中科院灰霾研究专项组解读2013年雾霾 回应数据与公众认知的偏差
弱风高湿逆温 致十一车少霾多
近日,北京市环保局发布,截至2013年12月31日,北京地区全年PM2.5年均浓度为89.5微克/立方米。五级重度污染和六级严重污染共58天,占全年的15.9%。而市民印象格外深的是,去年1月份北京连续出现雾霾天气,十一长假中许多车辆离开北京后却雾霾频出等等。
在诸多数据与市民认知存在一定偏差的背后,种种疑问急需进一步解读。2013年的空气监测结果到底呈现哪些新变化?民众应该如何理性看待有关雾霾的种种数据?记者为此专访了中科院大气物理研究所“大气灰霾追因与控制”专项组。
解读
2013PM年均值
比2012略低
健德门桥西南角,中科院大气物理研究所铁塔分院,一排白色的板房中,监测仪器嗡嗡作响,电脑屏幕上曲线与数字不断变化,显示着此监测点周围PM2.5的浓度变化。
“这两年北京市的空气PM2.5值变化不大,根据观测,2013年的PM年均值比2012年要略微低一些。”中科院大气物理研究所研究员王跃思说。他负责的“大气灰霾溯源”外场观测项目组,是“大气灰霾追因与控制”专项组中的一部分,负责对2013年北京的大气状况进行全年监测。
北京城市气象研究所数据显示,2013年进入1月后,北京共出现4次雾霾天气过程,雾霾天数为1954年以来同期最多。1月PM2.5均值为142.8微克/立方米。对此王跃思认为,PM2.5浓度的增加,直接导致雾霾天气频发。而在燃煤供暖季中极其不利于污染物扩散的静稳天气过程和气象条件是大面积雾霾污染形成的客观原因。
2月至4月是雾霾平淡期,其中4月份是北京地区前5个月空气质量最好的一个月,11天达到了空气质量一级标准(PM2.5日均值小于35微克/立方米)。王跃思表示,2月份由于正值春节,烟花爆竹的燃烧会对雾霾产生一定的影响,所以2月份PM2.5均值为93.1微克/立方米。在北京大部分地区采暖期结束,空气中颗粒物的浓度也相应降低。“取暖后比取暖前主要大气污染物的平均下降率均在50%左右,在4月出现了全年次低值43.9微克/立方米。”
从5月份开始,随着气温的升高,大气中的颗粒物浓度也逐渐上升,到了6月份北京市的PM2.5达到了年度第二高峰值,达到92.1微克/立方米。王跃思认为,温度快速升高会导致大气氧化能力增强,通过光化学反应产生的二次颗粒物的增加,是细颗粒物浓度显著升高的主要原因。“7月、8月就开始的雨季,污染物浓度也会随之降低,7月份达到了PM2.5全年最低值,39.5微克/立方米。”
释疑
十一车少雾霾多 归因弱风高湿强逆温
2013年的国庆期间,北京市出现了两次强霾污染,分别是在9月26日至10月1日与10月4日至7日。王跃思带领的“大气灰霾溯源”项目组针对这两次强霾污染过程进行了跟踪监测,并对其成因进行了分析。
据项目组监测,两次污染过程PM2.5最高日均浓度都超过了250微克/立方米,达到了重度污染水平。微博中,有网友开始调侃,“北京城内许多车辆都不见了,怎么雾霾还越发严重了,车辆又被当做替罪羊了。”
王跃思认为,气象条件是导致这两次强霾的主要原因之一。两次污染过程气象条件的共同特点都是:弱偏南风、高湿、强逆温和极低的混合层高度。空气污染主要集中在北京及河北北部和西南部,低压移进华北时,弱偏南风输送将污染物堆积到北京山前地区。之后几天的弱风、强逆温与极低混合层高度,极其不利于污染物的扩散,从而造成京津冀区域重霾污染持续。“这将是今后若干年内京津冀出现强霾污染过程中的典型气象条件。”
王跃思发现与2013年1月份强霾污染过程不同的是,十一期间的两次污染过程中,硝酸盐的比例有所上升。与冬季强霾污染过程相比,硝酸盐占PM2.5比例从6%上升为17%。“引起这一显著变化的原因是夏秋季节机动车排放NOx(氮氧化物)向硝酸盐的转化效率增高,根本原因是燃油和燃煤过程NOx排放没有得到有效控制。”数据表明,重霾污染时段NOx浓度均超过150微克/立方米,是平时的3倍,并伴随CO(一氧化碳)浓度上升,表明机动车为重要排放源。王跃思认为,这个时间段正值假期,虽然城区车辆减少,但是自驾车出游造成整个区域机动车出行量增加。机动车平均出行量与活动水平的增加,增大了尾气排放量。“这也说明PM2.5影响是区域性的,在城里开车或是郊区开车,实际上影响效果是一样的。”
变化
霾与逆温恶性循环 秋季污染显著增加
与往年相比,2013年北京地区的雾霾出现了一个新变化,即秋季污染显著增加。据中国气象局消息,北京9月份的雾霾日达到了16天,是常年(3.6天)的4倍。以往秋高气爽的现象不再有,取而代之的是白茫茫的雾霾遮天。
“秋天空气湿度大,容易生成雾,雾和霾相互作用会加大霾污染。”王跃思解释,秋天正午阳光足空气较热,而早晚温度又会很低。在正午阳光的照射下,地表的水汽会蒸发到空中,到早晚降温以后水汽凝结就容易形成雾。这时候汽车等排放的污染物粒子夹杂在雾中,实际上就是公众看到的霾。秋季霾污染的产生主要是由秋季特殊的气候条件造成,并且按照目前的情况来看,以后秋天的雾霾还会更加严重。
秋天形成的雾是辐射雾,因为雾遮着太阳,所以雾是热的,地表是凉的。这样热量就会从空气传到地面,科学上也称长波辐射。王跃思强调,正常情况下,正午的阳光很强,通过照射会把雾照散。但是,在雾霾天气,虽然雾霾中的水汽会蒸发掉,但是颗粒物还是会悬浮。这样地表温度就一直很低,而上空的雾霾温度很高,这就是大气物理中所说的逆温。
“霾污染引起的逆温造成了上下空气对流的终止,减少了空气流动,这又进一步导致了雾霾的持续。”王跃思说,在没有霾污染的情况下,正午阳光把雾散开之后,地表空气会因受热膨胀而上升,同时会补充进空气。“比如城市空气受热上升,郊区的空气就来填补,这样循环起来就形成了风。”但是,现在的秋季由于霾污染的影响,再加上由于北京市区本身高楼大厦比较多,正常的空气上下对流几乎处于终止的状态,从而导致了霾污染的持续,这就形成了一个相互制约的恶性循环。
