热点研究 | 气象条件及APEC和2015大阅兵污染控制措施对污染物浓度的影响
原文题目：The role of meteorological conditions and pollution control strategies in reducing air pollution in Beijing during APEC 2014 and Victory Parade 2015 发表期刊：Atmospheric Chemistry and Physics 作者：Pengfei Liang, Tong Zhu, Yanhua Fang, Yingruo Li, Yiqun Han, Yusheng Wu, Min Hu, and Junxia Wang 第一作者机构：SKL-ESPC and BIC-ESAT, College of Environmental Sciences and Engineering, Peking University, Beijing, 100871, China 出版年：2017 |
01 研究背景
自2013年国务院发布《大气污染防治行动计划》以来，全国各省市都制定、实施了空气污染防治措施，空气质量改善明显。但气象条件究竟起到了多大的作用，一直是关注的焦点。本研究建立了一个基于气象参数模拟空气污染物浓度的广义线性模型（GLM），评估了2014年亚太经济合作组织峰会（APEC）和2015年纪念抗日战争胜利大阅兵（大阅兵）期间，气象条件和污染控制措施（表一）对改善北京空气质量的作用。
表一 2014年APEC和2015年大阅兵
具体实施的空气污染控制措施
02 研究方法
本研究采用来自美国气候数据中心（NCDC）和国家环境预报中心（NCEP）的气象数据。将2014年APEC和2015年大阅兵分别划分成三个不同时期：APEC之前（before APEC），APEC期间（during APEC），APEC之后（after APEC）；大阅兵之前（before parade），大阅兵期间（during parade），大阅兵之后（after period）。
为区别气象条件及污染物控制措施对空气质量改善的影响，本研究首先根据PM2.5浓度与风速、PBL高度之间的关系定义稳定的气象条件。通过两组拟合的分段函数的交叉点来代表气象条件对PM2.5浓度影响的转折点，并定义稳定气象条件为：当日平均风速低于2.5 m/s，且日均PBL高度低于290 m（图一）。其次，假设空气污染物浓度仅受气象参数控制和排放强度的影响，使用衔接污染物浓度与气象参数关系的广义线性回归模型（GLM），该模型的因变量为PM2.5、PM2.5组分以及气态污染物浓度。
图一 每日PM2.5浓度（y轴）
和（a）每日PBL高度及（b）每日风速的相关性散点图
03 研究结果
该研究首先对两次活动期间的污染物浓度及气象条件变化做了分析。与两个活动前相比，APEC和大阅兵期间PM2.5浓度均值分别下降了58%和63%。通过分析GLM模拟值和实际观测值的相关性，发现该模型可以解释70%以上污染物浓度的变化，即只基于气象参数，该模型也能较满意地评估气象条件对降低空气污染的贡献。
图二 PM2.5、PM2.5组分及部分气象参数
（风向、风速、温度和相对湿度）
基于气象参数，利用GLM模型，本研究模拟了2014年APEC和2015年大阅兵期间空气污染物浓度，与观测值的差值表征污染控制措施的实施效果。在APEC期间，PM2.5浓度模拟值和观测值分别为67 μg/m³和48 μg/m³，即28%的差异；在大阅兵期间，模拟浓度和观测浓度分别为20 μg/m³和15 μg/m³，即25%的差异。两个活动期间，气象条件对PM2.5浓度下降分别贡献了30%和88%，污染物控制措施的实施分别贡献了28%和25%。
研究发现，APEC和大阅兵期间，硫酸盐和硝酸盐的显著变化可能归功于燃煤控制、工业和机动车排放控制。其中，模拟和观测的二氧化硫和硫酸盐的总量浓度差值百分比分别为41%和33%，NOx浓度的差值百分比分别为56%和35%。有相关研究曾指出，电厂、工业及交通排放是NOx的主要排放源。
表二 实际观测和GLM模拟的污染物浓度及差值
04 研究结论
研究发现，在2014年APEC和2015年大阅兵期间，除臭氧外，其它空气污染物浓度都有显著减少。有利气象条件和污染控制措施对北京地区污染物的减少发挥了同等作用。2014年APEC期间，气象条件和污染物控制对PM2.5浓度下降分别贡献了30%和28%；2015年阅兵期间，气象条件和污染物控制对PM2.5浓度下降分别贡献了38%和25%。相比碳组分，控制措施对硫酸盐、硝酸盐和铵盐（SNA）控制效果更显著。通过对比煤炭燃烧、道路交通及工业活动所产生的特定污染物观测和GLM模拟浓度，研究发现污染物控制措施有效降低了人为污染源排放强度。
本文基于气象参数采用的GLM模型，降低了稳定气象条件下污染物浓度对比法的不确定性。今后研究还应进一步采用不同源解析方法，估算各污染源减排量对各污染物浓度降低的贡献。
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