【专家解读】石家庄市1月13-17日重污染过程解读

---

导   读

2018年1月12日起，受系统性偏南风和不利气象条件影响，京津冀及周边地区出现一次大气重污染过程，多城市出现中-重度污染。针对石家庄市的污染过程，国家大气污染防治攻关联合中心邀请清华大学教授、攻关联合中心副主任贺克斌院士对此次污染过程进行分析解读。

---

2018年1月13-17日，京津冀及周边地区经历了一次大气重污染过程，污染范围包括河北中南部、山西中部、山东中西部和河南北部等城市。本次污染过程期间石家庄处于高空暖脊控制，受低空的西南气流影响，出现暖湿平流，污染物在静稳天气下累积作用明显，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，燃煤是本次污染的主要来源，同时第二次污染积累阶段伴随着更为强烈的二次转化反应。石家庄市积极应对，于1月12日0时起启动重污染天气II级应急响应措施，14日0时升级为I级应急响应，周末不限行；15日开始执行机动车单双号限行；并严格督查重污染应急响应措施落实情况，1月12日-16日，石家庄市环保系统出动3621人次执法人员，对1347家（次）大气污染企业和燃煤锅炉的污染治理设施运行情况进行了督导检查。应急减排措施使得石家庄市重污染期间的PM2.5浓度平均下降了19%，升级为I级响应以后对PM2.5浓度的峰值削减比例增加至26%，显示重污染应急措施取得了良好的削峰降速效果。19-21日扩散条件整体不利，石家庄市受偏南气流影响，污染物不断累积，重度污染状态维持，22日午后扩散条件转好，石家庄市本次污染过程有望结束。

1

 

总体情况

（图1  1月12日-17日“2+26”城市PM2.5浓度空间分布变化）

2018年1月13-17日，京津冀及周边地区经历了一次大气重污染过程，污染范围包括河北中南部、山西中部、山东中西部和河南北部等城市。石家庄作为本次污染较重的城市之一，截止1月17日18时，本轮污染期间石家庄市出现了58个小时的重度污染和18个小时严重污染。

1月12日石家庄市空气质量保持在良到轻度污染水平。从13日凌晨开始空气质量逐步转差，各项污染物浓度波动上升。13日7时达到重度污染，小时AQI最高值407出现在15日4时。15日13时至16日1时空气质量出现短时改善，降至中度污染以下水平。此后空气质量继续恶化，重污染持续，但污染程度轻于第一次累积过程。截止目前本次过程重度以上污染时间持续长达76个小时。

与2+26城市平均AQI水平相比，本轮重污染过程中，13日0时至15日12时石家庄市污染较重，在2+26城市中处于较高水平。之后整体情况转好，处于中等偏低污染水平（图1-图2）。

1

（图2  1月13日-17日石家庄市及2+26城市小时AQI变化）

2

 

气象条件

（图3 1月13日8时和15日8时地面天气图）

13日白天，华北地区处于高空暖脊，受低空的西南气流影响，出现暖湿平流（图3左），湿度较大，当日夜间至14日近地面层出现逆温层，空气质量逐渐转差。14日白天，华北地区受一股较弱冷空气影响，地面风向自北向南逐渐转为偏北风。石家庄受来自上游的污染物传输影响，本地污染物浓度水平略有上升，且由于弱冷空气的位置偏北，石家庄地区的局地风力较弱，对污染物的扩散和清除作用较为有限，伴随较高的湿度，空气污染并未出现明显好转。14日夜间起，华北处于较为平直的西风带控制，石家庄处于低空气流辐合区，来自周边污染物的输送使得局地污染物持续累积。尤其在15日清晨，石家庄出现了明显的逆温层，静稳大气结构使得当地扩散条件很差，出现了本次过程中污染最重的时段。15日白天起，随着边界层发展，大气扩散条件转好，颗粒物浓度有所下降（图3右）。16日起至17日，华北受高空槽影响，地面出现较强冷空气并逐渐影响本地，随着冷锋向东推进，本地东风渐止并转为北风，空气质量有一定程度的好转，但由于前期污染物累积浓度较高，改善程度较为有限。

3

 

污染分析

（图4  1月13日-17日石家庄市主要污染物浓度变化）

从主要污染物小时变化来看（图4），重污染过程中各项污染物浓度均出现不同程度的攀升。其中CO的小时浓度变化与PM2.5较为同步，而NO2和SO2的小时浓度峰值时间较PM2.5早6-8个小时，并在大气污染逐步加重过程中，先后呈现下降趋势，可见伴随较为剧烈的二次转化。其中SO2在14日21-23时出现170μg/m3以上的较高值，其余时段浓度水平均低于NO2。随着污染加剧，PM2.5/PM10比值波动上升，在重度污染时段维持在0.75以上。PM2.5浓度在15日4时达到峰值360μg/m3。

（图5  1月13日-17日石家庄市污染过程重点时段污染源贡献率分析）

根据单颗粒质谱在线源解析监测结果（图5），在整个污染过程中，燃煤源（黑色区域）的贡献最高，贡献率基本维持在30%以上。通过对比分析本次污染过程中重点时段各类污染源贡献率，在PM2.5浓度的不断攀升过程中，燃煤源的贡献增加较为明显。在15日4时PM2.5浓度峰值时段燃煤源贡献达到45.6%，上升了18.6%。在空气质量短暂改善后的继续恶化中，第3时段二次无机源（浅蓝色区域）的贡献增加较多，贡献率分别由上一时段的10.1%增加至14.6%。第4时段二次无机源继续保持较高的贡献率，同时燃煤源的贡献有一定幅度的上升。

由此可见，本次污染过程主要受到了燃煤源排放的细颗粒物影响，同时第二次污染积累阶段伴随着更为强烈的二次转化反应。

4

 

应急措施

石家庄市于1月12日0时起启动重污染天气II级应急响应措施。1月13日跟踪研究组与石家庄市政府、环保局现场会商研判建议升级应急响应，石家庄市于14日0时升级为I级应急响应，周末不限行；15日开始执行机动车单双号限行。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1976家，限产1962家。石家庄电网全市减少用电量1365万千瓦时，降幅10.06%；发电企业共减少发电量718万千瓦时，降幅5.4%。

经测算，II级应急响应采取的措施可以使石家庄市SO2排放减少100吨/天，NOx排放减少137吨/天，VOC排放减少220吨/天，一次细颗粒物排放减少126吨/天，分别占石家庄市SO2、NOx、VOC和一次颗粒物排放量的22%、25%、31%和36%；升级到I级响应后，减排比例可分别达到30%、35%、38%和41%。WRF-CMAQ模拟结果显示，应急减排措施使得石家庄市1月12日-17日期间的PM2.5浓度平均下降了17%，峰值浓度下降了21%。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小时浓度超过严重污染等级250微克/立方米的时间将由18小时增加到37小时；如未升级到红色预警，1月14号以后PM2.5峰值浓度将达到485微克/立方米，PM2.5超过350微克/立方米、AQI超过400的时间将由1小时增加到17小时。显示重污染应急措施取得了良好的削峰降速效果。

5

 

污染小结

本次污染过程期间石家庄处于高空暖脊控制，受低空的西南气流影响，出现暖湿平流，污染物在静稳天气下累积作用明显，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，燃煤是本次污染的主要来源，同时第二次污染积累阶段伴随着更为强烈的二次转化反应。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19%，升级为I级响应以后对PM2.5浓度的峰值削减比例增加至26%，显示重污染应急措施取得了良好的削峰降速效果。

目前，石家庄市仍处于重度污染水平，跟踪研究组研判认为显著改善要到22日，石家庄跟踪研究组会继续对这一污染过程进行持续跟踪和分析。

6

 

专家简介

往期精彩回顾