和保定。

图片3 京津冀13市调整后PM2.5四年(季节年)累计降幅及年平均降幅
分城市来看,北京四年累计降幅最低,仅为6.7%,这导致北京的PM2.5浓度由2013年在13个城市中排名第10上升至2016年的第6名。在13个城市中,石家庄虽然累积降幅为27%左右,但其2013年和2016年的PM2.5调整浓度均居13市之首。
图片4 京津冀13市调整后PM2.5季节平均浓度的变化序列(微克/立方米)
从该图片中可以看出,京津冀13个城市除张家口外,其余12个城市的PM2.5浓度有比较明显的季节特征,即PM2.5浓度在冬季最高,秋季次之,夏季最轻。
2、PM10平均浓度下降显著
图片5 京津冀13市PM10 2013-2016调整年均值变化图
图片6 京津冀13市气象调整后PM10年平均浓度变化序列(微克/立方米)
图片7 京津冀13市调整后PM10四年(季节年)累计降幅及年平均降幅
2013年到2016年,京津冀地区PM10浓度下降明显,13城市平均浓度从2013年的182.7微克/立方米下降至125.7微克/立方米,降幅达31%。不过,北京PM10四年累计降幅最低,仅下降4微克/立方米。该报告称,这说明在治理PM10层面上,北京还应探索出更加有效的办法。
3、京津冀地区二氧化硫下降显著
图片8 京津冀13市二氧化硫 2013-2016调整年均值变化图
图片9 京津冀13市气象调整后二氧化硫年平均浓度变化序列(微克/立方米)
从图中可以看出,2013年到2016年,京津冀地区二氧化硫浓度下降是显著的,这也是京津冀大气污染防治的最大亮点,对该区域PM2.5浓度的下降也起到了促进作用。但需要特别注意的是,2016年二氧化硫的下降速度出现放缓。邯郸、沧州甚至已出现小幅回升。
图片10 京津冀13市调整后二氧化硫四年(季节年)累计降幅及年平均降幅

图片11 京津冀13市调整后二氧化硫季节平均浓度的变化序列(微克/立方米)
冬季二氧化硫浓度最高,春秋两季次之,夏季最轻。与PM2.5和PM10相比,二氧化硫浓度的季节效应更加明显,冬季浓度与夏季浓度之间的差异最大。二氧化硫浓度的冬夏季比例最高可以超过4倍,冬季偏高的原因之一是冬季供暖燃煤使二氧化硫排放高。
4、NO2治理效果不及PM2.5、PM10和二氧化硫,部分城市不升反降
图片12 京津冀13市二氧化氮 2013-2016调整年均值变化图
图片13 京津冀13市气象调整后二氧化氮年平均浓度变化序列(微克/立方米)
图片14 京津冀13市调整后二氧化氮四年(季节年)累计降幅及年平均降幅
二氧化氮在大气中“存活”时间比较短,一般在几个小时到二天之间,所以它的空间传输距离很短,基本反映了本地排放。
从2013年到2016年,京津冀地区整体二氧化氮浓度下降不大,平均浓度从2013年的51.1微克/立方米下降至2016年的48.8微克/立方米,全区域四年累计下降只有2.3微克/立方米,累计降幅仅为4.5%,远不及PM2.5、PM10和二氧化硫的改善程度。
图片15 京津冀13市调整后二氧化氮季节平均浓度的变化序列(微克/立方米)
京津冀13个城市的二氧化氮也具有明显的季节特征。二氧化氮浓度秋冬两季最高,夏季最低。
5、4年间臭氧年均浓度上升13.3%
臭氧可促使空气中的大量气体污染物转化为颗粒物,进而转化为PM2.5。因此,近地面臭氧浓度超标,其危害程度不亚于PM2.5超标。发达国家的大气问题目前主要是臭氧污染,如美国洛杉矶的光学污染。中国这几年臭氧污染问题日益突出,臭氧和PM2.5已成为中国大气污染的两个首要污染物。
不同于前几种污染物多少有所改善的情况,京津冀地区13个城市四年来臭氧浓度降幅均为负值,从2013年到2016年,每个城市的臭氧平均浓度均有不同幅度上升,四年来该区域总体臭氧浓度上升了6.7微克/立方米,升幅为13.3%。部分城市臭氧污染恶化明显。
图片16 京津冀13市8小时臭氧2013-2016调整年均值变化
图片17 京津冀13市气象调整后8小时臭氧年平均浓度变化序列(微克/立方米)
图片18 京津冀13市调整后8小时臭氧四年(季节年)累计降幅及年平均降幅
与前几种污染物不同的是,臭氧在夏季浓度最高,冬季最低。这是由于夏天光照强,而臭氧的产生与光照强度高度相关造成的。夏季臭氧的浓度一般是冬季的2-4倍。
图片19 京津冀13市调整后24小时和8小时臭氧季节平均浓度的变化序列(微克/立方米)
不同于颗粒物,臭氧不降低能见度,因而不容易被察觉。过去4年颗粒物浓度显著下降和臭氧浓度的大幅升高,也说明没有对臭氧污染机遇足够重视。目前,夏季臭氧污染已成为京津冀大气污染的一个突出问题。该报告称,值得警惕的是,近几年京津冀的臭氧污染有连续恶化趋势。下一步应该采取更加直接有效的措施来控制京津冀地区臭氧污染。
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责任编辑:沈关哲 澎湃新闻,未经授权不得转载。新闻报料:4009-20-4009
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