昆山市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警模式研究

邱亮 金慶先 馬莉

[摘 要]開展環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)警是建設(shè)先進(jìn)環(huán)境監(jiān)測預(yù)警體系的重要內(nèi)容。本文以昆山為例，提出了以環(huán)境空氣質(zhì)量在線監(jiān)測和氣象在線監(jiān)測為基礎(chǔ)，通過部門間會(huì)商的方式，建立符合縣級(jí)市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)的預(yù)警模式，為政府管理部門以及公眾了解空氣質(zhì)量和大氣污染發(fā)展趨勢，應(yīng)對(duì)重污染天氣和開展區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控提供參考。

[關(guān)鍵詞]空氣質(zhì)量；預(yù)測；預(yù)警；大氣；治理

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.06.024

[中圖分類號(hào)]X51 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2018）06-00-02

目前，我國大氣環(huán)境形勢十分嚴(yán)峻，在傳統(tǒng)煤煙型污染尚未得到控制的情況下，以臭氧、細(xì)顆粒物（PM2.5）和酸雨為特征的區(qū)域性復(fù)合型大氣污染日益突出，區(qū)域內(nèi)空氣重污染現(xiàn)象出現(xiàn)的頻次日益增多，嚴(yán)重制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)還會(huì)威脅人民群眾的身體健康。昆山位于江蘇省東南部，地處上海與蘇州市區(qū)之間，是中國經(jīng)濟(jì)實(shí)力最強(qiáng)的縣級(jí)市，連續(xù)多年被國家統(tǒng)計(jì)局評(píng)為全國百強(qiáng)縣之首。昆山市的環(huán)境空氣污染屬于復(fù)合型污染，主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)動(dòng)車排氣和城市建設(shè)施工，其中臭氧、可吸入顆粒物、二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物等成為城市大氣的主要污染物。

根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》（國發(fā)[2013]37號(hào)）要求，環(huán)保部門要加強(qiáng)與氣象部門合作，建立重污染天氣監(jiān)測預(yù)警體系。到2014年，京津冀、長三角、珠三角區(qū)域已完成區(qū)域、省、市級(jí)重污染天氣監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)；其他?。▍^(qū)、市）、副省級(jí)市、省會(huì)城市于2015年底前完成，要做好重污染天氣過程的趨勢分析，健全會(huì)商研判機(jī)制，提高監(jiān)測預(yù)警的準(zhǔn)確度，及時(shí)發(fā)布監(jiān)測預(yù)警信息。

為了全面提高政府部門對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的監(jiān)管水平和應(yīng)急預(yù)警能力，充分發(fā)揮已建系統(tǒng)在環(huán)境管理中的作用，縣級(jí)市需要對(duì)現(xiàn)有的各方面資源進(jìn)行整合研究，摸索出一種適合縣級(jí)市的集環(huán)境監(jiān)測（控）、預(yù)測預(yù)報(bào)、信息發(fā)布與應(yīng)急預(yù)警于一體的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警新模式。

1 縣級(jí)市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警模式的主要研究方向

空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警是監(jiān)測預(yù)警體系的核心部分，建設(shè)空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警平臺(tái)對(duì)于重污染天氣過程的趨勢分析、污染源成因分析等具有重要的意義，其將為環(huán)境管理提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

目前，常見的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警采用的預(yù)報(bào)方法主要有統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)和數(shù)值預(yù)報(bào)兩類，其中統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模式主要依賴對(duì)歷史氣象、環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析處理，常用的建模方法包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、線性回歸等，具有簡單、易用性，在合理選擇影響因素和進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化的情況下也能提高空氣質(zhì)量的預(yù)報(bào)精度，但其缺點(diǎn)在于無法對(duì)污染的過程和機(jī)制進(jìn)行定量分析，對(duì)于污染防治的決策支持能力也有限。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，并借助計(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)模式很好地考慮了污染的過程與機(jī)制，能夠?yàn)槲廴究刂茮Q策提供較為豐富的信息，是很有前景的一種預(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)硬件基礎(chǔ)設(shè)施要求較高，在我國的應(yīng)用仍處于起步階段。為提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，通常的做法是統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)和數(shù)值預(yù)報(bào)同時(shí)使用，并增加人工經(jīng)驗(yàn)會(huì)商。

2 監(jiān)測數(shù)據(jù)的類型

人工會(huì)商需要得到充分的監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)報(bào)，所以監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集分類和處理工作尤為重要。目前，昆山市能用作空氣質(zhì)量預(yù)警預(yù)報(bào)的監(jiān)測數(shù)據(jù)有污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)和環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.1 污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)

已建成的昆山市污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)全市200余家重點(diǎn)污染源企業(yè)24小時(shí)全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控。在線監(jiān)控設(shè)備綜合運(yùn)用24小時(shí)視頻拍攝、鍋爐爐溫監(jiān)測、自動(dòng)采樣等科技手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢水、廢氣等多項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測。監(jiān)控污染因子主要包括：化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、總銅、六價(jià)鉻、總鉛、總鎳、二氧化硫、氮氧化物和煙塵等，加上即將投入使用的機(jī)動(dòng)車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)獲取固定工業(yè)污染源、機(jī)動(dòng)車移動(dòng)污染源的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和歷史趨勢變化數(shù)據(jù)等相關(guān)污染源數(shù)據(jù)。

2.2 氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)

昆山市氣象部門通過接入昆山市環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測監(jiān)控平臺(tái)已基本實(shí)現(xiàn)了氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享。監(jiān)測數(shù)據(jù)主要包括氣象監(jiān)測點(diǎn)位實(shí)時(shí)觀測信息（溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向與雨量）。天氣形勢預(yù)報(bào)包括昆山短期和短時(shí)預(yù)報(bào)。

2.3 環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)

自1999年起昆山開始建設(shè)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測站點(diǎn)。截至2013年底已累計(jì)投入財(cái)政資金約1 700余萬元，建有12個(gè)空氣自動(dòng)站監(jiān)測點(diǎn)，分別位于主城區(qū)、開發(fā)區(qū)、高新區(qū)、巴城、淀山湖、錦溪、張浦、周市、千燈、花橋和周莊等地，基本覆蓋全市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)。12個(gè)子站全部具備環(huán)境空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)要求的6項(xiàng)污染物監(jiān)測能力，其中二水廠空氣站為一個(gè)灰霾監(jiān)測站，除常規(guī)指標(biāo)外，還具有能見度、穩(wěn)定度、UV輻射和揮發(fā)性有機(jī)物等監(jiān)測指標(biāo)。城區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測站點(diǎn)目前已實(shí)現(xiàn)與環(huán)保部及省環(huán)保廳聯(lián)網(wǎng)，公眾可通過政府網(wǎng)站或手機(jī)App客戶端實(shí)時(shí)查詢站點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)主要包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物、臭氧和一氧化碳等6項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)的實(shí)時(shí)小時(shí)濃度值、滑動(dòng)平均值、日均濃度值和環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)等。

2.4 長三角環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警數(shù)據(jù)

目前，上海、蘇州等周邊城市已建成各自的預(yù)報(bào)預(yù)警體系。環(huán)保部還將在上海建設(shè)長三角區(qū)域空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警中心，建成后區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)將覆蓋昆山，昆山市也可在第一時(shí)間內(nèi)獲得長三角空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警的相關(guān)數(shù)據(jù)。

3 環(huán)境空氣質(zhì)量會(huì)商預(yù)報(bào)預(yù)警

2014年6月，昆山市環(huán)保局和昆山市氣象局聯(lián)合發(fā)布了《昆山市大氣污染預(yù)警會(huì)商制度》，明確了會(huì)商的工作原則、工作內(nèi)容、工作機(jī)構(gòu)、工作機(jī)制和保障措施等。當(dāng)空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）連續(xù)一定時(shí)間達(dá)到預(yù)警值，或者省環(huán)保廳、蘇州市環(huán)保局發(fā)布包含昆山市的預(yù)警信息時(shí)，將及時(shí)啟動(dòng)重污染預(yù)警工作制度。

依據(jù)重污染天氣可能造成的危害程度，昆山市重污染天氣預(yù)警分為四級(jí)。①四級(jí)藍(lán)色預(yù)警。區(qū)域內(nèi)24小時(shí)的空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）在201～300之間，且氣象預(yù)報(bào)未來1天仍將維持不利氣象條件。②三級(jí)黃色預(yù)警。區(qū)域內(nèi)24小時(shí)空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）在301～400，且氣象預(yù)報(bào)未來1天仍將維持不利氣象條件。③二級(jí)橙色預(yù)警。區(qū)域內(nèi)24小時(shí)空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）在401～450，且氣象預(yù)報(bào)未來1天仍將維持不利氣象條件。④一級(jí)紅色預(yù)警。區(qū)域內(nèi)24小時(shí)空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）大于450，且氣象預(yù)報(bào)未來1天仍將維持不利氣象條件。

3.1 預(yù)警會(huì)商機(jī)制

預(yù)警會(huì)商組主要由蘇州市環(huán)境監(jiān)測中心、昆山市環(huán)境監(jiān)測站、昆山市氣象臺(tái)有關(guān)人員組成，會(huì)商組人員通過預(yù)警會(huì)商平臺(tái)（手機(jī)QQ和微信）可瀏覽各類資料。正常情況（空氣質(zhì)量和氣象狀況不滿足預(yù)警啟動(dòng)條件）下，市環(huán)境監(jiān)測站和氣象臺(tái)值班人員每天會(huì)商1次，當(dāng)日16時(shí)進(jìn)行第二天環(huán)境空氣質(zhì)量會(huì)商，并形成《環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)會(huì)商單》。

當(dāng)環(huán)境空氣質(zhì)量和氣象狀況經(jīng)初步判斷滿足預(yù)警啟動(dòng)條件時(shí)，市環(huán)境監(jiān)測站和氣象臺(tái)值班人員先擬定《重污染天氣預(yù)警信息報(bào)告》（草稿）提交會(huì)商平臺(tái)，并短信提醒會(huì)商組成員開展會(huì)商。會(huì)商組成員綜合“當(dāng)日大氣污染物實(shí)況分析”“當(dāng)日天氣形勢實(shí)況分析”“未來兩天天氣形勢預(yù)報(bào)”“未來兩天空氣污染氣象條件預(yù)報(bào)”《環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)會(huì)商單》《重污染天氣預(yù)警信息報(bào)告》（草稿）及周邊城市相關(guān)信息和形勢，在平臺(tái)上進(jìn)行會(huì)商，提出意見，形成《重污染天氣預(yù)警信息報(bào)告》?！吨匚廴咎鞖忸A(yù)警信息報(bào)告》經(jīng)雙方確認(rèn)后，將上報(bào)市重污染天氣應(yīng)急指揮部辦公室，并啟動(dòng)《昆山市重污染天氣應(yīng)急預(yù)案》。

3.2 預(yù)警信息內(nèi)容和上報(bào)

《環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)會(huì)商單》包括當(dāng)前空氣污染級(jí)別及氣象條件分析、未來氣象條件及污染情況分析、明日空氣質(zhì)量類別及建議采取的預(yù)警級(jí)別。《重污染天氣預(yù)警信息報(bào)告》包括重污染天氣預(yù)警等級(jí)、昨日空氣質(zhì)量實(shí)況、今日空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)和明日空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)?！吨匚廴咎鞖忸A(yù)警等級(jí)調(diào)整報(bào)告》包括重污染天氣預(yù)警等級(jí)、昨日空氣質(zhì)量實(shí)況、今日空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)和明日空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)?！吨匚廴咎鞖忸A(yù)警信息解除報(bào)告》包括解除重污染天氣預(yù)警等級(jí)、昨日空氣質(zhì)量實(shí)況、今日空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)和明日空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)。

4 結(jié) 語

昆山作為長三角重要的工業(yè)城市，位于上海和蘇州兩大城市之間，能夠充分借鑒周邊兩大城市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警的相關(guān)信息。在大區(qū)域預(yù)報(bào)預(yù)警范圍內(nèi)，昆山市要結(jié)合本地氣象、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過人工會(huì)商開展本地區(qū)空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警，可實(shí)現(xiàn)本地的精細(xì)化預(yù)報(bào)。昆山市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警，將為政府管理部門以及公眾了解空氣質(zhì)量、了解大氣污染發(fā)展趨勢、應(yīng)對(duì)重污染天氣和開展大氣污染聯(lián)防聯(lián)控提供參考。

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