污染物排放量大是主因極端不利氣象條件是誘因

　　11月12日以來，京津冀及周邊地區正在經歷一次大氣重污染過程，整體為中—重度污染，污染主要集中在北京、河北中南部和河南北部區域。

　　截至14日10時，區域內北京、石家莊、保定等13個城市空氣質量達到重度污染水平，PM2.5日均濃度最高達200微克/立方米（石家莊，13日），PM2.5小時濃度最高達289微克/立方米（邢臺，13日13時）。北京市13日的PM2.5日均濃度為180微克/立方米，PM2.5小時濃度最高達249微克/立方米（14日10時）。國家大氣污染防治攻關聯合中心及時組織專家會商，邀請清華大學賀克斌院士、中國科學院大氣物理所王自發研究員和中國氣象科學研究院張小曳研究員對本次污染過程進行分析解讀。

　　清華大學賀克斌院士：

　　京津冀及周邊地區污染物排放量大是主因

　　根據2017年京津冀及周邊地區“2+26”城市大氣污染物排放清單研究結果，通過實施燃煤鍋爐取締、散煤雙替代、“散亂污”企業整治、工業企業提標改造和重污染天氣應急等大氣污染治理綜合措施，2017年以來主要大氣污染物排放量同比均顯著下降，其中一次PM2.5減少18%、SO2減少31%、NOx減少16%、VOCs減少了12%。

　　但由于京津冀及周邊地區聚集了大量的電力、鋼鐵、建材、有色、化工等高耗能產業，煤炭等能源消耗量巨大，柴油貨車、非道路機械使用頻度高，仍是全國污染物排放強度最大的區域。初步估算，京津冀及周邊地區的SO2排放強度仍是全國平均的3.6倍，NOx和煙粉塵排放分別是全國平均的4倍和6倍。從地理分布上看，天津、唐山和太行山沿線的石家莊、邢臺、邯鄲，以及山東濟南、淄博、濱州和山西太原等，均是污染物排放量和排放強度較大的城市。從污染物排放的行業分布來看，電力、燃煤鍋爐、冶金、建材、柴油貨車和非道路機械是主要的排污行業。

　　進入11月中旬以來，天氣轉冷，晝夜溫差變大，京津冀及周邊地區部分城市開始采暖，城市供暖鍋爐和農村地區散煤采暖爐具逐步啟用，各地燃煤污染物排放開始增加。據估計，京津冀及周邊地區進入采暖季后，SO2排放增加近50%，一次PM2.5排放增加約30%，尤其作為PM2.5主要組分的有機碳排放增加近1倍。因此，多種污染物高強度的疊加排放是推高本次污染過程中各地PM2.5濃度的重要原因。

　　中科院大氣物理研究所王自發研究員：

　　大霧等極端不利氣象條件是誘因

　　華北區域進入秋冬季后，雖然污染過程多發，但本次過程與以往相比仍呈現較大差異，根據氣象條件變化及污染發生發展特點，可以分為以下3個階段。

　　局地靜穩污染積累階段：11-12日，受弱高壓系統控制，地面以靜風和弱偏南風為主，污染呈現以局地污染累積為主的形勢，為本次污染過程的起始。

　　偏南風輸送及污染匯聚階段：12日夜間-15日凌晨，受高壓系統后部影響，太行山及燕山山前區域以偏南風為主，區域污染呈現出向山前平原區域輸送和匯聚的形勢，同時兼受逆溫和高濕等不利氣象條件影響，預計將達到本次污染過程峰值，是本次污染過程的核心時段。其中，12日下午至13日，我國華北地區存在整層靜穩的高壓中心，在其東移過程中，山東和河南本地積累污染物在東南風作用下向西匯聚，于太行山山前平原形成輻合，因此污染帶較以往更寬，城市PM2.5濃度峰值更高。

　　偏北風緩慢清除階段：15日白天-16日，西北向冷空氣開始系統性自北向南影響京津冀中南部區域，預計15日上午北京市污染狀況逐步緩解，下午顯著改善；15日夜間起冷空氣開始影響京津冀南部城市。16日污染形勢徹底緩解。

　　本次污染過程，華北區域高濕度是其顯著特征，特別是夜間隨溫度逐漸降低，大氣近地面相對濕度迅速升高，普遍達到90%左右，甚至出現濕度飽和狀態，多個城市有大霧過程出現。這一區域性高濕的特點非常有利于大氣中氣態污染物向顆粒態轉化，PM2.5組分中硝酸鹽等二次反應生成的成分迅速升高，在本次污染過程持續性偏南風的作用下向太行山及燕山山前城市匯聚。此外，本次污染過程大氣垂直層結相對穩定，夜間至清晨有區域性逆溫過程出現，上述多種不利氣象條件綜合作用，是本次污染過程的重要成因。

　　中國氣象科學研究院張小曳研究員：

　　污染和不利氣象條件的雙向反饋加劇PM2.5污染

　　在我國現有污染物排放量大、加之北方進入采暖季的內因條件下，11月11日出現了影響我國華北地區的高壓脊型環流形勢，伴隨近地面形成了以區域氣團穩定、水汽向顆粒物上凝結率高為特征的停滯—靜穩的不利氣象條件；邊界層高度由通常清潔天的約1.5公里下降到約900米，北京及其以南的河北西南部、河南中東部PM2.5污染在一個相對較小的空間混合，地面測到的濃度上升，開始了一次PM2.5濃度升高的大氣污染過程。

　　在污染形成初期，華北因處于高空高壓脊環流控制下的下沉區，來自西南和東南污染輸送通道仍有偏南風將污染物向北輸送到北京，東南通道因來自海上，帶來較多水汽使河北西南部、河南中東部還出現大霧天氣、局地出現強濃霧天氣，大量氣溶膠粒子成為云霧的凝結核進入云霧體系。

　　11月13日清晨，隨著PM2.5濃度累積到在區域許多站點超過100微克/立方米的閾值，觸發了不利氣象條件與累積的PM2.5污染之間相互促進的“雙向反饋機制”，即在近地面累積的PM2.5污染將更多太陽輻射反散射回空間，使到達地面的輻射顯著降低，導致逆溫在13日上午的北京出現，本已很弱的湍流強度進一步被降低，邊界層高度進一步下降到污染形成初期的1/3，PM2.5污染因在更小的空間混合濃度進一步上升；且低層大氣因污染導致的逆溫出現、溫度下降使飽和水汽壓下降，13日清晨后北京大氣低層出現明顯的增濕現象，促使許多氣溶膠粒子成為云霧的凝結核進入云霧體系，形成霾向霧的轉換，導致地面接收的輻射進一步下降，穩定邊界層結構更加明顯，公眾看到的能見度進一步降低。預計15日上午隨著冷空氣到達，北京的PM2.5污染將明顯下降，15日午后河北中南部空氣質量明顯轉好。

　　此次持續性重污染過程的氣象條件與2016年12月16-21日大范圍重污染天氣過程類似，2016年的污染過程，最嚴重時京津冀及周邊地區55個城市（近80%）達到重度污染，34個城市（近50%）達到嚴重污染，而在此次污染過程中，截至目前，達到重度污染的城市僅13個，尚未出現嚴重污染城市。