打贏“哈長(zhǎng)城市群”藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)

第第頁(yè)打贏“哈長(zhǎng)城市群”藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)自2023年10月吉林長(zhǎng)春等東北主要城市PM2.5“爆表”的新聞報(bào)道以來(lái)，秋冬季重度大氣污染便成為哈長(zhǎng)城市群（哈爾濱—長(zhǎng)春城市群）地區(qū)每年如期而至的“回頭客”。

從2023年秋季開(kāi)始，哈長(zhǎng)地區(qū)的空氣質(zhì)量得到了明顯改善；今年10月以來(lái)，這里的空氣質(zhì)量?jī)?yōu)、良天數(shù)比例高達(dá)98%。這場(chǎng)藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)終于取得初步成效，但在中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所（以下簡(jiǎn)稱東北地理所）研究員修艾君看來(lái)，這是一場(chǎng)持久戰(zhàn)。

“大氣污染必須得管，可工業(yè)和農(nóng)業(yè)又不能停，需要找到一個(gè)既‘準(zhǔn)’又‘狠’的解決方案?！毙薨f(shuō)。

2023年，經(jīng)科技部批準(zhǔn)，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“東北哈爾濱—長(zhǎng)春城市群大氣污染聯(lián)防聯(lián)控技術(shù)集成與應(yīng)用示范”項(xiàng)目正式立項(xiàng)。項(xiàng)目由東北地理所牽頭，修艾君擔(dān)任首席科學(xué)家，全國(guó)10家優(yōu)勢(shì)單位聯(lián)合試圖從“立體監(jiān)測(cè)—預(yù)報(bào)預(yù)警—聯(lián)防聯(lián)控”出發(fā)，提出治理哈長(zhǎng)城市群大氣污染的整體技術(shù)解決方案，為地方政府打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)提供理論和技術(shù)支持。

項(xiàng)目組進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)。

燒出來(lái)的重污染

哈長(zhǎng)城市群作為國(guó)務(wù)院批復(fù)的九大區(qū)域性城市群中最北部的一個(gè)，包含哈爾濱、長(zhǎng)春等重要工業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基地。近年來(lái)，該地區(qū)秋冬季重度大氣污染頻發(fā)，重污染天數(shù)比例最高可超過(guò)25%，通常持續(xù)3~7天，污染區(qū)域涵蓋整個(gè)松嫩平原。頻繁發(fā)生的重污染成為掣肘該區(qū)可持續(xù)發(fā)展乃至東北振興的重要難題，已然是管理部門(mén)的“心頭之患”。

“大氣污染管控必須在明確污染成因的基礎(chǔ)上開(kāi)展。”修艾君向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》介紹，過(guò)去，哈長(zhǎng)城市群大氣污染的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究相對(duì)不足，致使重污染過(guò)程的機(jī)制并不明確。

“聯(lián)防聯(lián)控只有在科學(xué)性的前提下才能有力度、有效果。因此在行動(dòng)前，必須明確污染的機(jī)制原理?！毙薨f(shuō)。

項(xiàng)目在國(guó)控空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)在哈長(zhǎng)城市群的城郊和農(nóng)村建立了空氣質(zhì)量立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)，包括大氣污染物在線監(jiān)測(cè)、理化檢測(cè)、激光雷達(dá)、衛(wèi)星遙感等。同時(shí)，結(jié)合大量實(shí)地調(diào)研，科研人員明確了秋冬季大氣重度污染的主要來(lái)源是農(nóng)作物秸稈集中露天焚燒和供暖燃煤燃燒。

項(xiàng)目組采用源解析和敏感性數(shù)值模擬定量分析發(fā)現(xiàn)，2023年以前，秸稈露天焚燒對(duì)哈長(zhǎng)城市群區(qū)域重度污染期間的貢獻(xiàn)率高達(dá)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(duì)PM2.5濃度的貢獻(xiàn)率也高達(dá)40%?！毙薨龔?qiáng)調(diào)，如果遇靜風(fēng)、高濕等不利氣象條件，或與其他污染源（如揚(yáng)塵等）相互疊加，污染程度就會(huì)顯著增加。

▲科研人員進(jìn)行地面驗(yàn)證，獲得火的實(shí)際觀測(cè)貢獻(xiàn)值。

“定制”預(yù)報(bào)預(yù)警

空氣污染模式預(yù)報(bào)預(yù)警是區(qū)域性大氣污染防控的重要手段之一，但模式系統(tǒng)要想高效發(fā)揮作用，也要“因地制宜”。因此，實(shí)現(xiàn)空氣污染預(yù)報(bào)預(yù)警需要一套符合東北地區(qū)特點(diǎn)（低溫多雪）的模式系統(tǒng)和精細(xì)化排放清單。

為了與吉林、黑龍江兩省空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接與升級(jí)，項(xiàng)目組在省級(jí)區(qū)域尺度選取了3個(gè)國(guó)際主流空氣質(zhì)量模型，并采用歐盟空氣質(zhì)量法規(guī)化模型構(gòu)建了一套高精度預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)，空間降低尺度至1公里，依次開(kāi)展地級(jí)市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)。與此同時(shí)，項(xiàng)目組還對(duì)模式中的關(guān)鍵理化參數(shù)等方案進(jìn)行了甄選優(yōu)化，同時(shí)構(gòu)建了重點(diǎn)污染源的高分辨率排放清單。

修艾君表示，針對(duì)主要人為排放源，我國(guó)各地相繼開(kāi)展了排放清單研究工作，但是東北地區(qū)排放清單編制相對(duì)落后，尚不能滿足本地區(qū)大氣污染治理的需求。

“排放清單既是影響預(yù)報(bào)結(jié)果優(yōu)劣的關(guān)鍵因素之一，又能依據(jù)它對(duì)目標(biāo)區(qū)域污染物進(jìn)行準(zhǔn)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?！表?xiàng)目課題負(fù)責(zé)人之一、東北地理所青年研究員陳衛(wèi)衛(wèi)告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

例如，東北冬季比南方冷，機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放量在冷啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中會(huì)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(qū)，且區(qū)域間使用煤炭的品種不同，如農(nóng)村地區(qū)多使用較便宜的散煤，不同品種煤炭的排放量差異很大?！斑@便是具有‘東北特色’的排放源?！标愋l(wèi)衛(wèi)說(shuō)。

為此，項(xiàng)目組一方面測(cè)定了本地化的排放因子，另一方面通過(guò)大量實(shí)測(cè)和調(diào)研工作，獲得了包括燃煤、機(jī)動(dòng)車(chē)、秸稈焚燒、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、餐飲、煙花爆竹、道路揚(yáng)塵等多種污染源的哈長(zhǎng)城市群本地化高精度排放清單。

▲科研人員監(jiān)測(cè)顆粒物中無(wú)機(jī)與有機(jī)離子。

瞄得準(zhǔn)打得狠

在精準(zhǔn)的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)的支持下，項(xiàng)目組進(jìn)行了大量情景模擬。例如，為降低空氣污染排放，采取哪些聯(lián)防聯(lián)控措施、每項(xiàng)措施能減排多少、相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損耗是多少等，從而為管理部門(mén)預(yù)報(bào)預(yù)警和聯(lián)防聯(lián)控提供科技支撐。

針對(duì)秸稈焚燒管控問(wèn)題，項(xiàng)目組通過(guò)模式分析，建議相關(guān)職能部門(mén)分別在吉林省和黑龍江省執(zhí)行不同的秸稈焚燒管控方案，包含劃定各地區(qū)的秸稈禁燒區(qū)和限燒區(qū)（吉林省），以及指定時(shí)段全面禁燒區(qū)（黑龍江?。?。

修艾君解釋，秸稈禁燒區(qū)內(nèi)要力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)“零火點(diǎn)”；秸稈限燒區(qū)根據(jù)氣象條件、秸稈焚燒排放量和區(qū)域?qū)崟r(shí)空氣質(zhì)量等因素，進(jìn)行科學(xué)有序焚燒，定量評(píng)估秸稈管控的有效性，兼顧平衡大氣污染和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系。

此外，針對(duì)鋼鐵、焦化、鑄造、水泥等不同行業(yè)的污染特點(diǎn)，項(xiàng)目組協(xié)助相關(guān)部門(mén)分別做出應(yīng)急減排方案，并突出重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)時(shí)段和重點(diǎn)領(lǐng)域，參與編制落實(shí)打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案。接下來(lái)，項(xiàng)目組將開(kāi)展不同行業(yè)大氣污染物排放量估算及重污染天氣減排量估算，并通過(guò)不同情景模擬，為管理者提供更多的減排管控方案。

“我們采取了‘區(qū)域—地級(jí)’預(yù)報(bào)預(yù)警雙層并行模式，不僅注重區(qū)域尺度模式的優(yōu)化，開(kāi)發(fā)的地級(jí)市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)也進(jìn)一步提升了模擬預(yù)報(bào)的空間精度和管控的機(jī)動(dòng)響應(yīng)能力。”東北地理所副研究員張學(xué)磊告訴《中國(guó)科學(xué)