污染物排放量大是主因极端不利气象条件是诱因

　　11月12日以来，京津冀及周边地区正在经历一次大气重污染过程，整体为中—重度污染，污染主要集中在北京、河北中南部和河南北部区域。

　　截至14日10时，区域内北京、石家庄、保定等13个城市空气质量达到重度污染水平，PM2.5日均浓度最高达200微克/立方米（石家庄，13日），PM2.5小时浓度最高达289微克/立方米（邢台，13日13时）。北京市13日的PM2.5日均浓度为180微克/立方米，PM2.5小时浓度最高达249微克/立方米（14日10时）。国家大气污染防治攻关联合中心及时组织专家会商，邀请清华大学贺克斌院士、中国科学院大气物理所王自发研究员和中国气象科学研究院张小曳研究员对本次污染过程进行分析解读。

　　清华大学贺克斌院士：

　　京津冀及周边地区污染物排放量大是主因

　　根据2017年京津冀及周边地区“2+26”城市大气污染物排放清单研究结果，通过实施燃煤锅炉取缔、散煤双替代、“散乱污”企业整治、工业企业提标改造和重污染天气应急等大气污染治理综合措施，2017年以来主要大气污染物排放量同比均显著下降，其中一次PM2.5减少18%、SO2减少31%、NOx减少16%、VOCs减少了12%。

　　但由于京津冀及周边地区聚集了大量的电力、钢铁、建材、有色、化工等高耗能产业，煤炭等能源消耗量巨大，柴油货车、非道路机械使用频度高，仍是全国污染物排放强度最大的区域。初步估算，京津冀及周边地区的SO2排放强度仍是全国平均的3.6倍，NOx和烟粉尘排放分别是全国平均的4倍和6倍。从地理分布上看，天津、唐山和太行山沿线的石家庄、邢台、邯郸，以及山东济南、淄博、滨州和山西太原等，均是污染物排放量和排放强度较大的城市。从污染物排放的行业分布来看，电力、燃煤锅炉、冶金、建材、柴油货车和非道路机械是主要的排污行业。

　　进入11月中旬以来，天气转冷，昼夜温差变大，京津冀及周边地区部分城市开始采暖，城市供暖锅炉和农村地区散煤采暖炉具逐步启用，各地燃煤污染物排放开始增加。据估计，京津冀及周边地区进入采暖季后，SO2排放增加近50%，一次PM2.5排放增加约30%，尤其作为PM2.5主要组分的有机碳排放增加近1倍。因此，多种污染物高强度的叠加排放是推高本次污染过程中各地PM2.5浓度的重要原因。

　　中科院大气物理研究所王自发研究员：

　　大雾等极端不利气象条件是诱因

　　华北区域进入秋冬季后，虽然污染过程多发，但本次过程与以往相比仍呈现较大差异，根据气象条件变化及污染发生发展特点，可以分为以下3个阶段。

　　局地静稳污染积累阶段：11-12日，受弱高压系统控制，地面以静风和弱偏南风为主，污染呈现以局地污染累积为主的形势，为本次污染过程的起始。

　　偏南风输送及污染汇聚阶段：12日夜间-15日凌晨，受高压系统后部影响，太行山及燕山山前区域以偏南风为主，区域污染呈现出向山前平原区域输送和汇聚的形势，同时兼受逆温和高湿等不利气象条件影响，预计将达到本次污染过程峰值，是本次污染过程的核心时段。其中，12日下午至13日，我国华北地区存在整层静稳的高压中心，在其东移过程中，山东和河南本地积累污染物在东南风作用下向西汇聚，于太行山山前平原形成辐合，因此污染带较以往更宽，城市PM2.5浓度峰值更高。

　　偏北风缓慢清除阶段：15日白天-16日，西北向冷空气开始系统性自北向南影响京津冀中南部区域，预计15日上午北京市污染状况逐步缓解，下午显著改善；15日夜间起冷空气开始影响京津冀南部城市。16日污染形势彻底缓解。

　　本次污染过程，华北区域高湿度是其显著特征，特别是夜间随温度逐渐降低，大气近地面相对湿度迅速升高，普遍达到90%左右，甚至出现湿度饱和状态，多个城市有大雾过程出现。这一区域性高湿的特点非常有利于大气中气态污染物向颗粒态转化，PM2.5组分中硝酸盐等二次反应生成的成分迅速升高，在本次污染过程持续性偏南风的作用下向太行山及燕山山前城市汇聚。此外，本次污染过程大气垂直层结相对稳定，夜间至清晨有区域性逆温过程出现，上述多种不利气象条件综合作用，是本次污染过程的重要成因。

　　中国气象科学研究院张小曳研究员：

　　污染和不利气象条件的双向反馈加剧PM2.5污染

　　在我国现有污染物排放量大、加之北方进入采暖季的内因条件下，11月11日出现了影响我国华北地区的高压脊型环流形势，伴随近地面形成了以区域气团稳定、水汽向颗粒物上凝结率高为特征的停滞—静稳的不利气象条件；边界层高度由通常清洁天的约1.5公里下降到约900米，北京及其以南的河北西南部、河南中东部PM2.5污染在一个相对较小的空间混合，地面测到的浓度上升，开始了一次PM2.5浓度升高的大气污染过程。

　　在污染形成初期，华北因处于高空高压脊环流控制下的下沉区，来自西南和东南污染输送通道仍有偏南风将污染物向北输送到北京，东南通道因来自海上，带来较多水汽使河北西南部、河南中东部还出现大雾天气、局地出现强浓雾天气，大量气溶胶粒子成为云雾的凝结核进入云雾体系。

　　11月13日清晨，随着PM2.5浓度累积到在区域许多站点超过100微克/立方米的阈值，触发了不利气象条件与累积的PM2.5污染之间相互促进的“双向反馈机制”，即在近地面累积的PM2.5污染将更多太阳辐射反散射回空间，使到达地面的辐射显著降低，导致逆温在13日上午的北京出现，本已很弱的湍流强度进一步被降低，边界层高度进一步下降到污染形成初期的1/3，PM2.5污染因在更小的空间混合浓度进一步上升；且低层大气因污染导致的逆温出现、温度下降使饱和水汽压下降，13日清晨后北京大气低层出现明显的增湿现象，促使许多气溶胶粒子成为云雾的凝结核进入云雾体系，形成霾向雾的转换，导致地面接收的辐射进一步下降，稳定边界层结构更加明显，公众看到的能见度进一步降低。预计15日上午随着冷空气到达，北京的PM2.5污染将明显下降，15日午后河北中南部空气质量明显转好。

　　此次持续性重污染过程的气象条件与2016年12月16-21日大范围重污染天气过程类似，2016年的污染过程，最严重时京津冀及周边地区55个城市（近80%）达到重度污染，34个城市（近50%）达到严重污染，而在此次污染过程中，截至目前，达到重度污染的城市仅13个，尚未出现严重污染城市。