【专家解读】上周济宁污染是为啥呢？数据分析来说话
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。针对济宁市的污染过程，国家大气污染防治攻关联合中心邀请济宁市跟踪研究工作组负责人、攻关联合中心副主任、清华大学贺克斌院士对此次污染过程进行分析解读。
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总体情况
图1 1月12日-20日济宁市及2+26城市小时AQI变化
1月16日-20日，济宁市连续出现5个重污染日， PM2.5小时浓度峰值为273μg/m3（1月19日0时）。与2+26城市平均AQI水平相比，本轮重污染过程中，济宁市在12日-15日污染较轻，低于2+26城市平均水平。17日、19日和20日与2+26城市平均水平相当，而16日和18日明显高于2+26城市平均水平（图1）。
图2 1月12日-20日济宁市PM2.5浓度空间分布变化
1月12-13日济宁市空气质量保持在二级良水平，从14日凌晨开始空气质量逐步转差，截至20日共发生了三次污染累积过程。
第一次污染累积过程发生在14日-17日，污染抬升较为缓慢，14日9时轻度污染，15日21时转为重度污染，16日19时达到严重污染水平， 17日1时出现第一时段小时峰值320。17日5时-8时空气质量出现短时改善，降至中度污染及以下水平。
此后空气质量再次恶化出现第二次污染累积， 19日0时达到第二时段的小时峰值324，污染程度比第一次更重。
之后AQI迅速下降， 19日16时降至最低值147后又开始第三次污染累积，20日0时开始重污染过程继续。截止20日23时，本次过程济宁市出现了92个小时重度污染和17个小时严重污染。
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气象分析
图3 1月12-20日气象因子及污染物时间序列
1月12日-13日济宁市扩散条件较好，空气质量为良；14日高空受浅槽影响，地面以偏南风为主，风速较小，扩散条件转差，湿度增加，高湿静稳条件下有利于污染物的生成累积，PM2.5浓度逐渐升高，16日地面南风转北风，上游污染输送造成济宁市空气污染加重，17日凌晨1时达到峰值浓度269μg/m3。
图4 1月1-20日天气形势图
17日高空冷槽过境，凌晨2时至7时，济宁市地面受冷空气补充影响，风向由东南风转为东北风，风速增大，边界层抬高，污染形势得到短暂缓解；18日高空为西北气流，济宁市地面北风逐渐增大，污染物浓度呈继续升高趋势，外源输送明显，济宁再次出现重污染过程； 19日11时至19时，气压和温度升高，湿度降低明显，济宁市在地面偏西风影响下污染物浓度呈现明显下降趋势，空气质量为轻至中度污染。20日高空为偏西气流，地面为偏南风和东南风，风速较小，有利于污染积累，重污染持续。
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气团传输
图5 1月12日-20日济宁市主要污染物浓度变化
1月14日起济宁市受偏南方向高湿暖平流气团影响，15日气团足迹转为东部及南部方向，风速减弱，16日气团足迹为偏北和偏西南方向，17日继续受到偏南气流影响，18日转为偏北风，输送特征明显，19日济宁市气团足迹则集中在西部至东南区域。由模式模拟的气团足迹分析来看，济宁市过去一周的污染时段气团贡献主要来自于济宁市偏北方向的长距离输送、东南方向周边短距离输送及本地排放。
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污染分析
污染累积前期（12日0时-14日15时）：PM2.5浓度维持在80μg/m3以下，而SO2和NO2出现小幅波动，其中NO2波动更为频繁，浓度更高。
第一次污染累积与消散过程（14日16时-17日7时）：1月14日午时起，受东南方向高湿暖平流气团影响扩散条件转差，各项污染物浓度波动上升，空气质量转为中度污染。15日10时随着系统东南方向风速加大，污染开始加重，各项污染物浓度急剧攀升，其中SO2在15时率先达到本时段内峰值（67μg/m3）随后下降， 15日21时达到重度污染水平。16日4时济宁市风向由偏南风转为偏北风，随着冷空气缓慢南移及上游污染传输的影响，污染加剧，PM2.5出现较大幅度的攀升，同时伴随各项污染物浓度不同程度的增加。其中CO的小时浓度变化与PM2.5较为同步，且出峰时间与PM2.5同时出现在17日凌晨1时，峰值浓度分别为3.1mg/m3和269μg/m3。而NO2和SO2在污染逐步加剧的过程中波动较大，浓度均多次出现爬升和下降过程，且小时浓度峰值时间比PM2.5分别早6个小时和14个小时。随着污染加重，NO2浓度大幅升高，S/N比值呈现下降趋势，SO2浓度升高幅度小于NO2。1月17日凌晨2时至7时，济宁市地面风向转为东北风，受冷空气补充影响风速增大，边界层抬高，污染形势得到短暂缓解，降至轻度至中度污染水平。
图6 1月12-20日济宁市主要污染物浓度变化
第二次污染累积与消散过程（17日8时-19日16时）：17日中午前后，济宁市地面北风风速转低，湿度保持在80%以上的较高水平，扩散条件不利，污染物浓度上升，再次出现重污染过程。18日11时风向由东北风转为东南风，污染进一步恶化。第二次污染累积过程持续时间更长、污染程度更重。各项污染物浓度伴随污染加重同样出现爬升，但与第一次污染过程不同，NO2呈先下降后上升的趋势。SO2在18日14时出现了114μg/m3的突高值（突高值来自火炬城国控点），随后大幅下降，同时伴随PM2.5/PM10比值迅速上升，由之前一直维持的0.6左右增加至0.75以上。19日11时至19时济宁在地面偏西风影响下各项污染物浓度呈现明显下降趋势，空气质量降为轻至中度污染。
第三次污染累积与消散过程（19日17时-20日23时）：19日夜间地面转为偏南、东南风，风速较小，各项污染物浓度出现第三次爬升，重污染持续，但污染程度较前两次稍轻，污染过程中SO2比NO2更早出现峰值，PM2.5/PM10比值与前两次相比较低，维持在0.5-0.6间。
三次污染累积过程中重污染时段的NO2/ SO2值分别为2.12、2.28和2.49，与污染累积前（1.77）相比呈升高趋势，由此可见随污染加重NO2累积明显，而SO2更易发生二次转化。
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应急预警
济宁市于1月12日12时0分启动重污染天气II级响应，市重污染天气应急领导小组各成员单位按要求及时启动了本部门、单位重污染天气应急预案或专项预案，市、县两级政府和重污染天气指挥部成员单位分别派出督导组对企事业单位落实减排措施情况进行督查。目前济宁市仍维持在II级响应。
应急响应期间，市气象局实行24小时领导带班制度，加强气象变化趋势监测、预报预警，密切跟踪天气变化。市环保局实行24小时值班带班制度，加大对重点大气污染源监察频次，全面落实应急响应措施，确保全市污染物排放总量削减20%以上。
1月12-19日，全市共停产企业2865家，限产企业1794家，停工工地11017个；共出动执法人员17641人次，检查企业11342家次，巡查工地2320个。其中，全市环保部门累计出动执法监察人员4446人次，检查企业2983家次，无企业被立案查处；住建局执法人员部门加大建筑工地巡查力度，累计出动执法人员2457人次，巡查施工工地3139个次，下达停工通知442份，采取禁止渣土砂石运输车上路等措施；环卫部门及时清除道路渣土、积尘，共出动机扫车1430车次，洒水车1345车次，清扫路面12610公里；公安部门会同环保等部门，检查落实车辆限行措施，共检查机动车16328辆，处理处罚1748辆。
根据应急预案减排措施清单和济宁市环保局反馈的应急预案执行情况测算，2018年1月12-19日，II级应急响应采取的措施可以使济宁市SO2排放减少60吨/天，NOx排放减少96吨/天，VOCs排放减少51吨/天，一次细颗粒物排放减少427吨/天，减排比例分别为26%、24%、30%和29%。采用济宁市重污染天气应急管理评估系统对本次应急减排效果进行模拟评估，各类减排措施对PM2.5平均浓度的削减幅度为11%。1月12-19日济宁市PM2.5平均浓度为142μg/m3，如不执行应急预案，PM2.5浓度均值将比实际浓度高出17μg/m3。
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污染小结
本次污染过程前期，济宁市高空受浅槽影响，地面以东南风为主，湿度增大，污染物在静稳天气下累积作用明显，形成重污染；后期高空冷槽经过，地面以偏北风为主，上风向地区污染物输送加重本地污染，因此济宁本轮重污染过程，是偏北方向上游长距离区域传输和东南方向周边短距离传输，叠加不利扩散条件下本地燃煤和机动车尾气等一次排放累积以及污染物二次转化等共同作用造成。各类应急减排措施使得济宁市污染期间的PM2.5浓度平均下降了11%，PM2.5浓度均值将比实际浓度高出17μg/m3，重污染应急措施取得了较为显著的减排效果。
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