淺談茂名市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)

梁明（茂名市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站廣東茂名525000）

淺談茂名市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)

梁明
（茂名市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站廣東茂名525000）

為落實(shí)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃，全國(guó)各地陸續(xù)推進(jìn)建設(shè)環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)。本文就系統(tǒng)的主要技術(shù)方法和分類做了簡(jiǎn)單介紹，簡(jiǎn)單闡述了茂名市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)情況并就建設(shè)框架、存在問題及未來發(fā)展提出意見和建議。

環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警；數(shù)值預(yù)報(bào)；發(fā)展

1 前言

近年來，我國(guó)大氣環(huán)境污染日益嚴(yán)重，影響人們的身體健康，影響經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。黨中央、國(guó)務(wù)院、各級(jí)人民政府均高度重視大氣污染防治。2013年，國(guó)務(wù)院出臺(tái)《關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》（國(guó)發(fā)[2013]37號(hào)），要求建立監(jiān)測(cè)預(yù)警應(yīng)急體系，妥善應(yīng)對(duì)重污染天氣。要求做好重污染天氣過程的趨勢(shì)分析，完善會(huì)商研判機(jī)制，提高監(jiān)測(cè)預(yù)警的準(zhǔn)確度，及時(shí)發(fā)布監(jiān)測(cè)預(yù)警信息[1]。2014年，廣東省人民政府關(guān)于印發(fā)廣東省大氣污染防治行動(dòng)方案（2014-2017年）的通知（粵府[2014]6號(hào)），第三點(diǎn)保障措施中明確健全監(jiān)測(cè)預(yù)警體系。環(huán)境保護(hù)和氣象部門要加強(qiáng)合作，2015年底前推進(jìn)珠三角地區(qū)其他城市完成大氣重污染監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)[2]。

2013年，中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站預(yù)報(bào)中心制定了《環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)工作指南（暫行）》指導(dǎo)各地預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)工作。按其要求，各預(yù)報(bào)部門至少應(yīng)配置4組值班預(yù)報(bào)員（市級(jí)至少8名預(yù)報(bào)員，省級(jí)和區(qū)域相應(yīng)增加），預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)范圍包括提供轄區(qū)內(nèi)例行24小時(shí)預(yù)報(bào)（凌晨00：00前連續(xù)24小時(shí)）、未來3天污染潛趨勢(shì)預(yù)測(cè)、重度及以上空氣污染過程的預(yù)測(cè)預(yù)警等信息。預(yù)報(bào)信息包括空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI)范圍、空氣質(zhì)量級(jí)別范圍和首要污染物[3]。

城市大氣環(huán)境污染預(yù)警是指根據(jù)城市空氣污染物排放狀況及未來一段時(shí)間內(nèi)氣象條件、大氣擴(kuò)散情況、下墊面等因素，通過監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)等手段，確定城市大氣環(huán)境狀態(tài)和環(huán)境質(zhì)量變化的速度和趨勢(shì)，以及達(dá)到某一變化限度的時(shí)間，預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)城市大氣污染程度和對(duì)人群日?；顒?dòng)的影響和危害。適時(shí)給出大氣環(huán)境惡化和產(chǎn)生危害的各種警戒信息，提出相應(yīng)對(duì)策[4]。從而控制污染源，以及引導(dǎo)人民群眾做好相應(yīng)的衛(wèi)生防范，保障人民群眾的身體健康。

2 中國(guó)環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)方法

中國(guó)各城市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)工作始于20世紀(jì)80年代[5]，目前環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)系統(tǒng)常用的預(yù)報(bào)方法主要有兩種，統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)和數(shù)值預(yù)報(bào)。

統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模式常用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、線性回歸建模對(duì)歷史氣象、環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析處理，預(yù)測(cè)大氣主要污染物的濃度變化，具有簡(jiǎn)單易用性。在合理的選擇影響因素和進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化也能達(dá)到較好的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)精度，應(yīng)用廣泛，但其缺點(diǎn)在于無法對(duì)污染的過程和機(jī)制進(jìn)行定量化的分析，對(duì)于污染防治的決策支持能力有限。[6]

數(shù)值預(yù)報(bào)是以大氣動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ)，基于對(duì)大氣物理和化學(xué)過程的理解，建立大氣污染濃度在空氣中的輸送擴(kuò)散模型，借助計(jì)算機(jī)來預(yù)報(bào)大氣污染物濃度在空氣中的動(dòng)態(tài)分布。由于數(shù)值預(yù)報(bào)模式很好的考慮了污染過程與機(jī)制，能夠?yàn)槲廴究刂茮Q策提供更為豐富的信息，是更有前景的一種預(yù)報(bào)方法，但由于模型構(gòu)建復(fù)雜，對(duì)于源清單等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要求高，且運(yùn)算量大對(duì)于硬件基礎(chǔ)設(shè)施要求較高，目前在我國(guó)的應(yīng)用仍處于起步階段。[6]

由于數(shù)值模式仍處于起步階段，國(guó)內(nèi)很多城市采用統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)與數(shù)值預(yù)報(bào)相結(jié)合的方式預(yù)報(bào)空氣質(zhì)量。兩者相結(jié)合，可充分融合兩者優(yōu)缺點(diǎn)，更好地進(jìn)行科學(xué)預(yù)報(bào)工作，為大眾服務(wù)。

目前，廣東各城市在建或已建成的環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)多采用統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行預(yù)報(bào)。省中心和部分城市同時(shí)采用統(tǒng)計(jì)和數(shù)值模型。茂名市在建設(shè)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)時(shí)，初始階段擬采用較為簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)模型，逐步發(fā)展為統(tǒng)計(jì)模型和數(shù)值模型相結(jié)合進(jìn)行預(yù)報(bào)。

3 茂名市環(huán)境質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警建設(shè)現(xiàn)狀

3.1 茂名市區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)能力

2013年底，茂名市已完成按環(huán)境空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)的要求完成監(jiān)測(cè)能力建設(shè)，現(xiàn)有空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)國(guó)控點(diǎn)位有4個(gè)，分別是：健康路、茂石化七小、高嶺、市環(huán)保局茂港分局。完成在線監(jiān)測(cè)環(huán)境空氣項(xiàng)目有：二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）六個(gè)項(xiàng)目。

3.2 茂名市環(huán)境空氣質(zhì)量及預(yù)報(bào)基本情況

茂名市位于廣東省西南部，是廣東省地級(jí)市，下轄茂南區(qū)、電白區(qū)2個(gè)市轄區(qū)，代管高州市、信宜市、化州市3個(gè)縣級(jí)市。近2年來，茂名市環(huán)境空氣質(zhì)量在廣東省內(nèi)年排名均在前六名以內(nèi)，環(huán)境空氣質(zhì)量較好。茂名市主要經(jīng)濟(jì)支柱是石化產(chǎn)業(yè)，在石油煉制過程中產(chǎn)生大量的二氧化硫、氮氧化物、有機(jī)揮發(fā)物等污染物，此外，茂名市主要污染源還有其他工業(yè)排放的污染物、農(nóng)村生活排放污染物、交通污染物等，如不對(duì)這些污染源進(jìn)行控制，特別是在不利氣象條件下，這些污染物將會(huì)對(duì)人民群眾健康造成影響。茂名市屬于廣東省珠三角地區(qū)以外的其他城市，按照《廣東省大氣污染防治行動(dòng)方案（2014-2017年）》應(yīng)于2015年6月建立環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警體系［2］。但建設(shè)資金較遲落實(shí)等、人員配置不足等原因，該系統(tǒng)仍未建立，目前存在較多問題：

4 茂名市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)框架

根據(jù)茂名市實(shí)際情況，擬在系統(tǒng)建設(shè)初期采用統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模式，到統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)較為成熟之后，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)計(jì)與數(shù)值相結(jié)合的模式預(yù)報(bào)。預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)茂名市環(huán)境空氣質(zhì)量，建立茂名市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)，為公眾服務(wù)，應(yīng)按照《指南》及充分利用茂名市環(huán)境監(jiān)測(cè)站環(huán)境空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及茂名市氣象局實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的氣象數(shù)據(jù)。

茂名市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)包括以下五個(gè)部分：在線監(jiān)測(cè)儀器、資料收集、信息處理、預(yù)測(cè)結(jié)果加工制作、預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)布。

在線監(jiān)測(cè)儀器是整個(gè)系統(tǒng)的最基層，每個(gè)站點(diǎn)的在線監(jiān)測(cè)站點(diǎn)均安裝有在線監(jiān)測(cè)儀，按監(jiān)測(cè)要求對(duì)至少包括SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO六項(xiàng)污染物進(jìn)行實(shí)況監(jiān)測(cè)。

資料收集是整個(gè)系統(tǒng)的第二層，包括氣象資料、下墊面資料、污染物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料、污染物排放源清單等。

信息處理是利用計(jì)算機(jī)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行處理分析得到預(yù)測(cè)結(jié)果，同時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)空氣質(zhì)量影響較大的主要因子及主要污染源。

預(yù)測(cè)結(jié)果加工制作是將預(yù)測(cè)結(jié)果根據(jù)需要加工制作成不同時(shí)間長(zhǎng)度、不同區(qū)域范圍和不同形式的預(yù)測(cè)報(bào)告信息，并提出相對(duì)應(yīng)的對(duì)策建議和出行參考意見。預(yù)測(cè)結(jié)果加工制作，如基于GIS可視化處理預(yù)測(cè)結(jié)果，制作成表、或圖等文件形式。

預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)布是預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的最終成果體現(xiàn)。預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)布可以通過網(wǎng)絡(luò)、電視、APP、報(bào)紙、電臺(tái)、短信等途徑發(fā)布，為民眾提供服務(wù)。

圖1 茂名市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)框架

5 展望預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢(shì)

隨著環(huán)保的發(fā)展要求，公眾對(duì)環(huán)境空氣的需求也越來越高。目前，茂名市僅設(shè)有4個(gè)在線監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，不能全面覆蓋茂名市整個(gè)區(qū)域。在建設(shè)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)后，應(yīng)逐年增加在線監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，向覆蓋面廣發(fā)展，全面預(yù)測(cè)茂名市空氣質(zhì)量情況

逐步完善空氣質(zhì)量應(yīng)急預(yù)案，發(fā)現(xiàn)重大污染情況，一方面及時(shí)向公眾發(fā)布消息，引導(dǎo)公眾做好防衛(wèi)，保障公眾的身體健康。另一方面，有效控制污染源的產(chǎn)生，如通過控制交通污染源、工業(yè)污染源等，控制環(huán)境空氣污染物的濃度，減少對(duì)公眾健康的危害。

目前，全國(guó)各城市均未對(duì)有毒有害氣體以及重金屬污染進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)警，未來預(yù)報(bào)預(yù)警應(yīng)增加這些項(xiàng)目。參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知，國(guó)發(fā)（2013）37號(hào)

[2]廣東省環(huán)境保護(hù)廳關(guān)于印發(fā)廣東省大氣污染防治2016年度實(shí)施方案的通知（粵環(huán)〔2016〕31號(hào)）

[3]關(guān)于印發(fā)《環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)工作指南（暫行）》的通知

[4]城市大氣環(huán)境污染預(yù)警方法研究，湯潔、林年豐、趙鳳琴，城市環(huán)境，第15卷，第6期2001年12月

[5]閻吉昌環(huán)境分析[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002

[6]《宇圖》環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警體系在我國(guó)發(fā)展目標(biāo)及應(yīng)用功能評(píng)述中科宇圖資源環(huán)境科學(xué)研究院謝濤、徐勁草、曹茜、陳亞新http://blog.sina.com.cn/s/blog_6a051c0b 0102uy2c.html

[7]茂名市環(huán)境保護(hù)局公眾網(wǎng)http://hbj.maoming.gov.cn/ zwgk_01/jgszyzn/

[8]區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)的一般方法和基本原則王曉彥，劉冰，李健軍，丁俊男，汪魏，趙熠琳，魯寧，許榮等