孫 峰，張大偉，董 欣，孫瑞雯，劉保獻，徐文帥，程念亮,王占山

北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心，北京 100048

基于環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的APEC會議空氣質(zhì)量保障環(huán)境改善效果評估

孫 峰，張大偉，董 欣，孫瑞雯，劉保獻，徐文帥，程念亮,王占山

北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心，北京 100048

在簡要回顧APEC期間的空氣質(zhì)量情況的基礎(chǔ)上，從多方面較系統(tǒng)的分析了APEC期間北京市空氣質(zhì)量的變化特征，包括各項污染物濃度水平的同比分析、不同區(qū)域不同類別站點小時濃度的百分數(shù)分布及變化情況分析、污染物日變化規(guī)律變化特征分析、空氣質(zhì)量改善效果的空間分布特征分析、顆粒物組分變化特征分析、污染來源解析模型、數(shù)值污染模型等方法，力求從多個方面深入了解APEC控制措施對北京市污染水平、污染特征造成的影響，并利用組分、模型等方法定性定量的評估主要空氣質(zhì)量影響因素、不同的污染控制措施對APEC期間空氣質(zhì)量改善的作用及貢獻。結(jié)果表明，APEC期間，北京市空氣質(zhì)量得到明顯改善，空氣質(zhì)量基本處于優(yōu)良級別，各項污染物濃度大幅下降，APEC污染控制期各項污染物的百分位數(shù)濃度與無控制期出現(xiàn)明顯分離特征，污染物的日變化低濃度持續(xù)時間更長且增長更緩慢。

APEC空氣質(zhì)量保障；污染特征；污染控制；環(huán)境改善效果；措施評估

空氣質(zhì)量保障是指在重大體育賽事、國內(nèi)國際重大會議等特定活動期間，為保障活動期間具有良好的空氣質(zhì)量，采取系統(tǒng)性的污染源排放削減及控制措施，如2008年北京奧運會、上海世博會、2010年廣州亞運會、2014年南京青奧會、2014年北京APEC會議等。重大活動期間采取高強度的污染減排措施，相應(yīng)的環(huán)境空氣質(zhì)量也取得了明顯的改善[1-4]，這類措施具有階段性、臨時性的特點，同時又具有全面性、力度大的特點，是分析污染源排放和環(huán)境空氣質(zhì)量之間響應(yīng)關(guān)系的最佳研究場景?？赏ㄟ^對重大活動期間空氣污染水平、污染特征及變化規(guī)律、顆粒物組分變化的系統(tǒng)分析，并結(jié)合源解析及污染擴散模型，定性定量的評估措施的環(huán)境改善效果。

APEC會議于2014年11月在北京懷柔雁棲湖舉行，由于會議召開時期在秋冬季，而秋冬季北京污染水平明顯上升，重污染過程是APEC空氣質(zhì)量保障的主要風險。為保障北京APEC會議期間良好的環(huán)境空氣質(zhì)量，京津冀及周邊6省區(qū)市按照“APEC會議期間空氣質(zhì)量保障方案”，采取了嚴格的污染排放控制措施，力度空前，污染排放規(guī)模大幅度下降。會議期間，北京市機動車實行單雙號行駛、外埠機動車進京嚴格管理、減少本市燃煤發(fā)電量、重點保障地區(qū)燃煤鍋爐原則上暫停生產(chǎn)、其他地區(qū)燃煤鍋爐減少30%以上的污染物排放、對全市大氣污染物排放重點企業(yè)實施停產(chǎn)限產(chǎn)措施、加強道路清掃保潔等空氣質(zhì)量保障措施[5]。天津、河北、山西、山東、內(nèi)蒙等省區(qū)市也實行了嚴格的針對燃煤污染、機動車污染、工業(yè)污染、揚塵污染的控制措施。在京津冀及周邊6省市的共同減排努力下，APEC期間北京及周邊的空氣質(zhì)量明顯改善。

APEC空氣質(zhì)量保障措施的環(huán)境效果評估工作對于評估各種措施的科學(xué)性、合理性、針對性以及吸收本次保障措施的成功經(jīng)驗，用以指導(dǎo)未來的污染治理及空氣質(zhì)量保障均具有重要意義，為此展開系統(tǒng)深入的分析研究。本研究首先對APEC期間的空氣質(zhì)量基本情況、演變過程、期間及歷史氣象條件進行分析回顧，并在此基礎(chǔ)上，利用大數(shù)據(jù)分析方法對APEC期間的空氣污染水平和污染特征進行系統(tǒng)的比較分析，重點考察由于高強度污染控制措施的采取，北京的空氣污染水平及污染特征發(fā)生了何種變化，有哪些表現(xiàn)，并定性或半定量的評估措施的環(huán)境改善效果，具體采用了包括不同時間口徑、不同區(qū)域的同比分析，APEC控制期和無控制期污染物濃度的百分數(shù)比較分析、日夜變化特征比較分析、空間分布結(jié)構(gòu)比較分析等方法。

1 APEC期間空氣質(zhì)量基本情況

APEC期間(2014年11月1—12日)北京市維持了良好的空氣質(zhì)量狀況，如表1所示。期間1級優(yōu)4 d，2級良7 d，其中11月4日空氣質(zhì)量超標，AQI為135，屬于3級輕度污染，為APEC期間的最高污染水平?？傮w分析，2014年北京APEC會議處于秋冬季，燃煤污染逐步上升，逆溫頻率增加，空氣污染加重以及發(fā)生重污染過程的概率已經(jīng)大大增加[6-12]，APEC期間實際空氣質(zhì)量狀況明顯優(yōu)于秋冬季的常規(guī)情況。以APEC同期為例，2013年APEC 同期優(yōu)良天數(shù)6 d，輕度以上污染6 d，其中重污染日3 d，污染狀況遠高于APEC期間；2012年APEC同期空氣質(zhì)量相對較好，優(yōu)良天數(shù)9 d，輕度污染1 d，中度污染2 d，但即便如此，污染程度也高于2014年APEC會議期間。

表1 APEC期間(2014年11月1—12日)北京市空氣質(zhì)量統(tǒng)計

注：CO濃度單位為mg/m3，其他污染物濃度單位為μg/m3；“—”表示無污染物。

結(jié)合天氣過程和氣象條件變化，分析APEC期間空氣質(zhì)量的演變過程。2014年11月1—3日，受較強冷空氣影響，北京地區(qū)氣象條件有利于污染物的擴散，空氣質(zhì)量維持優(yōu)良水平。4日，北京轉(zhuǎn)為低壓底部控制，偏南風，擴散條件較差，中午以后PM2.5濃度出現(xiàn)快速上升，最高小時濃度超過150 μg/m3，并在夜間維持較高污染濃度，出現(xiàn)整個APEC期間最重的污染狀況，但空氣污染也僅處于較低的三級輕度污染水平，4日的污染有明顯的南部、東部污染傳輸?shù)奶卣鳌?—7日，又一股較強冷空氣影響華北地區(qū)，空氣質(zhì)量優(yōu)良。8—9日，高壓系統(tǒng)減弱為均壓場，華北地區(qū)濕度明顯上升，有大范圍輕霧天氣現(xiàn)象，擴散條件明顯轉(zhuǎn)差，9日夜間到10日，華北地區(qū)處于低壓系統(tǒng)控制，為明顯不利氣象條件，但8—10日PM2.5濃度始終維持在較低水平，空氣質(zhì)量均處于二級良，較好空氣質(zhì)量的原因主要是保障期間污染控制措施導(dǎo)致污染源排放減少，抑制了污染物濃度的快速上升。11—12日，較強冷空氣影響北京，氣象條件明顯有利，空氣質(zhì)量連續(xù)2 d為一級優(yōu)水平?？傮w而言，APEC期間氣象條件波動明顯，整體屬于秋冬季正常的污染擴散條件。

APEC期間，京津冀也發(fā)生了區(qū)域性的重污染。11月9—10日地面處于弱氣壓系統(tǒng)控制，區(qū)域濕度較大，偏南風，擴散條件不利，10日，北京周邊達到重污染的城市有天津、保定、唐山，廊坊接近重度污染，區(qū)域污染的范圍較大，但AQI相對較低，4城市AQI在192～222，區(qū)域污染減排限制了污染物濃度持續(xù)積累到更高濃度。

2 環(huán)境空氣質(zhì)量改善特征分析

2.1 歷史同比分析

為了評估控制措施對空氣質(zhì)量改善造成的影響，利用2009—2014年北京市全市平均的各項污染物日均濃度歷史數(shù)據(jù)，采用同比分析考察APEC不同時期的空氣質(zhì)量水平變化情況。將10月下半月至11月全月劃分為3個時期，分別是APEC前期(10月16—31日)、APEC期間(11月1—12日)、APEC后期(11月13—30日)，比較2014年APEC不同時期與近幾年同期污染物的濃度變化情況，重點考察采取控制措施與不采取控制措施對空氣質(zhì)量的不同影響。APEC前期、后期沒有大力度的污染減排措施，可認為污染排放規(guī)模相近，而APEC期間采取了大量的污染減排措施，期間的空氣質(zhì)量改善與控制措施具有直接關(guān)系。受不同年份氣象條件差異的影響，空氣質(zhì)量具有一定的年際變化，為了客觀評估APEC期間空氣質(zhì)量的改善情況，需要擴大數(shù)據(jù)統(tǒng)計的樣本量，分別利用與上年同比(2013年)、與近3年同比(2011—2013年平均)、與近5年同比(2009—2013年平均)的多種時間口徑進行比較分析，以減輕氣象條件年際變化對評估的影響。

表2給出北京2014年APEC會議不同時期各項污染物平均濃度與歷史同期比較統(tǒng)計表。圖1則給出 2014年各項污染物日均濃度APEC不同時期與前5年歷史同期的箱圖分析。由于2014年APEC期間時間跨度為12 d，為擴大比較分析的樣本，采用了2009—2013年5年的污染物日均樣本進行比較分析，以減輕由于樣本偏少導(dǎo)致的評估不確定性。

注：APEC前期、期間、后期分別指10月16—31日、11月1—12日、11月13—30日；CO濃度單位為mg/m3，其他污染物濃度單位為μg/m3。

圖1 2014年APEC不同時期與前5年同期日均濃度分布箱圖分析

分析APEC會議期間的空氣質(zhì)量變化情況，6項污染物SO2、CO、NO2、NOx、PM10、PM2.5，與上年同比、與近3年同比、與近5年同比3種統(tǒng)計口徑，污染平均濃度均一致呈明顯下降現(xiàn)象，SO2、CO、NO2、NOx、PM10、PM2.5的變化幅度百分比范圍分別為-56.5%～-63.4%、-34.8%～-54.5%、-25.2%～-31.2%、-29.6%～-45.1%、-35.3%～-45.1%、-44.3%～-54.7%，6項污染物的平均變化幅度在-38%～-49%。

由于幾種統(tǒng)計口徑可基本消除氣象條件差異導(dǎo)致的空氣質(zhì)量年際差異，且前幾年的空氣污染水平剔除氣象的影響應(yīng)高于2014年(污染控制措施持續(xù)實施，空氣質(zhì)量呈長期改善趨勢)，APEC期間各項污染物濃度平均40%左右的下降幅度，屬于較為客觀的評估分析。同比分析清楚顯示，由于APEC期間污染控制措施力度大，導(dǎo)致污染排放規(guī)模明顯下降，使北京地區(qū)空氣質(zhì)量有明顯的改善，APEC期間良好的空氣質(zhì)量主要來自污染減排措施的作用。

此外，APEC前期、后期的同比分析也能印證APEC 期間的環(huán)境改善效果。APEC前期和后期，沒有采取力度大的控制措施，在年際間的相同季節(jié)時期而言，可認為污染排放規(guī)模及氣象條件均較為相近。從2014年兩個時期3種統(tǒng)計口徑與歷史同期的比較可見，除SO2在APEC前后期均呈下降趨勢外，其他5項污染物CO、NO2、NOx、PM10、PM2.5同比均以上升為主，以2014年與近3年平均比較為例，APEC前期PM10、PM2.5同比上升38%、28%，APEC后期同比上升55%、43%。

總體分析，雖然APEC前期、期間、后期存在氣象條件和空氣質(zhì)量水平的波動，但前期和后期同比大幅度上升，而APEC期間同比大幅度下降，呈明顯的“凹”字形同比特征，箱圖分析體現(xiàn)的更為直觀，明確顯示污染減排控制對APEC期間空氣質(zhì)量的改善起到了關(guān)鍵性作用。

2.2 2014年APEC控制期與無控制期比較分析

上節(jié)通過多時間統(tǒng)計口徑同比分析顯示，APEC期間空氣質(zhì)量的同比明顯改善。但年際間仍存在氣象條件、污染源排放規(guī)模、空氣質(zhì)量水平的差異，一定時期連續(xù)的一段時間內(nèi)，可認為污染排放規(guī)模相對穩(wěn)定，氣候背景也具有更大的相似性，污染物濃度水平的顯著變化是由于排放差異所造成，通過考察APEC前期、期間、后期連續(xù)時間的污染水平變化，以分析保障措施的環(huán)境改善影響。

利用2014年10月16日—11月31日期間北京市空氣質(zhì)量自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)多個站點的小時污染物濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)，將APEC期間(11月1—12日)作為污染控制期，而APEC前期和后期(10月16—31日，11月13—30日)作為非污染控制期。由于APEC期間采取污染控制措施，與非控制期相比，污染水平的下降會導(dǎo)致污染物的濃度分布特征發(fā)生變化，且不同區(qū)域變化不同，故以百分位濃度方法進行分析。由于APEC時間跨度較短僅12 d，為盡量獲取更為穩(wěn)定的統(tǒng)計特征，采用同類站點數(shù)據(jù)樣本累加的方法來擴大樣本量，不同區(qū)域均選取多個站點代表。按照南部地區(qū)、中心城區(qū)、交通站點、北部地區(qū)劃分不同區(qū)域，南部地區(qū)站點以琉璃河、良鄉(xiāng)、榆垡、黃村4站代表，中心城區(qū)以萬壽西宮、天壇、奧體、農(nóng)展館、官園、萬柳、豐臺7站代表，交通站以五棵松、前門、萬芳亭、草橋、朝陽公園、索家墳6站點為代表，北部地區(qū)以延慶、懷柔、密云為代表。不同污染物、不同區(qū)域小時濃度的百分數(shù)統(tǒng)計見表3。百分位曲線見圖2?？疾炜刂拼胧舛确植继卣鞯挠绊?。

表3 APEC控制期與無控制期主要污染物百分位數(shù)濃度統(tǒng)計 μg/m3

圖2 2014年APEC會議污染控制與無控制期各項污染物百分位數(shù)濃度曲線

對一定時期而言，氣象條件對濃度水平有顯著影響，污染物百分位數(shù)濃度和氣象條件的分布之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。若百分位數(shù)濃度按照0%～20%、21%～40%、41%～60%、61%～80%、81%～100% 5個區(qū)間劃分，濃度水平可分為低、較低、中等、較高、高濃度。按照氣象條件對應(yīng)分為有利、較有利、中等、較不利、不利條件，在污染源排放規(guī)模相近的情況下，若樣本量足夠大，則百分數(shù)分布應(yīng)具有較穩(wěn)定的特征。同理，若污染源排放規(guī)模發(fā)生明顯的變化，則百分位數(shù)分布相應(yīng)的就發(fā)生變化。

比較2014年APEC控制期與無控制期的百分位數(shù)分布，最大的特征即為控制期濃度水平顯著低于無控制期。控制期各項污染物、各區(qū)域、各百分位數(shù)濃度均明顯低于無控制期，以中心城區(qū)的50%分位數(shù)濃度為例，控制期SO2、NO2、NOx、PM10、PM2.5較無控制期分別下降9、36、80、109、69 μg/m3，降幅分別為61%、39%、54%、65%、64%，CO濃度下降0.8 mg/m3，降幅50%,6項污染物平均降幅55%，高于APEC期間與上年同比平均下降45%的幅度，但兩種分析方法均表明，APEC期間由于污染控制措施的采取，空氣質(zhì)量有大幅改善的事實。

從區(qū)域上分析，南部地區(qū)、中心城區(qū)、交通站、北部地區(qū)PM2.5的50%分位數(shù)分別下降80、69、76、60 μg/m3，南部地區(qū)降幅最大，中心城區(qū)、交通站次之，北部地區(qū)下降最低，這導(dǎo)致控制期北京地區(qū)南高北低的梯度減弱，污染水平有相對均勻化特征，無控制期50%分位數(shù)南北濃度差為61 μg/m3，控制期則為41 μg/m3，下降了20 μg/m3。

考察交通污染控制對空氣質(zhì)量的影響，NOx濃度水平與機動車污染存在緊密聯(lián)系，分析APEC控制期間與無控制期間的變化情況。從NOx濃度下降由大到小排序分析，依次是交通站、中心城區(qū)、南部地區(qū)、北部地區(qū)，50%分位數(shù)分別下降95、73、57、43 μg/m3，這與機動車在中心城區(qū)最為集中，單雙號限行的環(huán)境效果在中心城區(qū)也最為明顯一致。

為了印證方法的有效性，采用同樣區(qū)域劃分、同樣站點、同樣時段的相同統(tǒng)計口徑及方法，針對2013年的污染物小時濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制百分數(shù)濃度分布曲線，見圖3。

圖3 2013年相同統(tǒng)計口徑的百分數(shù)分布濃度曲線分析

從圖3與圖2的比較分析可知，2013年APEC同期，各項污染物、各個區(qū)域濃度的百分數(shù)分布與APEC的前期、后期的分布有所差別，但維持相似的分布特征，百分位曲線的分離更多體現(xiàn)在不同區(qū)域的污染水平差異上，2012年類似的分析維持與2013年相似的結(jié)論，說明該方法定性的評估控制措施的環(huán)境改善效果是有效的。

從積累速度上分析，圖2在低百分數(shù)階段，控制期濃度水平已經(jīng)出現(xiàn)與無控制期明顯分離的特征，這與2012—2013年同口徑的比較形成鮮明的差異，2012—2013年在低分位數(shù)階段，APEC同期與APEC前后期基本一致，差異很小，這是因為較有利的氣象條件在一定時期總占一定頻率，由于污染源排放規(guī)模相近，其污染水平也相近，而2014年APEC控制期在低分位數(shù)濃度階段即明顯低于無控制期，說明污染源排放量有顯著差異，導(dǎo)致污染水平發(fā)生明顯變化。同時，隨著分位數(shù)的增大，各項污染物濃度差幅度有逐漸擴大的特征，以中心城區(qū)PM2.5十分位濃度為例，從10%～90%分位，依次濃度下降11、23、41、61、69、94、114、151、167 μg/m3。隨著濃度的增加，相應(yīng)的氣象條件也逐漸轉(zhuǎn)差，而降幅的擴大反映了由于污染源排放規(guī)模下降，污染物的積累減緩，濃度的增加相應(yīng)的也較為緩慢，反映在控制期的百分位數(shù)濃度曲線即表現(xiàn)為增長較平緩，導(dǎo)致控制期與無控制期的濃度差距加大。這種特征也啟示，污染源排放削減和濃度下降之間并非簡單的線性關(guān)系，當污染源排放規(guī)模大幅下降時，會獲得更多的環(huán)境改善效益。

2.3 APEC期間污染控制期與無控制期日變化比較分析

污染物的日變化和污染源排放的特點具有緊密的聯(lián)系，北京市秋冬季顆粒物主要為雙峰特征，其中以傍晚至入夜的污染高峰為全天最高[13]，通過日夜變化特征的變化分析APEC污染控制的影響。利用2014年10月16日—11月30日期間北京空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的小時濃度數(shù)據(jù)，按照與上節(jié)同樣的統(tǒng)計口徑，重點考察中心城區(qū)、交通站NO2、NOx、PM10、PM2.5污染物在APEC控制期和無控制期的日變化特征，見圖4。

圖4 2014年APEC控制期與無控制期污染物濃度日變化曲線

APEC期間日變化規(guī)律與無控制期最顯著的差別是濃度水平，控制期各項污染物的濃度水平均明顯下降，各時次平均濃度水平均明顯低于無控制期，首先反映了污染源排放大規(guī)模下降導(dǎo)致的污染物濃度明顯下降。

從總體日變化特征分析，控制期與無控制期以傍晚到入夜的峰值為主，具有持續(xù)時間長，濃度水平高的特征，上午存在一個峰值較低，持續(xù)時間較短的污染次高峰，與上班交通污染排放集中有直接關(guān)系。交通污染高峰反映最明顯的是NO2、NOx，在上午09:00和晚19:00都存在較明顯的污染高峰，其中NOx在上午還形成全天的污染最高峰。

PM10在污染控制期也存在夜間的污染高峰，但由于處于低濃度水平，上升、下降均較為平緩，且上午僅存在微弱的峰值，濃度低、時間短。PM2.5在控制期間的日變化與PM10類似，但上午基本不存在峰值，下午到入夜?jié)舛仍黾痈鼮槠骄彙M10在上午的弱峰值可能受到上午交通高峰造成的道路交通揚塵的影響。

顆粒物中PM2.5、PM10日變化的總體特征表現(xiàn)為積累晚、積累慢、峰值濃度低的特點，使空氣質(zhì)量得到明顯的改善。PM2.5在上午交通污染高峰基本消失，說明機動車限行導(dǎo)致交通流量下降，道路更為暢通，有效降低了機動車尾氣排放對空氣質(zhì)量的影響。

3 APEC期間空氣質(zhì)量改善的空間特征分析

不同時間統(tǒng)計口徑的同比分析均表明，APEC期間各項污染物濃度較大幅度下降，空氣質(zhì)量明顯改善。由于各項污染控制措施在不同區(qū)域的環(huán)境改善效果有所不同，故對APEC期間空氣質(zhì)量改善的空間特征進行分析。

計算2014年11月1—12日北京市空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)站點的各項污染物平均濃度，并與2011—2013年11月1—12日各項污染物的站點平均濃度進行同比分析。圖5、圖6分別為PM2.5、PM10、NOx、SO2污染物的空間改善情況分析，每圖分別由APEC期間平均濃度分布、前3年APEC同期平均濃度分布、濃度降幅分布、濃度下降百分比分布組成。

圖5 APEC期間PM2.5、PM10濃度改善的空間特征分析

圖6 APEC期間NOx、SO2濃度改善的空間特征分析

3.1 PM2.5、PM10空間改善分析

由于北京市PM2.5、PM10呈現(xiàn)南高北低的空間分布特征[14-15]，故分析APEC期間控制措施對污染物空間分布結(jié)構(gòu)的影響。圖5給出了PM2.5、PM10的空間分布特征?？傮w而言，APEC控制期，北京地區(qū)PM2.5仍維持南高北低的空間分布特征，但總體水平有明顯的下降，表現(xiàn)為APEC控制期區(qū)域最高濃度基本在75 μg/m3以下，而前3年同期最高濃度則超過100 μg/m3。從PM2.5改善的空間結(jié)構(gòu)分析，濃度下降幅度和百分比最大的區(qū)域為中心城區(qū)、懷柔地區(qū)，這與該區(qū)域為APEC保障的重點地區(qū)且控制措施最集中、力度最大有關(guān)。由于單雙號限行在中心城區(qū)的污染作用最明顯，中心城區(qū)的污染明顯下降也說明機動車污染對PM2.5影響較大，控制機動車可以減少機動車的一次排放。另外，由于機動車數(shù)量的減少，平均車速增加，中心城區(qū)擁堵狀況較大緩解，有效降低交通道路揚塵污染，這從污染物日變化中PM10、PM2.5僅存在很弱的上午污染高峰也可得到印證。南部的房山、大興、通州改善幅度小于中心城區(qū)，這與南部地區(qū)基礎(chǔ)污染水平較高，同等濃度降幅條件時下降百分比較小有一定關(guān)系。北部的延慶、懷柔、密云地區(qū)下降百分比低于中心城區(qū)，但高于南部地區(qū)。

值得注意的是，全市濃度下降百分比最大的是西部海拔超過1 000 m的百花山監(jiān)測站，由于該站點海拔較高，受城市的污染源排放影響較小，在一定程度上反映了區(qū)域污染水平的變化。APEC期間，百花山PM2.5的平均濃度從前3年平均的35 μg/m3降至14 μg/m3，濃度下降超過50%，由于PM2.5污染具有區(qū)域性特征，該站點濃度的下降也說明區(qū)域濃度水平的明顯下降。

PM10改善的空間特征總體與PM2.5較相似。中心城區(qū)和北部地區(qū)PM10下降最明顯，而南部的房山、大興及東部的通州下降幅度較小。單雙號限行導(dǎo)致的道路交通揚塵減少、施工工地揚塵減少，對PM10的改善效果明顯。中心城區(qū)存在明顯的濃度下降中心，說明PM10具有受局地源影響較大的特征，百花山站PM10的下降幅度明顯小于PM2.5，也說明粗顆粒受本地源的影響更大。濃度下降中心有從中心城區(qū)向西南方向延伸的特征，這與西南部高速路網(wǎng)密集，單雙號限行效果較明顯，西南部燃煤污染、工業(yè)污染、揚塵污染得到控制，有效降低了西南部的高污染中心。

3.2 氣態(tài)污染物NOx、SO2空間改善分析

圖6給出了NOx、SO2的空間分布特征。與機動車污染具有緊密聯(lián)系的NOx濃度變化特征顯著，主要是NOx的高濃度范圍大幅縮小，濃度水平明顯下降，西北方向沿八達嶺高速方向的NOx高污染帶消失。從濃度的下降空間分布分析，中心城區(qū)分別沿西南、西北方向延伸，出現(xiàn)兩個明顯的濃度下降帶，這與保障措施的單雙號限行，貨運交通、施工車輛減少導(dǎo)致的減排有明顯的關(guān)系。具體到下降百分比，南部、西部、北部降幅最大，而中心城區(qū)由于機動車仍較集中，NOx的下降百分比相對較低。NO2的空間分布特征與NOx相似(圖略)。

SO2濃度降幅最突出的特征是改善情況為南高北低，即南部地區(qū)濃度下降幅度大，下降百分比大，而北部地區(qū)濃度下降幅度減小，下降百分比小，具有較明顯的南北梯度特征。從區(qū)域燃煤消耗情況分析，北京通過持續(xù)不斷的燃煤污染控制措施，燃煤消耗量已經(jīng)遠低于河北和天津地區(qū)。APEC期間，區(qū)域污染控制很重要的控制措施，即工業(yè)燃煤、電廠燃煤的污染控制，體現(xiàn)在北京地區(qū)SO2的改善狀況，就是南部改善較北部更明顯，與燃煤污染控制的空間特征一致，也顯示了區(qū)域污染對空氣質(zhì)量改善的明顯效果。

4 結(jié)論與討論

4.1 分析結(jié)論

1)空氣質(zhì)量級別和污染物濃度分析均表明，APEC期間，北京和周邊區(qū)域污染控制措施的實施取得了明顯的環(huán)境改善效果，保障了APEC期間北京具有良好的空氣質(zhì)量。APEC期間，北京1級優(yōu)4 d，2級良7 d，3級輕度污染1 d，無4級中度污染以上污染日發(fā)生，空氣污染級別明顯低于歷史同期。APEC期間6項污染物SO2、CO、NO2、NOx、PM10、PM2.5的平均濃度，與上年同比、與近3年同比、與近5年同比3種統(tǒng)計口徑進行比較，污染物濃度均一致呈明顯下降現(xiàn)象，SO2、CO、NO2、NOx、PM10、PM2.5的變化幅度百分比范圍分別為-56.5%～-63.4%、-34.8%～-54.5%、-25.2%～-31.2%、-29.6%～-45.1%、-35.3%～-45.1%、-44.3%～-54.7%，6項污染物的平均下降幅度在-38%～-49%，下降幅度大，空氣質(zhì)量改善顯著。

2)利用SO2、CO、NO2、NOx、PM10、PM2.5污染物的小時濃度百分位數(shù)分析2014年APEC污染控制期和非控制期的差異。分析表明，同樣統(tǒng)計口徑的2012—2013年APEC同期污染物百分位數(shù)分布有所差別，但維持相似的分布特征，而2014年由于APEC保障措施的實施，污染控制期和無污染控制期污染物濃度百分位數(shù)分布發(fā)生顯著變化：一是控制期濃度水平顯著低于無控制期，控制期各項污染物、各區(qū)域、各百分位數(shù)均明顯低于無控制期且降幅大，與歷史同比分析的結(jié)論一致；二是PM2.5在南部地區(qū)下降幅度最大，中心城區(qū)和交通站次之，北部地區(qū)下降最小，導(dǎo)致控制期北京地區(qū)南高北低的梯度減弱，污染水平有相對均勻化的特征；三是各項污染物積累速度減緩，低濃度持續(xù)時間較長，在低百分位數(shù)階段，控制期濃度水平已經(jīng)出現(xiàn)與無控制期明顯分離的特征，表明在氣象條件較為有利時期，由于控制措施導(dǎo)致的污染物排放量大幅下降，污染水平處于更低水平；同時，隨著分位數(shù)的增大，各項污染物濃度差幅度還存在逐漸擴大的特征，說明污染源減排有效降低了污染物的積累速度，在不利氣象條件下改善幅度更大。

3)不同污染物的改善在空間結(jié)構(gòu)方面具有鮮明的特征，反映了不同污染控制措施的作用和影響。①APEC期間PM2.5濃度下降幅度和百分比最大的區(qū)域為中心城區(qū)、懷柔地區(qū)，這與該區(qū)域為APEC保障的重點地區(qū)，控制措施最集中、力度最大有關(guān)；同時也說明機動車污染對PM2.5影響較大，機動車污染控制在減少機動車數(shù)量的同時也使交通路網(wǎng)運行更順暢，減少了一次污染排放和交通道路揚塵污染；而高海拔監(jiān)測站百花山PM2.5濃度水平的顯著下降反映了細顆粒物區(qū)域性污染的特點，以及區(qū)域污染控制的明顯環(huán)境改善效果。②PM10改善的空間特征反映了其受局地源影響較大的特點，在中心城區(qū)、北部地區(qū)下降最明顯，這與道路交通揚塵減少、施工工地揚塵減少有關(guān)。③與機動車污染具有緊密聯(lián)系的NOx濃度空間分布特征變化顯著，主要是高濃度范圍大幅縮小，濃度水平明顯下降，同時中心城區(qū)-西南方向延伸、中心城區(qū)-西北方向出現(xiàn)兩個明顯的濃度下降帶，西北方向的高污染帶基本消失，反映了單雙號限行、貨運交通、施工車輛減少的環(huán)境影響效果。④SO2濃度降幅最突出的特征是南高北低，即南部地區(qū)濃度下降幅度大，下降百分比大，而北部地區(qū)濃度下降幅度減小，下降百分比小，這與京津冀區(qū)域燃煤污染排放的空間分布特征及其控制的環(huán)境改善效果是一致的。

4.2 結(jié)論與建議

北京的空氣污染水平受到污染源排放、氣象條件、周邊區(qū)域污染傳輸以及復(fù)雜的大氣物理化學(xué)機理等因素的影響，在評估污染控制措施的環(huán)境效果時，往往難以準確識別不同的因素在空氣質(zhì)量改善中各自發(fā)揮的作用，具體到重大活動保障的環(huán)境改善效果評估，一般需要對氣象條件的影響進行有效剔除，以識別不同的污染控制措施對空氣質(zhì)量改善的效果，定性層面的分析判斷和利用模型的定量分析判斷需要緊密結(jié)合，才能準確的對控制措施的環(huán)境效果給出相對全面、準確、客觀的評估和建議。

1)應(yīng)基于環(huán)境監(jiān)測大數(shù)據(jù)及其分析方法，對保障活動期間的空氣污染水平、污染特征、污染規(guī)律進行多角度、多側(cè)面的系統(tǒng)性分析，包括歷史同期、保障前期和后期、污染控制期和無控制期等不同時間比較口徑、不同性質(zhì)站點、不同區(qū)域、不同污染物，通過比較分析識別控制期污染水平、污染特征所發(fā)生的變化，并建立這種變化與污染源控制因素之間的聯(lián)系，從而定性或半定量的掌握不同的污染控制措施在環(huán)境改善中發(fā)揮的作用。此外，需要不斷研發(fā)新的基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的評估技術(shù)和方法，并不斷完善，如大樣本分析方法，污染源、氣象、區(qū)域污染傳輸?shù)炔煌绊懸蛩氐姆蛛x和識別技術(shù)等。

2)應(yīng)充分重視顆粒物組分分析在控制措施評估中的作用，由于顆粒物組分分析可獲取幾十種組分數(shù)據(jù)，而不同的組分對不同的污染源有良好的區(qū)分作用，可有效證明某些控制措施的有效性，應(yīng)在保障措施制定階段的監(jiān)測方案中既充分考慮組分監(jiān)測，同時又應(yīng)克服組分數(shù)據(jù)時間分辨率較低、站點數(shù)量較少的問題。

3)由于空氣污染的復(fù)雜性，控制措施的環(huán)境效果評估的確需要多方法、多角度、多層次的全面系統(tǒng)評估，才能較準確客觀的評估措施的環(huán)境效果。APEC保障的環(huán)境改善效果評估分析表明，污染控制措施在APEC期間的空氣質(zhì)量改善中起到了主導(dǎo)作用，APEC期間的保障措施對于即將舉行的世界田聯(lián)錦標賽、抗戰(zhàn)勝利70周年大閱兵也行之有效。另外，APEC空氣質(zhì)量保障措施成功經(jīng)驗的總結(jié)對于完善常規(guī)的污染控制措施，提高污染治理的水平也具有非常積極的借鑒意義，可更好的促進北京及區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量的改善。

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Research on Improvement Effects of Assurance Measures on Ambient Air Quality During APEC Based on Environmental Monitoring Data

SUN Feng，ZHANG Dawei，DONG Xin，SUN Ruiwen，LIU Baoxian，XU Wenshuai，CHENG Nianliang，WANG Zhanshan

Beijing Municipal Environmental Monitoring Centre, Beijing 100048, China

Based on brief overview of air quality status during APEC, The variation features of air quality are analyzed in various aspects, including year-on-year analysis of pollutants concentration, analysis on percentage distribution and changing characteristics of hourly pollutants concentrations on different sites in different regions, analysis on changing features of daily pollutants concentrations, variation distribution of air quality improvement effects, and so on. Through these analysis, the impacts on pollution levels and features influenced by different control measures during APEC could be investigated, and major impact factors of air quality and contributions of various control measures in terms of improving air quality are assessed quantitatively and qualitatively via methods of chemical composition analysis and models establishment. The study shows that in the period of APEC, air quality improved substantially and almost fell in the classifications of excellent and good with great drop of pollutants concentrations; percentage distribution of hourly concentrations of all pollutants between control period of APEC and non control periods are extremely different; low daily pollutants concentration levels last longer and increased more slowly.Key words:air quality guarantee of APEC；pollution features；pollution control;improvement effects；assessment of control measures

2015-11-26;

2015-12-15

孫 峰(1973-)，男，山西洪洞人，碩士，教授級高級工程師。

張大偉

X820.2

A

1002-6002(2016)03- 0001- 12

10.19316/j.issn.1002-6002.2016.03.01