陆雅静，河北正奇环境科技有限公司，河北石家庄，050037，lyjing0118@163.com
摘要：PM2.5 表面易于富集大量有毒有害重金属元素，对环境造成严重污染，对人体健康具有极大危害。2012年2月29日发布的新修订的《环境空气质量标准》中，增设了细颗粒物（PM2.5）浓度限值。近年来，京津冀区域已形成高水平的复合型空气污染。认清区域环境问题的整体性以及大气环流造成区域内城市之间污染传输影响，建立京津冀区域大气污染源动态排放清单，研究京津冀区域大气污染特征，进行京津冀区域大气污染动态溯源、跨界输送、预报预警及区域大气污染防治调控方案和协调机制研究，开展区域空气质量改善方案研究，制定并实施区域大气污染防治对策，有利于解决城市大气污染问题，有效遏制区域酸沉降、大气灰霾和光化学污染的蔓延和恶化，促进至京津冀区域大气环境质量改善，实现城市环境空气质量稳定达标，保障公众健康和生态安全。
关键词：PM2.5 京津冀 复合型污染 污染防治
目前，国际上根据颗粒物空气动力学直径的大小，将粒径小于等于2.5μm的颗粒物定义为PM2.5。PM2.5主要含有各种焚烧过程产生的颗粒物( 如尾气颗粒物) 以及大气中各种化学反应产生的二次颗粒物[1]（如酸性冷凝物、硫酸盐、硝酸盐等)。PM2.5 表面易于富集大量有毒有害重金属元素，对环境造成严重污染，常规的除尘设备对其捕集效率很低。而且，PM2.5还含有高浓度的多环芳烃( PAH) 和诱变剂[2]；这些细小的颗粒物还是潜在的过敏源的携带者，由于它们更容易深入进入人的肺泡，沉积在肺中，被称为可入肺颗粒物，对人体健康具有极大危害。
2012年2月29日发布的新修订的《环境空气质量标准》中，增设了细颗粒物（PM2.5）浓度限值，细颗粒物（PM2.5）一级和二级24小时平均浓度限值分别是0.035mg／m3和0.075 mg／m3，此标准只与国际最低标准（世卫组织第一阶段指导值）接轨，并且要到2016年全国才开始执行，从时间上和标准上都与国际标准有差距。
近年来，京津冀区域由于大气污染物相互交叉、相互叠加和相互影响，已形成高水平的复合型空气污染，每年出现灰霾污染的天数达到100天以上，空气中细颗粒（PM2.5）年均浓度超过《环境质量标准》限值1-3倍，光化学烟雾污染频繁发生。
一、 京津冀区域环境空气污染现状
（一）北京市环境空气污染现状
作为中国的首都，北京的空气质量己受到国内外广泛关注。特别是2008年第29届夏季奥运会在北京举行，更使其空气质量问题成为全世界关注的焦点。北京作为京津冀城市群的一部分，逐渐增强的源排放、独特的地形、复杂的城市冠层和不断变化的气象条件使其环境空气质量不仅远远差于欧洲及北美城市，即使与国内大城市相比也相对较差。
国内学者对北京市的空气污染做了长期的研究发现：从年纪变化来看，SO2、降尘浓度显著下降，而NO、CO浓度和O3超标情况显著上升，空气污染已经完全由煤烟型污染转化为机动车尾气为主导的反应性气体和细粒子的复合型污染。从空间分布上看，TSP、降尘、O3表现为近郊区污染重于城区；SO2、NO、CO表现为城区污染重于近郊区。空气污染源增加的压力与环境保护措施的相互作用是驱动北京市近20年环境空气质量变化的主要因素。产业结构的变化、重点污染源的整治、能源结构调整、能源的清洁使用、机动车尾气排放标准的提高等对保护环境空气质量起到一定作用[3]。
最近的大量研究及官方的城市污染指数预报证实：颗粒物污染是北京及其周边城市的主要污染物。有研究称，偏南气流将北京周边地区的细颗粒物污染物输移向北京。在不利的气象条件下，北京与近周边城市污染扩散混合或羽流交汇极易造成区域性大范围污染事件。而局地或阶段性减排措施的效果，往往被区域协同高污染事件掩盖，尤其是对于PM2.5和O3等区域性污染物，难以从北京市独自的减排措施收到理想的效果[3]。
北京处在华北平原最北端，外来污染物极易在山前堆积形成污染事件，因此，与北京周边城市联网观测北京及周边地区空气污染物的浓度及其演变形式，对北京核心地区严重的空气污染事件进行预警就显得十分重要，对进一步研究制定区域空气污染协同防控措施具有科学指导意义。
（二）天津市环境空气污染现状
随着天津市污染减排工作力度的加大、城区污染企业的搬迁和产业结构的调整，主要大气污染物PM10和SO2的年均值呈缓慢下降的趋势。随着机动车的快速增加，滨海新区工业尤其是能源、石化、电子、冶金等行业的发展，以PM2.5、VOCs和NOx协同污染为代表的大气污染物排放量显著增加，加之区域不利气象条件的影响，出现雾霾的天气数有所增加，空气污染呈煤烟型污染与机动车污染并存的复合型大气污染特征。天津市细粒子（PM2.5）污染非常严重，受源排放和气象条件季节变化的影响，冬季最高，秋季次之，夏季最低。二次污染、化石燃料燃烧、土壤尘和建筑粉尘是天津市环境空气中无机细粒子的主要来源。
（三）河北省环境空气污染现状
近年来，随着国家针对颗粒物和二氧化硫控制措施的实施，河北省粗颗粒和二氧化硫污染得到一定控制，细颗粒、氮氧化物和VOCs污染逐渐显著。大气环境污染类型煤烟型转向复合型。SO2和NO2污染整体呈下降趋势，临近北京的部分区域下降明显。2010年河北省SO2年均值高值区分布于唐山、承德、张家口、保定和秦皇岛地区。石家庄地区2009年SO2年均浓度有显著降低，但2010年出现了反弹。NO2年均值浓度高值区有从省西北部区域向东南方向转移的趋势。2010年河北省NO2年均值浓度高值区分布于唐山、廊坊和保定地区。PM10年均值浓度高值区面积在逐年缩小，污染程度趋于整体减小，2010年河北省PM10年均值浓度高值区分布于保定、石家庄、和邯郸地区。另外，唐山地区存在PM10年均值浓度高值区。
国内学者对京津冀地区主要城市颗粒物污染研究监测发现，河北主要城市颗粒物浓度整体高于京津地区。岑世宏等[4]对京津唐城市群大气PM10和PM2.5研究监测表明，2010年PM10和PM2.5显微形貌的空间变化规律，总体污染状况呈现唐山>北京>大津；吴莹等[5]对北京及太行山东麓河北三城市大气污染联合观测表明，2009年7月~2011年二月，PM10平均浓度大小依次为：石家庄>保定>琢州>北京；孙志强等[3]对北京及周边城市大气污染情况研究表明，2008年6月~9月，PM2.5的平均浓度高低顺序为廊坊>香河>琢州>北京>燕郊；吴丹等[6]对华北区域大气污染物研究监测表明，2008年6月~11月，PM2.5浓度7 个站点中，兴隆站最低，其次为北京，香河、禹城和沧州浓度水平相当，唐山较高，石家庄最高，华北区域颗粒物污染非常严重，大部分站点PM2. 5日均值平均都超过了75 μg/m3；赵普生等[7]在北京、天津、石家庄、承德城区和北京上甸子设五个采样点监测分析京津冀区域气溶胶中无机水溶性离子污染特征，研究表明京津冀区域PM2.5污染整体较重，北京、天津和石家庄城区站点的年均浓度均超过了100μg/m3,石家庄污染最重，污染具有明显的区域性特征，除承德与其他站点的相关性稍低，其余站点相互之间逐日浓度的相关系数都在0.5 以上。
二、 京津冀区域大气污染传输特性分析
京津冀区域的地形特征和气候特征决定了该区域大气污染物的传输与分布。近年来，华北地区多次发生区域性重污染事件，己引起了较大的关注。在华北区域，传输辐合是严重污染形成的主要原因，华北区域同步污染也受高纬度的持续小风和不同的稳定天气型影响[5]。
北京的地形背景是处于太行山、燕山山坳的半盆地之中，大气自然环境同时受着山系地形、山坳半盆地及西风带天气的影响，因此北京地区具有特有的大气区域环境特点。徐祥德等[8]通过研究发现北京周边向南开口的类似“马蹄形”地形可能导致周边源远距离输送的污染物“滞留”效应，形成北京及南部周边排放源近似南一北向带状影响域。
河北省东北部-北京地区中部-河北省西南部沿东北-西南存在一走向线，南北高度落差超过500m。该地形条件造成春冬季节偏北风可使承德、张家口及其他省份排放的大气污染物长驱进入京津冀区域东南部，对下游区造成较大影响，在河北省东北部-北京地区中部-河北省西南部沿东北-西南走向线附近形成下垫气流，不利于走向线附近区域污染物的扩散；夏秋季节偏南风使得河北省东南部、天津市地区大气污染物在向西北方向传输的过程中在河北省东北部-北京地区中部-河北省西南部沿东北-西南走向线附近受到阻隔和沉降，对该处造成较大影响，而对海拔高度较大的承德、张家口地区影响较小。
三、 京津冀区域大气污染防控科技需求
面向对区域大气复合污染防控的迫切需求，面向新的环境空气质量标准，针对京津冀社会经济发展和大气环境问题的地区差异性，制定并实施有效的区域大气污染防治对策，以解决城市大气污染问题，有效遏制区域酸沉降、大气灰霾和光化学污染的蔓延和恶化，促进至京津冀区域大气环境质量改善，实现城市环境空气质量稳定达标，保障公众健康和生态安全。
（一）建立京津冀区域大气污染源动态排放清单
针对京津冀社会经济发展和大气环境问题的地区差异性，结合重点城市主要污染特征和重要污染源，开展燃煤电厂、钢铁、石化、施工工地、工业涂装、家具、印刷、餐饮等行业主要污染源排放特征测试和排放因子研究，开展主要污染源成分谱分析，建立京津冀区域时空多尺度的大气污染源排放清单，污染物种类涵盖颗粒物和光化学污染前体物、主要短寿命温室气体、重金属和重点有毒污染物，并在现有规划下开展大气污染源排放清单预测，形成服务于京津冀区域大气污染防治的战略和决策制定、污染物总量控制、空气质量模拟和减排费效分析等工作的大气污染源排放清单平台，为区域污染总量控制、空气质量模拟、宏观管理决策提供技术支撑。
（二）京津冀区域大气污染特征研究
在现有监测网络基础上构建区域大气环境观测网，基于地基观测、飞机航测和卫星遥测等多种观测技术，分析区域大气污染现状及污染物分布特征，摸清区域性大气复合污染的成分、成因及影响因子；分析区域性污染问题的形成及其与气象条件、季节输送通道及其上下游污染排放之间关系。筛选建立空气质量模拟方法，开展京津冀区域大气污染物多尺度相互影响机制研究，确立源和受体关系，建立城市间的源排放影响矩阵；开展区域大气环境背景水平和环境容量研究，为区域联防联控和总量控制提供科学支撑。
（三）京津冀区域大气污染动态溯源、跨界输送及预报预警
利用建立的京津冀大气污染源排放清单和区域典型城市大气污染物水平及垂直分布特征观测结果，建立大气污染来源快速解析方法，掌握主要大气污染物尤其是二次新粒子生成规律，以环境遥感反演技术分析大气污染物动态分布和迁移特点；以精细化污染源解析技术分析污染因子来源，以基于带有环境化学的环境空气质量模式进行区域污染源定位的多层次的技术集成，构成大气污染动态溯源技术方法；结合长期监测数据及模式模拟结果建立典型城市重污染过程预报预警体系及精确调控方案，为有效解决京津冀区域大气复合污染问题提供技术支持，推动城市空气质量持续达标。建立典型城市重污染过程预报预警体系及精确调控方案，为开展极端天气条件下的预报预警提供技术支撑，建立京津冀区域人群和生态系统暴露水平和健康风险评估参数库。建立京津冀区域的大气优先控制污染物名录机制，尤其是有毒有害污染物名录，实现名录动态更新。
（四）京津冀区域大气污染防治调控方案和协调机制研究
基于京津冀区域大气污染特征分析、跨界输送研究和京津冀区域大气污染源排放清单平台，定量地提出京津冀区域大气复合污染控制综合指标体系；开展基于产业发展方向、规模与布局，区域之间产业梯度转移与环境准入条件，能源结构优化与调整等方面的大气环境调控战略研究，制定京津冀区域针对大气复合污染关键影响因子的控制战略，提出京津冀区域间各个污染物的综合调控方案，并建立大气复合污染预测与控制优化管理平台。
开展京津冀区域大气污染联防联控机制研究，包括组织机构设置和联席会议制度建设、区域生态补偿机制构建和实施，区域重点污染源监控平台、信息共享平台、信息发布平台、预测预报和预警平台的建设和运行等方面，建立具有区域特色的联防联控协调机制，促进区域环境质量整体改善和经济协调发展。
（五）北京市空气质量改善行动方案研究
1.北京市大气污染源排放清单建立
开展大气污染源排放清单编制和更新机制研究，收集、监测、分析、完善北京市固定源、移动源、无组织源大气污染物排放因子，建立源清单；编写大气污染源排放清单编制指南，建立动态更新机制，，并实现动态更新。
2.北京市大气污染动态溯源于机制研究
开展基于地基、空基和遥感不同观测手段的北京市主要大气污染物及其主要组分的综合观测分析，通过共性技术建立的成果开展动态溯源技术研究，获得北京市大气污染及其主要成分的浓度、成因。模拟不同条件下的大气污染物及其主要组分的成因及生成机制，获得北京市以PM2.5为主的颗粒物及其重要前体物的相互影响及生成规律。
3.北京市大气污染环境容量研究
在利用已有数据的基础上，通过必要的补充监测，研究地理、气象条件与大气污染的关系，特别是重污染过程PM2.5的浓度及组分变化规律，开展大气环境容量研究，确定典型气象条件下的主要污染物大气环境容量。
4.北京市大气污染持续改善方案
以机动车、生活源和开放源排放为控制重点，针对多种类型污染源包括移动源、固定源和无组织排放源排放现状，筛选出优化的污染源控制与减排技术，利用已有的大气污染防控成果和经验，制定适合北京大气污染特征的空气质量持续改善方案，并进行方案的污染物总量减排和环境改善效果评估，同时基于最佳可行技术制修订防水卷材、水泥、工业炉窑等相关地方标准，研究制定颗粒物和挥发性有机物总量核查核算办法。
5.典型行业防控技术示范及费效评估
根据北京市大气污染特征和经济社会条件，开展大气污染防治示范工程，尤其针对机动车污染、施工和交通扬尘污染、典型行业挥发性有机物污染、水泥窑和燃煤锅炉脱硝、脱硫等方面开展示范并定期评估。
6.北京市重污染预警预报体系
构建北京市时空多尺度的空气质量监测、预报预警体系和应对方案，为实现北京市大气环境质量持续改善和最大限度减轻极端天气条件下对人体健康的影响提供强有力的技术支撑。
（六）天津市空气质量改善行动方案研究
1.天津市大气污染识别与诊断关键技术研究
开展PM2.5颗粒物源解析关键技术及颗粒物区域背景值研究，根据颗粒物来源解析结果确定影响区域颗粒物污染的主要源类及其对区域颗粒物背景浓度的贡献，提出降低颗粒物浓度区域背景值的有效途径；开展天津市大气复合污染形成机理研究，辨识天津地区影响臭氧生成的关键因子和物理化学机理，分析天津高臭氧污染事件的具体物理化学机理并建立适于天津地区的臭氧污染耦合联动调控技术；开展灰霾与能见度相关关系及评价指标研究，研究能见度变化与灰霾和相对湿度的关系，建立灰霾等级划分及评价的方法；建立能见度下降的颗粒物源类贡献的解析方法。
2.环境空气质量监测及评价技术研究
建立和完善环境空气质量监测和预警体系。开展大气复合型污染形势下大气环境质量监测、大气污染物排放监测和大气环境应急监测的技术、方法及指标的研究，建立和完善能够全面反映环境空气质量的监测和预警体系。全面客观分析评估环境空气质量变化的趋势，为环境管理、环境决策以及保护公众健康提供重要的支撑，研究制定以年均浓度和年达标天数为指标的双参数环境空气质量评价指标体系。
3.大气污染关键技术和多污染协同减排技术研究
制定适合天津市VOCs和颗粒物污染并重为主要特征的空气质量持续改善方案并开展示范研究，在中心城区和滨海新区核心区开展燃煤供热锅炉清洁能源替代工艺技术示范，分期开展综合效益评估；筛选VOCs治理最佳可行技术，开展VOCs治理技术应用于大港石化园区的示范项目。针对天津市石化、火电、钢铁冶金、水泥建材等主要行业污染物排放特点，开展行业内及行业间的多污染物协同减排技术研究。
4.以空气质量保护为目标的滨海新区大气污染防治行动方案
针对天津滨海新区经济快速发展所带来的大批新兴工业项目的不断增加，造成细颗粒物、VOCs、氮氧化物等前体物排放量显著增多。为保护现有环境空气质量，以重点石油、石化行业为主的化工园区为示范区域，主要针对VOCs排放重点行业，建立集污染源识别、自动监测与数据传输、重点源预警预报与应急预案研究为一体的综合管理系统。
依托已有的企业环境管理制度和污染治理经验，开展企业环境管理制度、环境管理体系、污染监控体系以及污染治理措施相结合的综合管理体系，制定滨海新区大气污染防治行动方案，确保滨海新区环境空气质量得到良好保护和维持。
根据天津市大气污染特征、关键影响因素以及主要来源的识别，研究制定天津市环境空气污染控制战略及环境质量持续改善的技术方案，建设城市空气环境质量改善系统平台，制定天津市环境空气质量改善方案并实施具体行动计划，为区域空气质量改善、加速环境技术管理体系建设提供技术支撑。
6.天津市重污染预警预报体系
构建天津市时空多尺度空气质量监测和预报预警体系，形成空气质量的常规评估机制和重污染天气的预警机制和应急应对策略，确保将其对人民群众身体健康和生态危害的影响降低到最小。
（七）河北省空气质量改善行动方案研究
根据石家庄及其周边区域污染特征，针对以钢铁、火电、水泥、化工、医药等主要工业污染源、机动车为代表的主要工业污染源、无组织排放源尤其是农村面源的排放，建立石家庄市大气污染源排放清单。以石家庄市、唐山重工业城市等重要城市为代表，分别建立以地级市为基础的大气污染源排放清单。并以此为基础推广展开，建立河北省大气污染源排放清单。
综合应用地面观测、航空测量和遥感观测等多种技术手段对河北省大气污染现状开展综合观测研究，获得河北省主要大气污染物及其主要组分的污染特征，通过共性技术建立的成果开展动态溯源技术研究，弄清以石家庄市为代表的河北省主要城市大气污染及其主要成分的污染特征及其主要来源以及成因。
在编制河北省主要城市石家庄、唐山等大气污染源排放清单基础上，以钢铁和火电行业主要工业源和农村面源排放为控制重点，制定适合石家庄、唐山等重要城市的大气污染特征的空气质量持续改善方案，并进行方案的污染物总量减排和环境改善效果评估，同时基于最佳可行技术制修订钢铁、火电、水泥、化工等相关地方标准。
根据石家庄市大气污染特征和经济社会条件，开展大气污染防治示范工程，尤其针对钢铁、火电、水泥、化工等主要行业颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物综合脱除一体化集成技术研究，评估筛选出不同大气污染源控制与减排关键技术，尤其是能够达到火电厂大气污染物特别排放限值的关键技术，开展示范并定期评估。在“十二五”和“十三五”期间，分期分批实施，并定期开展示范工程的费效评估和经验总结，确保空气质量持续改善。
5.农业源大气污染物排放控制技术研究及应用
基于河北省农业特点，开展农村作物秸秆综合利用和秸秆消纳的引导政策研究；开发小型民用炉灶烟气排放控制技术，建立民用炉灶烟气排放控制工程应用示范；建立禽畜牧场、氮肥施用等农业过程氨排放控制技术，在石家庄及其周边地区开展应用示范。
构建以石家庄市为代表城市的时空多尺度空气质量监测和预报预警体系，形成空气质量的常规评估机制和重污染天气的预警机制和应急应对策略，确保将其对人民群众身体健康和生态危害的影响降低到最小。
四、 结论
认清区域环境问题的整体性以及大气环流造成区域内城市之间污染传输影响，建立京津冀区域大气污染源动态排放清单，研究京津冀区域大气污染特征，进行京津冀区域大气污染动态溯源、跨界输送、预报预警及区域大气污染防治调控方案和协调机制研究，开展空气质量改善行动方案研究，制定并实施区域大气污染防治对策，有利于解决城市大气污染问题，有效遏制区域酸沉降、大气灰霾和光化学污染的蔓延和恶化，促进至京津冀区域大气环境质量改善，实现城市环境空气质量稳定达标，保障公众健康和生态安全。
参考文献
[1] Heidi O, Gaarder P I, Johansen B V. Quantificat ion and characterisation of suspended part iculate matter in indoor air[ J] . The Science of the Total Environment , 1997, 193: 185-196
[2] Ando M, Katagiri K, Tamura K, et al. Study on size distribution of 8 polycyclic aromatic hydrocarbons in airbornesuspended particulates indoor and outdoor [ J] . Journal of Western China University of Medical Sciences, 1994, 25( 4) : 442-446
[3]孙志强.奥运前后北京及近周边区域空气污染观测与对比分析[D].西南大学硕士学位论文.2010年5月.
[4]岑世宏.京津唐城市群大气PM10和PM2.5理化特征及健康效应研究[D].中国矿业大学（北京）博士学位论文.2011年6月.
[5]吴莹.北京及太行山东麓河北三城市大气污染联合观测对比分析研究[D].南京信息工程大学理学硕士学位论文.2011年5月.
[6] 吴丹,辛金元,孙扬等. 2008 年奥运期间华北区域大气污染物本底浓度变化与分析[ J]. 环境科学，31（5）:1130-1138.
[7]赵普生,张小玲,孟伟等. 京津冀区域气溶胶中无机水溶性离子污染特征分析[ J].环境科学，32（6）：1546-1549.
[8]徐祥德，周丽，周秀骥等.城市环境大气中污染过程周边源影响域闭[ J].中国科学，2004，34(4):958一966.
发布者：办公室
冀公网安备 13010802001298号