CEADS研究:大气污染减排对北京近年空气质量改善具有决定性贡献

2019-5-16 11:57 来源: 碳核算数据库 |作者: 程静

为改善空气质量,我国政府于2013年发布了《大气污染防治行动计划》(即“大气十条”),其中要求2017年北京市年均PM2.5浓度达到60μg/m3。为完成这一艰巨目标,北京市及周边地区先后实施了一系列大气污染控制政策,区域空气质量迅速改善,北京PM2.5年均浓度由2013年的89.5 μg/m3下降至2017年的58 μg/m3,实现了国内外普遍认为难以完成的任务。在减排之外,气象条件年际变化对PM2.5浓度也产生重要影响。由于北京市2017年气象条件较2013和2016年相比更为有利,北京PM2.5污染改善过程中“人努力”和“天帮忙”各自起到多大的作用,一直受到政府和公众的广泛关注。

为回答上述问题,CEADS团队清华大学地球系统科学系张强教授研究组联合环境学院贺克斌院士研究组及北京市环境保护监测中心组成的联合研究团队在梳理总结北京五年间空气污染治理措施的基础上,耦合排放清单和大气化学传输模型,量化了气象条件变化、周边区域减排以及北京本地各类减排措施对北京市PM2.5浓度改善的贡献。研究成果近日在大气科学领域著名杂志Atmospheric Chemistry and Physics发表。

研究发现,北京通过近五年持续有效的大气污染治理,主要污染物排放量显著下降。相比2013年,SO2、NOx、VOCs、及一次PM2.5排放分别下降了83.6%、42.9%、42.4%和54.7%。其中,燃煤锅炉整治、民用燃料清洁化对SO2和一次PM2.5的减排效果最为显著,移动源排放管控和挥发性有机物治理则分别对NOx和VOCs减排有突出贡献。在2016-2017年间,北京加强了散煤管理和“散乱污”企业整治,“双散”的治理效果显著提升;此外通过强化道路清扫、秋冬季暂停施工、扩大城市绿化等措施,扬尘综合治理对一次PM2.5的减排效果进一步提升(见图1)。

图1  本地措施对北京2013-2017与2016-2017污染物减排的贡献

在“大气十条”出台后的五年间,北京周边的天津、河北山西山东河南等省市通过执行系列大气污染控制措施,SO2和一次PM2.5排放同样显著降低;但由于对溶剂使用源和工业VOCs的管控力度还有待加强,VOCs的排放略有上升(见图2),北京周边地区NOx和VOCs的减排空间有待进一步释放。


图2  北京周边地区2013-2017年间主要污染物的排放变化

综合考虑排放与气象变化,多组“置零法”实验的归一化分析显示,尽管2017年气象条件相比之前几年更有利于污染清除,北京本地和周边区域的减排仍然是PM2.5浓度迅速下降的主导因素(见图3)。但气象条件变化对2016-2017年北京PM2.5空气质量改善的“助推”作用明显增强,这主要得益于2017年10月以来干冷多风的气象环境,明显优于2016年同时段的气象条件(见图4)。如2017年的气象条件与2016年一致,则北京2017年PM2.5年均浓度将增加至63μg/m3左右。

图3  减排与气象变化对PM2.5污染改善的贡献
图4  北京2017年排放水平在不同气象条件下的PM2.5模拟浓度

进一步的归因分解分析表明,本地减排、周边减排和气象条件变化对北京市2013-2017年间PM2.5浓度下降的贡献分别为65.4%、22.5%和12.1%。在北京本地各项减排措施中,燃煤锅炉整治、民用燃料清洁化和产业结构调整是最为有效的三项措施(见图5)。气象条件变化对2016-2017年北京PM2.5空气质量改善贡献更为显著(约30%)。2016-2017年间,民用燃料清洁化、燃煤锅炉整治和产业结构调整是三项最为有效的减排措施。

图5  北京市PM2.5污染改善的综合归因分析

研究系统分析量化了北京2013-2017年间空气质量改善的驱动因素,证实了“大气十条”实施带来的减排成效。研究同时指出,随着“大气十条”的实施,北京的主要大气污染源构成已经发生了较大变化,未来应采取更有针对性的减排措施并进一步加强区域协同控制,以实现北京及周边区域空气质量的持续改善。

清华大学地球系统科学系硕士生程静为文章的第一作者,清华大学地球系统科学系张强教授和北京市环境保护监测中心李金香研究员为文章的共同通讯作者。本研究工作得到了国家自然科学基金委和科技部重点研发计划项目的支持。

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