【专家解读】12月27-30日石家庄市重污染过程解读

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导   读

12月27-30日，京津冀及周边地区遭遇了2017年最后一次、也是今年秋冬季程度最重的一次污染过程。石家庄作为本次污染最为严重的城市之一，PM2.5小时浓度最高达507微克/立方米。对此，国家大气污染防治攻关联合中心学术委员会成员、清华大学贺克斌院士进行了分析解读。

总体情况

（图1  石家庄市近一周空气常规污染物逐时变化）

12月27日起，京津冀及周边等地区经历了一次大气重污染过程。如图1所示，重污染过程期间，石家庄市从27日傍晚开始，市区多个站点PM2.5浓度超过120微克/立方米，入夜后进一步攀升，到27日22时达到峰值234微克/立方米。之后污染始终处于高位，自29日6时开始PM2.5小时浓度超过250微克/立方米，29日16时PM2.5浓度达到本次污染过程的峰值507微克/立方米。30日12时开始，PM2.5浓度迅速下降，至15时降至19微克/立方米。

气象分析

（图2   左：北京时间12月29日20时500hPa天气图；右：北京时间12月30日08时地面天气图）

28 日至29日期间，我国东部地区位于高空脊前，大气整体扩散条件很差，受地面均压场控制（图2左），有较弱的偏南风，伴随较大的湿度，污染物在静稳天气中高湿度状态下短时间内迅速累积，浓度快速增高。霾最为严重的地区集中在太行山前的河北南部、河南北部和山东西部（图3），华中和华东部分地区有浓雾。28白天至29日夜间，石家庄所在的华北地区均为高空脊控制，有较强的暖湿气流影响，地面为均压场，有较弱的偏南风，伴随较大的湿度，大气扩散条件很差，污染物在静稳天气中高湿度状态下短时间内迅速累积，浓度快速增高（图3）。30日上午开始，随着高空槽的东移，华北再次处于高空槽前控制，转为地面冷高压控制（图2右），出现较强的偏北风，扩散条件自北向南逐步转好，30日午后石家庄浓度快速下降，本次污染过程基本结束（图3）。

（图3  12月29日-30日“2+26”城市PM2.5浓度空间分布变化）

污染来源

（图4   上： 12月28日22时-12月29日22时颗粒物消光系数变化；下： 12月29日14时-12月30日14时颗粒物消光系数变化）

石家庄超级站近期PM2.5组分观测数据表明，重污染期间颗粒物主要成分为有机碳和硝酸盐、硫酸盐和铵盐等二次无机成分，其中以硝酸盐为代表的二次成分在污染过程中上升较快，此外污染过程中Cl离子浓度较高且与PM2.5质量浓度变化特征一致。上述结果显示燃煤和机动车排放是本次污染的主要来源。区域大气污染传输模拟结果表明，本次污染过程中石家庄区域大气环境趋于静稳，平均风速和边界层高度较低，污染以本地贡献为主。激光雷达观测也显示本次污染过程石家庄市扩散条件极差，边界层高度始终在500m以下，29日午后进一步下降到200-300m左右（见图5），石家庄市上空的气溶胶在几个小时内被快速压缩到200m高度以内，造成PM2.5浓度飙升。

（图5  上： 12月28日22时-12月29日22时边界层变化；下： 12月29日14-12月30日14时边界层变化）

预警应急

石家庄市从12月20日开始启动重污染II级响应措施，12月27日起除机动车单双号限行以外，其他行业减排措施按I级响应措施执行并持续至今。应急响应期间，除采暖季错峰生产企业停产331家以外，冶金、建材、焦化、化工等行业的企业共停产2050家，限产1619家。12月28日与12月20日相比，全市减少用电量182万千瓦时，降幅14%；同时增加外购电力877万千万时/日，本地发电企业减少发电量1033万千瓦时/日，降幅8.5%。

经测算，I级应急响应采取的措施可以使石家庄市SO2排放减少136吨/天，NOx排放减少192吨/天，VOC排放减少270吨/天，一次细颗粒物排放减少143吨/天，分别占石家庄市SO2、NOx、VOC和一次颗粒物排放量的30%、35%、29%和41%。WRF-CMAQ模拟结果显示，应急减排措施使得石家庄市12月27日-29日期间的PM2.5浓度平均下降了23%，峰值浓度下降了26%。模拟发现，如不采取应急措施，本次重污染过程石家庄市PM2.5小时浓度超过500微克/立方米的时间将由1小时增加到9小时，显示重污染应急措施取得了良好的削峰降速效果。

污染小结

本次污染过程期间石家庄处于高空脊控制，地面为均压场且伴随较大的湿度，大气扩散条件很差，边界层高度一度压缩到200米左右，污染物在静稳天气下短时间内迅速累积，形成重污染。观测和模拟结果表明，本次污染过程以本地贡献为主，燃煤和机动车排放是本次污染的主要来源。应急减排措施使得石家庄市污染期间的PM2.5浓度平均下降了23%，峰值浓度下降了26%，显示重污染应急措施取得了良好的削峰降速效果。

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