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京津冀雾霾成因的地形分析 精选

已有 15836 次阅读 2015-3-13 08:37 |个人分类:科学书摘|系统分类:观点评述


工业排放、特殊的地形气象条件、汽车尾气、燃煤排放等因素对京津冀地区雾霾的形成起到决定作用。京津冀地区雾霾之重,归根到底还是因为京津冀地区污染总量太大,超过了这一地区本身的环境容量和自净能力。京津冀三地处于不同的发展阶段,三地的经济、文化、社会结构不尽相同,大气污染呈现鲜明的地域特征。



全国霾区预报图(2015年3月6日08时—3月7日08时)资料来源:中央气象台

  • 2015年1月3日,北京遭遇新年的首次雾霾。

  • 2014年全年北京的污染天数高达175天,PM2.5导致的重污染天数为45天。

  • 2013年1月,北京有25天被雾霾深锁,“雾霾一月”世界震惊。

作为中国的首都,北京是“雾霾一月”中受关注度最高的城市,但不是深陷雾霾的唯一城市。从京津冀地区到齐鲁大地,从长三角江淮大地,数百万平方公里的国土为雾霾所困,6亿人呼吸严重污染的空气。雾霾频繁来袭、在中国环境史上具有非凡意义的2013年,京津冀地区成为首当其冲的“雾霾重灾区”。

雾霾的严重程度、雾霾的严重后果,超出人们的预想!

  京津冀地区并非弹丸之地。在京津冀大部分地区成为“雾霾重灾区”的2013年,北京以北的河北地区,是另外一番景象。同在京津冀地区,以北京为界,北京以北的空气质量相对较好。承德,张家口2013年的空气质量可圈可点。

  获益于这样一种得天独厚的空气质量禀赋以及较为丰富的地貌及其所带来的“小气候”,北京与张家口已经联手,积极申办2022年冬奥会。当河北其它地区工厂轰鸣,烟囱高耸,张家口与承德作为拱卫北京、天津两座重要城市生态质量的前沿阵地,成为北京、天津的“米袋子”、“菜篮子”、避暑疗养胜地。2014年APEC峰会也是在离北京市中心50公里外的怀柔雁栖湖举办。

同北京以北的承德、张家口等地区相比,北京以南的空气质量较差,为不折不扣的“雾霾重灾区”。张家口、承德、秦皇岛三地的空气质量达标天数相差不大,到了第4位廊坊,空气质量急转直下。观澜溯源,特殊的地形、气象条件对这种现象的形成起到一定作用。

京津冀地区的地形结构和区域发展

京津冀地区,西侧是南北走向的太行山脉,北侧是东西走向的燕山山脉,东临渤海湾,南接中原。京津冀地区西部、北部地形较高,南部、东部地形较为平坦,整体呈现西北高、东南低的地形特点。我国著名科学家竺可桢先生对此有过一段经典描述:

“以直隶(此处的直隶,包括今天的北京、天津、河北,但不包括承德、张家口地区)的地形而论,东南部是一个广大的冲积平原,西北部是山岭。平原成半圆形,以天津附近的海河口为中心。平原的广度,多至600里,少至200里。这个平原的高度,大致很平,从沿海起一直到平原的尽头,相差不过六、七十尺,所以坡度非常小,差不多每里只高一寸。但是一到西部山岭之区,却就突然的增高了。”

从地形上看,京津冀地区囊括多种地形,包罗万象,雄伟的高山、连绵的草原、崎岖的山岭、宽广的平原、多水的滩涂、风景宜人的海滨,但整体以种植小麦、一望无垠的华北平原为主。冬季,从蒙古草原呼啸南下的北风,由北向南依次刮过京津冀地区。华北平原中南部成为北京空气污染扩散的下风向。风力够大、持续时间够长,空气污染物会继续向南驱散,“刮”出一个蓝天。天气静稳,或刮东南风,本地污染和从外部输送的污染相互叠加,层层累积,容易形成严重的空气污染。

考察地形、气象对京津冀地区雾霾形成的影响,我们可以得出以下结论:

第一以北京为界,在整个京津冀地区,北京以北的空气质量相对较好,北京以南的空气质量相对较差。大体说来,越往北走,空气质量越好,越往南走,空气质量越差。同样在北京,北京空气质量的南北差异明显,南北区县的PM2.5浓度相差近一倍。

第二西北风足够强劲,持续时间够长,京津冀地区的空气质量有所保证。风力不足,“强弩之末势不能穿鲁缟”,华北平原中南部沉积大量的空气污染,污染物大范围累积,雾霾重重。“一无风,二无雨,就有霾”,就此而言,在人工减排力度不足的情形下,京津冀地区的空气质量有一定的“靠天吃饭”色彩。

第三静稳天气持续时间越长,污染越严重。并且,往往过后一天,污染状况,扶摇直下。2013年10月1日至10月7日,北京前雨、中晴、后雾霾。从10月5日开始,“空气质量和能见度将一天不如一天,主要原因还是污染物难以扩散,堆积在北京本地,形成雾霾。”

特殊的地形、气象条件对京津冀地区雾霾的形成起到一定作用。但是,外因通过内因起作用,内因是事物存在的基础,它规定事物发展的基本趋势。京津冀地区雾霾之重,归根到底,还是因为京津冀地区污染总量太大,超过了这一地区本身的环境容量和自净能力。京津冀三地处于不同的发展阶段,三地的经济、文化、社会结构不尽相同,大气污染呈现鲜明的地域特征。

京津冀三地地缘相接,地域一体,历史渊源深厚。有人形象地将京津冀三地比喻为“双黄蛋”。北京、天津这两座特大城市好比“双蛋黄”,河北为包裹“双蛋黄”的“蛋清”,“蛋黄”与“蛋清”紧密相连,利益攸关。从地理、人文的角度看,京津冀三地山水纵横交错,来往密切。北京、天津两地的饮用水源几乎都发源于河北。北京、天津居民食用的许多农产品如板栗、鸭梨、小麦来自河北。北京、天津的外来移民中,河北移民,名列前茅。

就是这样一个地缘相接、人文相亲的区域,京津冀三地的发展差异极大,灯火辉煌与“灯下黑”、富裕与贫穷、用水无忧与干旱少水、光鲜城市与广大农村、“首善之区”与环京津贫困带、年轻移民扎堆的城市社区与留守老人儿童集中居住的空心村、“一房难求”与众多空城、发展高地与发展洼地,同时存在。

从京津冀三地发展质量、发展阶段看,将京津冀地区概括为“发达地区+落后地区”的组合,或者“两座特大城市+环京津贫困带及周边城镇乡村”的组合,或许更为贴切。这样一种基于不同行政层级、不同资源吸纳能力、不同发展路径、不同地域差异基础上的发展惯性经过几十年的淬炼,逐渐形成较强的路径依赖和利益藩篱,对京津冀地区的资源环境带来相当的负面效应。

京津冀雾霾成因的地形分析


图1 雾霾主要分布地区

图1展示了全国雾霾的分布情况,从图上看京津冀地区和河南省的部分地区雾霾最严重,以此为中心向周围区域扩展,包括了山东、山西、湖北以及长江中下游的其他地区,东北中部地区受污染的情况也是相对比较严重的。从雾霾的分布情况看,严重的雾霾区域都集中在华北、华中和华东地区,这是我国经济最发达的地区,雾霾的严重程度与经济发展水平呈正相关,说明不合理的经济发展方式是造成雾霾的根本原因。图中的①②③④分别代表大兴安岭、太行山、巫山、雪峰山,这种“东北—西南”走向的山脉对于西北气流吹向东南进而将雾霾在更大的空域内疏散,也产生了一定程度的阻碍作用。在加上区域天气状况等多方面的原因,会导致雾霾长期聚集在某些区域而不能散开,对以京津冀豫为中心的地区造成严重的雾霾灾害。

图1中展示的雾霾分布情况,虽然不一定所有雾霾都是产自于本区域,但污染源头区域的雾霾严重程度应该是远远超过受影响区域的,从这个逻辑看,雾霾制造者不但使自己饱受雾霾的危害,而且影响了周边地区。各个地区联手治理雾霾就成为治理雾霾的一个战略抉择。

在对京津冀地区进行雾霾治理的过程中,不仅要考虑PM2.5一次源,而且要考虑SO2和NOX,同时要严格控制燃煤,能源结构中的煤依赖在很大程度上造成了PM2.5污染。除了燃煤外,水泥、制砖、钢铁、交通等也是促成PM2.5污染的主要原因。不同方式在促成PM2.5的区域分布方面也是有差异的,燃煤、水泥、制砖、钢铁在河北省范围内的贡献远远高于京津地区,而北京交通对PM2.5的贡献却要远远高于河北省。京津被河北省包围着,河北省产生的雾霾会笼罩在京津上空,京津地区产生的雾霾也需要通过河北省的上空进行疏散。所以京津冀任何一方在雾霾治理方面的贡献也都是对其他区域的贡献。由于京津冀三地产生雾霾的原因是有差异的,所以治理雾霾的措施也应该有针对性。对于北京而言,工业过程是一次源,能源和交通运输是二次源,这就需要在燃料结构、能源结构和产业结构等方面做文章,广泛采用除尘、脱硫脱硝等技术,并积极鼓励发展可再生能源。对于天津而言,水泥厂、发电厂以及钢铁厂等是PM2.5的主要来源,所以在关停一些企业的同时,要加强除尘和脱硫、脱硝,加强对污染物排放的治理。对于河北省而言,尽快关停钢铁厂、水泥厂以及焦化厂,强化高效除尘技术,在弱化工业过程这个一次源的同时,也要加强对居民和商业部门在能源消费方面的不合理行为。

图2 京津冀的主要产业分布状况

图2展示了京津冀各个区域的产业状况,从图中可以看出,京津冀在雾霾联防联治过程中都应该承担责任,河北省虽然面积广大,并且将京津包围了起来。但处于主导风向(西北风)上游的张家口和承德,在产业构成中以非污染行业为主导。处于主导风向下游的区域和距离北京较远的河北省地区污染产业相对较多。图中的F1F7分别表示了石家庄、邯郸、衡水、邢台、沧州、天津、唐山可能对北京产生的影响。由于邢台和邯郸与北京距离较远,对北京影响不会很大。保定虽然距离北京较近,但保定的主导行业是汽车制造、新型能源、纺织和特色旅游,对北京的空气质量不会造成负面影响。“石家庄—衡水—沧州—天津—唐山”一线围绕北京形成弧状,构成“环北京污染弧”,“污染弧”涵盖的区域东南风和西北风交互作用,东南风将“污染弧”区域内的“问题空气”吹到北京,西北风则将北京区域内的“问题空气”吹向“污染弧”所在的区域。北京虽然已经关停了一批对雾霾具有贡献的企业,但仍然有同类企业对空气质量产生负面作用。固定的区域流动的雾霾是京津冀地区的现实状况,为了让京津冀地区有碧水晴天,从小范围内看,单纯从京津冀任何一个区域出发解决雾霾问题都不会从根本上解决问题,“联防联治”是解决问题的根本办法。

本文由安静摘编自科学出版社2015年1月出版,吴志功主编《京津冀雾霾治理一体化研究》。该书通过借鉴国际社会在建立大气污染尤其是雾霾污染治理联防联控一体化机制方面的先进法律、政策和成熟的低碳发展经验,着重从转变发展方式、调整产业结构、促进区域经济社会协调发展的角度对京津冀地区雾霾污染治理联防联控机制进行持续探索和创新研究,建立健全政府、企业、公众共同参与的长效机制,对贯彻落实大气污染防治行动计划,有效控制京津冀地区空气污染问题,都具有重要的现实意义,亦能为我国典型城市群及大中城市联防联控工作的有效开展提供模板和范例,而且有利于提升我国的国际形象。

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