评论北京市2020年春节和2月中旬发生的重霾污染

读了中国环境报文章“想不通工厂停工、路上没车为啥还有雾霾？”（中国大气网2020/2/24, http://www.chndaqi.com/news/303740.html）。赞成作者的观点：春节和防疫期间,各地机动车交通大量减少，一些工业停工，仍然出现重霾污染的原因主要是两方面。一是一些高排放重工业不能停工，仍然在排放大量污染物；二是遭遇到不利的气象扩散条件。即：

1、 气象观测表明，近期京津冀地区遇到了不利扩散的气象条件。因为发生“低空逆温”，减小了“混合层”厚度，进一步限制了当地“大气环境容量”。

2、 春节期间，机动车排放大幅降低后有回升，但工业排放降幅有限，采暖排放还略有增加。火力发电、钢铁、焦化等关系国民生产生活的高排放行业没有停工，也就是说重工业排放量下降幅度十分有限。

3、 京津冀地区治污取得了很大成绩，但2019年度PM_2.5平均浓度仍高达57微克/立方米。说明这一地区污染物的排放强度还是太大。

4、 环境监测数据令人信服地看到，北京市和京津冀地区2013年以来雾霾污染持续改善，包括（1）2014，2015和2020年2月中旬重污染时段PM_2.5浓度曲线比较；（2）北京市2013年至2019年PM_2.5年平均浓度和重污染天数直方图；（3）2013-2020年京津冀及周边地区城市PM_2.5日均浓度变化图；以及（4）2020和2019年春节期间“2+26”城市PM_2.5日均浓度的对比图等。

本文补充一些图片和讨论，支持以上观点。 

图1和图2是重霾污染时北京市西城官园监测站PM_2.5小时浓度曲线(位于北京市中心，靠近环保部，有代表性)：

图1 春节期间（2020/01/25~01/29）西城官园监测站PM_2.5小时浓度变化

图2 二月中旬（2020/02/10~02/14）西城官园监测站PM_2.5小时浓度变化

图中不同颜色区块表示空气质量指数级别（对应日平均浓度）。可见春节期间1月25日至28日，近期2月11日至13日雾霾达到重度污染（IV级），图2中PM_2.5小时浓度峰值还曾进入“严重污染”区域。然而比较北京市2013年以来历年出现的重霾污染峰值（多“爆表”）而言，严重程度降低不少。图3展示了2013到2016年官园监测站曾记录到PM_2.5的峰值小时浓度。都在500μg/m³以上，甚至900μg/m³。2017年以后就没有出现过这样“六级严重污染”的记录了，2018年2月中旬和11月下旬分别出现过重霾污染过程，当时官园站记录峰值都只略超过300μg/m³，稍高于今年近期的两次重霾污染^[1,2]。

图3，2013到2016年官园站PM_2.5浓度出现峰值记录，最高曾达到900微克/立方米

上面这些观察表明：一方面，今冬重霾污染严重程度降低，正是近年来政府和企业控制雾霾污染获得成绩的证据之一。另一方面，尽管交通运输大量减少并有关停部分工厂，遇到不利气象条件时，仍然发生了重霾污染，说明造成雾霾污染的主要污染源是不能关停的以燃煤为主的重工业部门。 

再来看看北京市SO₂、NO₂和PM_2.5在2013年以来月平均浓度的发展变化，图4可见：

（1）   SO₂浓度持续稳定减小，直接体现了政府和市民的努力；

（2）   NO₂浓度在2017年以后也出现了减小趋势，不很容易。因为机动车数量不可能减少，其排污能力主要取决于发动机和催化转换器（生产厂责任）和油品（石化厂和供应站责任），成绩应当归功于交通管理和油品改善。

（3）   PM_2.5浓度也在2017年以来展示明显减小趋势。但是，自2018年以来，似乎出现了反弹苗头。值得十分注意。

图4，北京市三种空气污染物2013年11月至2020年1月月平均浓度变化

和SO₂和NO₂不同，PM_2.5可以在空气中存在较长时间，因此可以经历较大时空输送，造成区域性污染问题。北京市雾霾污染常受到周围地区的影响。图5比较周围6个城市空气污染物月平均浓度的变化趋势。明显可见，这6个城市总体趋势和北京市相同，在明显的SO₂浓度降低趋势的同时，PM_2.5浓度也从2017年之后降低，但2018年以来有反弹迹象。值得重视。此外，石家庄和保定市可能从西南方向对北京市空气质量问题有较大传输影响。

图5 北京市和附近6个城市空气污染物月平均浓度变化趋势比较

北京市和京津冀地区近年来空气质量得到明显改善和国家能源结构改善有密切关系，根据英国石油公司（BP）发布的世界各国能源数据，我曾比较了中国大陆能源消费结构的变化^[3]。图6表示煤炭占比从2011年的71%减小到2017年的60%，花费了大力气。全国如此，京津冀地区的去煤化程度更高。再加上火电等产业加强的脱硫脱硝工作，就解释了前面展示的雾霾污染改善趋势。然而，BP 2019年报告注意到中国大陆煤炭消费量有反弹现象^[4]。

图6 中国大陆能源消费结构变化

虽然近期重霾污染的发生指向了不能停工的重工业部门，近年来雾霾污染的减轻得益于去煤化和脱硫脱硝工作，进一步改善空气质量的要求应当以燃煤工业的节能减排为重点，但是机动车尾气污染仍然是雾霾污染的一个重要污染源,以近期北京市发生的重霾污染为例，见图7：2月13日霾污染正在减轻，但在20:00，市中心区域明显污染程度较高，原因还是那里交通繁忙，机动车多，尾气直接排放的PM_2.5和扬尘较严重。

图7, 2020年2月13日20:00北京市36个监测站PM_2.5污染程度 

结论：造成重霾污染的主要污染源是燃煤重工业。近期京津冀发生重霾污染的事实表明，需要进一步加强污染工业的节能减排工作和管理，防止可能发生的排污反弹现象。但机动车尾气也是重霾污染的重要贡献者。而且不能忘记：机动车尾气中不仅有碳黑等细颗粒物，还有各种芳香烃等各种气态污染物。特别是，没有重霾污染时，机动车也在我们身边，对人体健康的影响实际上超过雾霾。 

致谢：有关西城官园监测站PM2.5小时浓度曲线数据从北京市环境监测中心网站发布的图片估算http://zx.bjmemc.com.cn；北京市和附近6个城市三种空气污染物月平均浓度曲线数据根据了“天气后报”网站发布的各城市空气污染物日平均浓度数据http://www.tianqihoubao.com/ 

参考博文：

[1] 2018/02/27说说今年春节期间北京的霾污染http://blog.sciencenet.cn/blog-609047-1101425.html 

[2] 2018/12/05 说说北京市近期复杂空气污染过程: 严重霾-沙尘-浮尘/霾-重霾-沙尘http://blog.sciencenet.cn/blog-609047-1149975.html 

[3] 2018/06/19 解读英国石油公司(BP)最新世界能源数据http://blog.sciencenet.cn/blog-609047-1119728.html 

[4] 2019/06/30英国石油公司(BP)发布了新全球能源数据–2 http://blog.sciencenet.cn/blog-609047-1187451.html 

博友提意见说应当看看气象条件。本不想具体研究春节期间北京重霾的具体过程，所以是没太注意。不过还是做了些，补一张图：