中国冬季空气质量比其他季节差确实是普遍现象。从空间分布来看,全国空气质量呈现出 “北重南轻、东重西轻” 的格局,京津冀及周边地区污染水平较高,而以珠三角为核心的南部沿海地区、云贵高原和青藏高原地区属于常年优良区。但即便在空气质量相对较好的南方地区,冬季的空气质量也会有所下降。
以四川为例,四川盆地处在青藏高原、云贵高原、秦岭大巴山等山脉环绕而成的盆地内,独特的深盆地形使得冬季更容易出现静稳、小风等不利气象条件,不利于污染物的消除,一到冬季就容易出现大范围的持续污染过程。重庆地处四川盆地东南部,“四山” 和 “两江” 环绕、地形复杂,冬季逆温、静风等不利气象条件频发,大气扩散条件差、环境容量小,污染物累积后极易形成持续污染天气,且冬季高湿、多雾的气候特征,还会促进二次颗粒物的吸湿增长,进一步加剧细颗粒物的污染程度。
从全国范围来看,冬季空气质量差是全国都存在的问题。某种程度来讲,全世界都有这样的特点,但程度有所不同。对于空气质量,特别是 PM2.5 颗粒物的污染,主要受污染物排放量和气象条件两个因素影响。冬季更容易形成静稳天气,使冬季的环境容量降低,例如与夏季相比,环境容量仅有夏季的 1/5 左右。在这种气象条件下,现有的结构性排放和治理技术水平难以在短时间内将污染全部降下来,所以冬季容易产生区域性污染,甚至重度污染。
二、空气质量差的原因分析(一)污染物排放因素采暖期燃煤取暖,北方地区煤炭使用量增加,排放煤烟粉尘。冬季,北方地区气温偏低,多采用煤炭取暖,燃煤量显著升高。据统计,我国雾霾天气成因具有明显的季节性变化,冬季霾日数占全年的比例为 42.3%。其中,采暖燃煤使空气中二氧化硫浓度要比夏季高 2 到 3 倍,一氧化碳高 4 倍。目前很多城市已经将燃煤锅炉供暖改为热电联供和燃气锅炉,减少了污染,但仍有大量地区依赖燃煤取暖,排放的煤烟粉尘成为造成冬季空气质量较差的一个重要因素。
冬季机动车尾气排放增加,发动机燃烧不充分且开车人数增多。相比夏季,冬季由于气温降低,汽车发动机工作循环的气体压力与温度不高,混合气体的燃烧速度减慢,发动机燃烧不充分,机动车尾气排放增加,从而导致 PM2.5 和其他污染物(二氧化硫、氮氧化物、VOCs 等)的排放量增加。同时,冬季天气寒冷,开车的人也会增多,进而加重了尾气排放。例如,冬天汽车尾气很大的原因包括汽车老化、三元催化器老化、发动机问题以及排气管脏了等。以汽车使用寿命为例,当车辆已经行驶超过 50 万公里,或者汽车已经使用 15 年以上时,汽车的每个部件都会老化,从而导致尾气增多。
(二)气象条件因素冬季易形成逆温现象,空气无法上下对流,污染物难以扩散。地面温度低,大气层结稳定,不利于污染物的消散。
在气象条件对 PM2.5 浓度变化的影响中,逆温起到了关键作用。通常情况下,气温随着海拔升高而降低,下层空气较热,上层空气较冷,形成对流。但在秋冬季夜间,地面温度急剧降低,贴近地面的下层大气温度很低,上层空气降温没那么快,温度比下层高,形成逆温层结。
这种下冷上热的逆温现象一旦形成,空气无法上下对流,污染物就很难扩散。冬季地面对于大气是冷源,尤其是夜间辐射低,降温明显,近地面的大气温度比上层大气温度低,造成大气层结稳定。而夏季地面对于大气是热源,大气垂直运动活跃,不易出现逆温现象。
此外,冬季降水较少,气候干燥,刮风天气较少,光照较弱,日照时间短,逆温层最厚,且温度较低,大气对流不活跃等不利于空气中污染物质扩散的因素较多。夏季则由于太阳辐射很强,大气对流活动旺盛,逆温层的生成存在时间缩短,且降雨天气较多,降雨量很大,对污染物质清除作用明显,使空气污染程度相对减轻。
三、各地具体情况及对策(一)北京及中东部地区北京及中东部地区在冬季雾霾天较多,尽管近年来在污染治理方面取得了一定成效,但在污染排放处于稳定阶段时,仍容易出现重度污染情况。其中,“双向反馈” 机理主导了污染后期 PM2.5 的爆发性增长。一方面,大气中的污染物会影响气象条件,如降低能见度、减少太阳辐射,从而影响大气的垂直扩散能力;另一方面,不利的气象条件又会加剧污染物的积累。
为改善空气质量,未来应加强污染减排措施。首先,控制煤炭消费总量,逐步减少煤炭在能源结构中的比例。据统计,北京地区煤炭消费占能源消费总量的比例已从过去的较高水平下降到目前的一定比例,但仍有进一步下降的空间。其次,加强煤的清洁使用,推广先进的煤炭燃烧技术和污染控制技术,减少煤炭燃烧过程中产生的污染物排放。
例如,采用高效的脱硫、脱硝和除尘设备,可以显著降低煤炭燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物排放。此外,控制机动车排放也是关键措施之一。加大公共交通的投入,鼓励市民使用公共交通工具出行,减少机动车的使用量。同时,推广新能源汽车,提高新能源汽车在机动车保有量中的比例。通过这些措施,可以有效减少机动车尾气排放,改善空气质量。
(二)四川地区四川地区由于其独特的深盆地形,容易形成污染积累,环境容量降低,导致冬季空气质量较差。为改善四川地区的空气质量,需要进一步减少污染物排放,重视减污降碳协同增效。
在减排方面,应持续推进能源结构调整,减少对化石能源的依赖,提高清洁能源的使用比例。例如,加大对水电、风电、太阳能等清洁能源的开发和利用,减少煤炭、石油等化石能源的消费。同时,优化空间产业布局,结合 “十四五” 规划,严控 “两高” 项目,避免在环境敏感区域布局高污染、高耗能产业。在移动源方面,大力推动轨道化、电动化、清洁化,增加新能源车辆的比例,减少机动车尾气排放。
此外,推动重点行业超低排放改造也是重要举措。对钢铁、水泥、化工等重点行业,加强污染治理,推广先进的污染控制技术,实现超低排放。例如,采用高效的除尘、脱硫、脱硝技术,降低工业企业的污染物排放。通过长期的基础性减排和短期内提升应对能力,逐步消除重污染,避免一到冬天空气质量就反复变差的情况。
(三)重庆地区重庆地处特殊地形,冬季逆温、静风等不利气象条件频发,大气扩散条件差。同时,重庆冬季高湿、多雾的气候特征,进一步加剧了污染程度。
为改善重庆地区的空气质量,应采取针对性的措施。首先,加强对工业污染的治理。对工业企业的废气排放进行严格监管,确保企业安装并正常运行污染治理设施,减少工业废气排放。例如,对化工、钢铁等重点行业进行专项整治,提高污染排放标准,加强执法检查力度。
其次,控制交通污染。加大对机动车尾气排放的检测和治理力度,推广新能源汽车,优化交通流量,减少交通拥堵,降低机动车尾气排放。同时,加强对扬尘污染的控制。加强建筑工地的管理,要求建筑工地采取防尘措施,如覆盖裸土、洒水降尘等。此外,提高公众的环保意识,鼓励公众绿色出行,减少能源消耗和污染物排放。通过全社会的共同努力,改善重庆地区的空气质量。
四、改善冬季空气质量的展望(一)技术创新与应用随着科技的不断进步,新的环保技术和设备为改善冬季空气质量提供了更多可能。例如,空气净化技术的不断发展,使得室内空气可以得到更有效的净化。新型的空气净化器不仅能够去除颗粒物、甲醛等常见污染物,还能对细菌、病毒等进行有效杀灭,为人们在冬季提供一个更加健康的室内环境。
同时,工业领域的污染治理技术也在不断创新,如高效的脱硫、脱硝、除尘技术以及挥发性有机物(VOCs)治理技术等,能够有效降低工业企业的污染物排放。此外,智能监测技术的应用也越来越广泛,通过对空气质量的实时监测,可以及时发现污染问题并采取相应的应对措施。
(二)政策推动与合作政府的政策支持和区域间的合作对于改善冬季空气质量至关重要。各地应继续加强大气污染防治政策的制定和执行,加大对污染企业的监管力度,推动企业进行技术升级和改造,减少污染物排放。同时,加强区域间的联防联控,共同应对大气污染问题。
例如,京津冀及周边地区、汾渭平原等重点区域应进一步深化合作,统一规划、统一标准、统一监测、统一执法,共同推进大气污染治理工作。此外,政府还应加大对清洁能源的推广力度,通过补贴、税收优惠等政策措施,鼓励企业和居民使用清洁能源,减少对化石能源的依赖。
(三)公众意识与行动公众的环保意识和行动也是改善冬季空气质量的重要力量。公众应增强环保意识,积极参与环保行动,如绿色出行、节约能源、减少浪费等。在冬季,可以尽量选择公共交通工具、步行或骑自行车等绿色出行方式,减少机动车尾气排放。
同时,居民在冬季取暖时,可以选择清洁能源,如天然气、电采暖等,减少煤炭燃烧产生的污染物排放。此外,公众还可以积极参与环保监督,发现污染问题及时向有关部门举报,共同维护良好的空气质量。
总之,改善冬季空气质量是一个长期而艰巨的任务,需要政府、企业和公众的共同努力。通过技术创新、政策推动和公众行动的多管齐下,我们有信心逐步消除重污染,让冬季的空气更加清新,为人们创造一个更加健康、舒适的生活环境。