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      作者:辛雨 來源: 中國科學報 發布時間:2019/12/31 0:00:00
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      打贏“哈長城市群”藍天保衛戰

      項目組進行實地監測。

      ▲科研人員進行地面驗證,獲得火的實際觀測貢獻值。

      ▲科研人員監測顆粒物中無機與有機離子。

      ■本報見習記者 辛雨

      自2013年10月吉林長春等東北主要城市PM2.5“爆表”的新聞報道以來,秋冬季重度大氣汙染便成爲哈長城市群(哈爾濱—長春城市群)地區每年如期而至的“回頭客”。

      從2018年秋季開始,哈長地區的空氣質量得到了明顯改善;今年10月以來,這裏的空氣質量優、良天數比例高達98%。這場藍天保衛戰終于取得初步成效,但在中國科學院東北地理與農業生態研究所(以下簡稱東北地理所)研究員修艾軍看來,這是一場持久戰。

      “大氣汙染必須得管,可工業和農業又不能停,需要找到一個既‘准’又‘狠’的解決方案。”修艾軍說。

      2017年,經科技部批准,國家重點研發計劃“東北哈爾濱—長春城市群大氣汙染聯防聯控技術集成與應用示範”項目正式立項。項目由東北地理所牽頭,修艾軍擔任首席科學家,全國10家優勢單位聯合試圖從“立體監測—預報預警—聯防聯控”出發,提出治理哈長城市群大氣汙染的整體技術解決方案,爲地方政府打贏藍天保衛戰提供理論和技術支持。

      燒出來的重汙染

      哈長城市群作爲國務院批複的九大區域性城市群中最北部的一個,包含哈爾濱、長春等重要工業和農業産業基地。近年來,該地區秋冬季重度大氣汙染頻發,重汙染天數比例最高可超過25%,通常持續3~7天,汙染區域涵蓋整個松嫩平原。頻繁發生的重汙染成爲掣肘該區可持續發展乃至東北振興的重要難題,已然是管理部門的“心頭之患”。

      “大氣汙染管控必須在明確汙染成因的基礎上開展。”修艾軍向《中國科學報》介紹,過去,哈長城市群大氣汙染的基礎實驗和數值模擬研究相對不足,致使重汙染過程的機制並不明確。

      “聯防聯控只有在科學性的前提下才能有力度、有效果。因此在行動前,必須明確汙染的機制原理。”修艾軍說。

      項目在國控空氣質量監測站點的基礎上,重點在哈長城市群的城郊和農村建立了空氣質量立體監測網,包括大氣汙染物在線監測、理化檢測、激光雷達、衛星遙感等。同時,結合大量實地調研,科研人員明確了秋冬季大氣重度汙染的主要來源是農作物稭稈集中露天焚燒和供暖燃煤燃燒。

      項目組采用源解析和敏感性數值模擬定量分析發現,2018年以前,稭稈露天焚燒對哈長城市群區域重度汙染期間的貢獻率高達37%。

      “特別是在集中供暖起爐期間,即使在氣象條件較好的情況下,燃煤燃燒對PM2.5濃度的貢獻率也高達40%。”修艾軍強調,如果遇靜風、高濕等不利氣象條件,或與其他汙染源(如揚塵等)相互疊加,汙染程度就會顯著增加。

      “定制”預報預警

      空氣汙染模式預報預警是區域性大氣汙染防控的重要手段之一,但模式系統要想高效發揮作用,也要“因地制宜”。因此,實現空氣汙染預報預警需要一套符合東北地區特點(低溫多雪)的模式系統和精細化排放清單。

      爲了與吉林、黑龍江兩省空氣質量預報預警系統進行對接與升級,項目組在省級區域尺度選取了3個國際主流空氣質量模型,並采用歐盟空氣質量法規化模型構建了一套高精度預報預警系統,空間降低尺度至1公裏,依次開展地級市空氣質量預報。與此同時,項目組還對模式中的關鍵理化參數等方案進行了甄選優化,同時構建了重點汙染源的高分辨率排放清單。

      修艾軍表示,針對主要人爲排放源,我國各地相繼開展了排放清單研究工作,但是東北地區排放清單編制相對落後,尚不能滿足本地區大氣汙染治理的需求。

      “排放清單既是影響預報結果優劣的關鍵因素之一,又能依據它對目標區域汙染物進行准確快速的清單源解析,因此建立本地化的高分辨率排放清單十分必要。”項目課題負責人之一、東北地理所青年研究員陳衛衛告訴《中國科學報》。

      例如,東北冬季比南方冷,機動車尾氣排放量在冷啓動和運行過程中會顯著高于南方。此外,東北供暖燃煤用量也顯著高于其他地區,且區域間使用煤炭的品種不同,如農村地區多使用較便宜的散煤,不同品種煤炭的排放量差異很大。“這便是具有‘東北特色’的排放源。”陳衛衛說。

      爲此,項目組一方面測定了本地化的排放因子,另一方面通過大量實測和調研工作,獲得了包括燃煤、機動車、稭稈焚燒、工業、農業、餐飲、煙花爆竹、道路揚塵等多種汙染源的哈長城市群本地化高精度排放清單。

      瞄得准 打得狠

      在精准的空氣質量預報預警系統的支持下,項目組進行了大量情景模擬。例如,爲降低空氣汙染排放,采取哪些聯防聯控措施、每項措施能減排多少、相應的經濟損耗是多少等,從而爲管理部門預報預警和聯防聯控提供科技支撐。

      針對稭稈焚燒管控問題,項目組通過模式分析,建議相關職能部門分別在吉林省和黑龍江省執行不同的稭稈焚燒管控方案,包含劃定各地區的稭稈禁燒區和限燒區(吉林省),以及指定時段全面禁燒區(黑龍江省)。

      修艾軍解釋,稭稈禁燒區內要力爭實現“零火點”;稭稈限燒區根據氣象條件、稭稈焚燒排放量和區域實時空氣質量等因素,進行科學有序焚燒,定量評估稭稈管控的有效性,兼顧平衡大氣汙染和農業生産的關系。

      此外,針對鋼鐵、焦化、鑄造、水泥等不同行業的汙染特點,項目組協助相關部門分別做出應急減排方案,並突出重點區域、重點時段和重點領域,參與編制落實打贏藍天保衛戰三年行動計劃實施方案。接下來,項目組將開展不同行業大氣汙染物排放量估算及重汙染天氣減排量估算,並通過不同情景模擬,爲管理者提供陕西幸福彩票首页的減排管控方案。

      “我們采取了‘區域—地級’預報預警雙層並行模式,不僅注重區域尺度模式的優化,開發的地級市空氣質量預報預警系統也進一步提升了模擬預報的空間精度和管控的機動響應能力。”東北地理所副研究員張學磊告訴《中國科學報》。

      “項目已進入預報預警系統調試優化及聯防聯控機制效果評估技術攻關的最後階段,我們將持續爲相關管理部門和社會公衆積極提供科技支撐和科普信息。”修艾軍堅定地說,科學家都鉚足了勁兒,爲打贏這場哈長城市群藍天保衛戰貢獻自己的一份力量。

      《中國科學報》 (2019-12-31 第1版 要聞)
       
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