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中国主要城市空气污染状况调查:北京名列榜首

时间: 2016年11月18日 | 作者: 吴非 | 来源: 环球科学
搬迁企业时,北京并未考虑华北地区的污染扩散条件。


从昨日起,新一轮的重度污染天气再次袭击了北京。为什么北京屡屡出现重度空气污染,其他几座主要城市的空气污染状况又如何呢?

 

近年来,全国各地对空气污染(尤其是PM2.5,即直径小于2.5微米的可吸入微粒)的关注度与日俱增。人们想要知道,自己所在城市的空气污染是如何产生的,要改善空气质量,城市规划应做出怎样的改变?

 

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雾霾笼罩下的国贸。图片来源:中新网

 

北京大学光华管理学院的陈松蹊团队对北京、上海、广州、沈阳和成都五座城市2013–2015年的PM2.5浓度数据以及气象数据进行了统计学分析,全面展现这五座城市的空气污染状况,并揭示了制约城市空气质量的因素。近日,该研究发表在《地球物理学研究杂志——大气》(Journal of Geophysical Research-Atmospheres)期刊上。

 

数据:“一枝独秀”的北京

 

在过去的几年间,中国环保部大气污染数据的真实性屡屡受到质疑。在2013年以前,当PM10是空气质量的主要指标时,中国一些城市的PM10数据在每立方米100微克处出现不连续的跳跃,统计学无法解释大量出现的98、99,而唯一的解释是:100正是蓝天的界值,因此有关部门为了增加蓝天数而对数据动了手脚。

 

因此,在这项研究中,为了验证PM2.5数据的质量,研究者将美国使/领馆的数据与附近的环保部监测数据进行了统计学的对比。令人欣慰的是,不同站点之间的PM2.5数据表现出很好的相关性,因此研究人员可以通过所有这些站点的数据分析城市PM2.5浓度的影响因素。

 

城市的PM2.5浓度受到污染物排放和气象因素双重作用。人们常说“雾霾靠风吹”,这正反映了气象因素对空气质量的影响。其中,风和降水的影响最为显著。在静风条件下,污染物难以扩散,有利于污染物的累积。此外,每一种风向对不同城市的影响也不尽相同。以北京为例,由于北京西、北方向临山,东、南方向建有大量重工业企业,因此偏南风出现时,来自工厂的污染物被传输至北京,并且受到太行山和燕山的阻碍而不易稀释。除了风以外,降水也起到了清洗空气中污染物的作用。研究团队分析发现,风向、累积风速(只有在固定风向下风速的累积才是有意义的,因为如果风向一直在变,其效应就不明显了)和降水量对PM2.5浓度均有显著影响。

 

由于气象因素的不可控性,陈松蹊更希望找出污染物排放对PM2.5浓度的影响,并提出相应的解决策略。因此,研究团队运用他们此前提出的统计方法,剔除了气象因素对PM2.5浓度的影响。

 

利用排除了气象因素的PM2.5浓度数据,陈松蹊团队对五城市的污染情况进行了系统的分析。在这五座城市中,广州与上海的PM2.5浓度相对较低,年度均值分别在每立方米40~50微克和每立方米50~60微克之间,但也高于每立方米35微克的国家空气质量标准。而另外三座城市面临的PM2.5污染状况要严重很多。北京的年度均值在五座城市中排名榜首,达到每立方米80~100微克。其90%分位数浓度更是远高于其他四座城市,这反映出北京的重度污染天气最为严重。而成都的中位数浓度在五座城市中是最高的,表明成都长期处于中度污染状态。

 

此外,研究团队分析了各城市年度平均指标的变化趋势。2015年,五城市的PM2.5浓度出现较为明显的下降。陈松蹊认为,导致空气质量有所改善的原因主要有二:政府实施了更严格的大气环境监管措施,且自2013年以来中国的经济增速放缓。但该趋势能否在今年得到延续,陈松蹊表示,目前研究仍在进行之中。

 

困境:解救被围困之城

 

进一步的分析揭示,导致北京、沈阳和成都污染困境的原因各不相同。辽宁的经济发展倚重于重工业,其煤炭和柴油消耗量与成渝地区相近,高于其他3座城市所在区域。此外,每年11月至次年3月的燃煤供暖使得沈阳冬季的空气质量雪上加霜。

 

与此相反,在这五座城市所在的区域中,成渝地区的各项能源消耗指标均处在较为靠后的位置,然而,成都仍长期处于中度污染状态,导致这一局面的是成都的先天劣势——地形条件。四川盆地由青藏高原、云贵高原、大巴山等高山环绕而成,因此盆地中产生的大气污染物难以扩散。

 

相比之下,北京所面临的空气问题更加复杂而严峻,这里几乎聚集了所有不利条件:北京所处的华北平原北靠燕山、西邻太行山,不利于污染物扩散;其次,华北地区的单位能源消耗量仅次于长三角地区,并且拥有大量重工业产业;此外,这项研究显示,北京具有十分显著的供暖效应,这项因素共同导致了北京的高PM2.5浓度。

 

在陈松蹊看来,目前华北平原的空气污染状况本不应该如此严重。本世纪初,在北京获得2008年夏季奥运会的主办权后,首钢集团被搬迁至河北唐山。包括首钢在内,河北聚集了大量由首都迁来的重工业企业。管理者试图借此改善北京的空气质量,但是,“这些搬迁措施是缺乏远见的,”陈松蹊说,“在进行规划时,规划者没有考虑到污染物在华北平原半封闭地形中的积累。”最终的结果是,不仅北京的PM2.5浓度居高不下,华北平原更是成为中国空气污染最严重的区域。

 

“基于各地的地理环境和气象条件,每一座城市都有不同的能源消耗和工业活动承载的上限,”陈松蹊说,“在进行投资、布局时,都应该考虑并尊重各地的承载上限。例如在华北平原,其地理条件不利于污染物扩散,因此应尽量避免布局高排放的重工业。”

 

挑战:距蓝天还有多远?

 

2014年,陈松蹊教授首次将目光投向空气污染问题。运用统计学手段,研究团队已经发布了两份空气评估质量报告。目前,团队正在对京津冀地区多个站点的空气质量数据进行细致分析,研究报告预期于2017年春季出炉。

 

陈松蹊说,在空气污染的研究中,最大的问题是可靠数据的获取。虽然该研究涉及的监测站的数据比较可靠,但无法推断所有的环保部站点数据的可靠性都有保障。在接下来的研究中,他们也会进行更多的数据质量监测工作。此外,气象数据与能源消耗数据的不公开也为研究设置了障碍。

 

在这份研究报告发布后,陈松蹊在环保部做了报告,并且提出了相关建议。尽管找出各地的症结,但是距解决方案的最终落实仍有很长的路要走。

 

采访结束时,陈松蹊在办公室内指着远处隐约可见的轮廓说:“你看,新的一轮雾霾又来了。天气好的时候远处的西山能看得很清楚,现在你仔细看,只剩一点轮廓了。”空气污染的治理和预防,注定是个持久战。曾任中国气象局局长的气候变化专家秦大河院士曾经提到,当年伦敦治理雾霾用了30到50年的时间,希望我们可以在一二十年的时间内解决这个问题。关于具体的时间,可能不同的学者有着不同的看法,但有两点是可以确定的:频繁出现的重度空气污染不会立即消失,它还将伴随我们很长一段时间;而决定倒计时要走多久的,是我们的行动:大到政府的城市布局和工业监管,小到个人习惯,每一项导致空气污染的因素都需要被研究透彻,每一项控制污染的举措都不应被放过。

 

撰文 《环球科学》记者吴非

 


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