中科院灰霾研究專項組解讀2013年霧霾 回應數據與公眾認知的偏差
弱風高濕逆溫 致十一車少霾多
近日,北京市環保局發佈,截至2013年12月31日,北京地區全年PM2.5年均濃度為89.5微克/立方米。五級重度污染和六級嚴重污染共58天,佔全年的15.9%。而市民印象格外深的是,去年1月份北京連續出現霧霾天氣,十一長假中許多車輛離開北京後卻霧霾頻出等等。
在諸多數據與市民認知存在一定偏差的背後,種種疑問急需進一步解讀。2013年的空氣監測結果到底呈現哪些新變化?民眾應該如何理性看待有關霧霾的種種數據?記者為此專訪了中科院大氣物理研究所“大氣灰霾追因與控制”專項組。
解讀
2013PM年均值
比2012略低
健德門橋西南角,中科院大氣物理研究所鐵塔分院,一排白色的板房中,監測儀器嗡嗡作響,電腦螢幕上曲線與數字不斷變化,顯示著此監測點周圍PM2.5的濃度變化。
“這兩年北京市的空氣PM2.5值變化不大,根據觀測,2013年的PM年均值比2012年要略微低一些。”中科院大氣物理研究所研究員王躍思說。他負責的“大氣灰霾溯源”外場觀測項目組,是“大氣灰霾追因與控制”專項組中的一部分,負責對2013年北京的大氣狀況進行全年監測。
北京城市氣象研究所數據顯示,2013年進入1月後,北京共出現4次霧霾天氣過程,霧霾天數為1954年以來同期最多。1月PM2.5均值為142.8微克/立方米。對此王躍思認為,PM2.5濃度的增加,直接導致霧霾天氣頻發。而在燃煤供暖季中極其不利於污染物擴散的靜穩天氣過程和氣象條件是大面積霧霾污染形成的客觀原因。
2月至4月是霧霾平淡期,其中4月份是北京地區前5個月空氣品質最好的一個月,11天達到了空氣品質一級標準(PM2.5日均值小于35微克/立方米)。王躍思表示,2月份由於正值春節,煙花爆竹的燃燒會對霧霾產生一定的影響,所以2月份PM2.5均值為93.1微克/立方米。在北京大部分地區採暖期結束,空氣中顆粒物的濃度也相應降低。“取暖後比取暖前主要大氣污染物的平均下降率均在50%左右,在4月出現了全年次低值43.9微克/立方米。”
從5月份開始,隨著氣溫的升高,大氣中的顆粒物濃度也逐漸上升,到了6月份北京市的PM2.5達到了年度第二高峰值,達到92.1微克/立方米。王躍思認為,溫度快速升高會導致大氣氧化能力增強,通過光化學反應產生的二次顆粒物的增加,是細顆粒物濃度顯著升高的主要原因。“7月、8月就開始的雨季,污染物濃度也會隨之降低,7月份達到了PM2.5全年最低值,39.5微克/立方米。”
釋疑
十一車少霧霾多 歸因弱風高濕強逆溫
2013年的國慶期間,北京市出現了兩次強霾污染,分別是在9月26日至10月1日與10月4日至7日。王躍思帶領的“大氣灰霾溯源”項目組針對這兩次強霾污染過程進行了跟蹤監測,並對其成因進行了分析。
據項目組監測,兩次污染過程PM2.5最高日均濃度都超過了250微克/立方米,達到了重度污染水準。微博中,有網友開始調侃,“北京城內許多車輛都不見了,怎麼霧霾還越發嚴重了,車輛又被當做替罪羊了。”
王躍思認為,氣象條件是導致這兩次強霾的主要原因之一。兩次污染過程氣象條件的共同特點都是:弱偏南風、高濕、強逆溫和極低的混合層高度。空氣污染主要集中在北京及河北北部和西南部,低壓移進華北時,弱偏南風輸送將污染物堆積到北京山前地區。之後幾天的弱風、強逆溫與極低混合層高度,極其不利於污染物的擴散,從而造成京津冀區域重霾污染持續。“這將是今後若干年內京津冀出現強霾污染過程中的典型氣象條件。”
王躍思發現與2013年1月份強霾污染過程不同的是,十一期間的兩次污染過程中,硝酸鹽的比例有所上升。與冬季強霾污染過程相比,硝酸鹽佔PM2.5比例從6%上升為17%。“引起這一顯著變化的原因是夏秋季節機動車排放NOx(氮氧化物)向硝酸鹽的轉化效率增高,根本原因是燃油和燃煤過程NOx排放沒有得到有效控制。”數據表明,重霾污染時段NOx濃度均超過150微克/立方米,是平時的3倍,並伴隨CO(一氧化碳)濃度上升,表明機動車為重要排放源。王躍思認為,這個時間段正值假期,雖然城區車輛減少,但是自駕車出遊造成整個區域機動車出行量增加。機動車平均出行量與活動水準的增加,增大了尾氣排放量。“這也說明PM2.5影響是區域性的,在城裏開車或是郊區開車,實際上影響效果是一樣的。”
變化
霾與逆溫惡性迴圈 秋季污染顯著增加
與往年相比,2013年北京地區的霧霾出現了一個新變化,即秋季污染顯著增加。據中國氣象局消息,北京9月份的霧霾日達到了16天,是常年(3.6天)的4倍。以往秋高氣爽的現象不再有,取而代之的是白茫茫的霧霾遮天。
“秋天空氣濕度大,容易生成霧,霧和霾相互作用會加大霾污染。”王躍思解釋,秋天正午陽光足空氣較熱,而早晚溫度又會很低。在正午陽光的照射下,地表的水汽會蒸發到空中,到早晚降溫以後水汽凝結就容易形成霧。這時候汽車等排放的污染物粒子夾雜在霧中,實際上就是公眾看到的霾。秋季霾污染的產生主要是由秋季特殊的氣候條件造成,並且按照目前的情況來看,以後秋天的霧霾還會更加嚴重。
秋天形成的霧是輻射霧,因為霧遮著太陽,所以霧是熱的,地表是涼的。這樣熱量就會從空氣傳到地面,科學上也稱長波輻射。王躍思強調,正常情況下,正午的陽光很強,通過照射會把霧照散。但是,在霧霾天氣,雖然霧霾中的水汽會蒸發掉,但是顆粒物還是會懸浮。這樣地表溫度就一直很低,而上空的霧霾溫度很高,這就是大氣物理中所說的逆溫。
“霾污染引起的逆溫造成了上下空氣對流的終止,減少了空氣流動,這又進一步導致了霧霾的持續。”王躍思說,在沒有霾污染的情況下,正午陽光把霧散開之後,地表空氣會因受熱膨脹而上升,同時會補充進空氣。“比如城市空氣受熱上升,郊區的空氣就來填補,這樣迴圈起來就形成了風。”但是,現在的秋季由於霾污染的影響,再加上由於北京市區本身高樓大廈比較多,正常的空氣上下對流幾乎處於終止的狀態,從而導致了霾污染的持續,這就形成了一個相互制約的惡性迴圈。
