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2008年北京奥运会期间的空气质量
摘要:为了2008年奥运会中国正在采取重大举措来改善北京的空气质量。然而,北京的细颗粒物和臭氧浓度在夏季大部分时间超过标准值。根据美国环保署Model-3 / CMAQ模型模拟,估计在北京地区奥运会场地高臭氧事件期间,平均PM2.5约为34%,臭氧含量为35-60%可归因于周边地区的区域传输。邻近的河北,山东省和天津市都对北京的空气质量产生了重大影响。在来自南方的持续气流中,来自河北省的区域传输的污染物占北京PM2.5浓度的50-70%和臭氧的20-30%。仅控制北京的当地的污染排放将不足以实现为北京奥运会设定的空气质量目标。所以迫切需要进行区域空气质量管理研究和新的排放控制策略,以确保达到2008年的空气质量目标。
关键词: 北京; 区域空气质量; 奥运会; PM2.5;臭氧
1简介
北京将于2008年8月8日至24日举办第29届奥林匹克夏季奥运会。这对中国来说是一个至关重要的事件,并且中国正在采取严厉举措以确保其取得圆满成功。中国国内外都在关注运动员和参赛者在奥运会期间的空气质量问题。中国希望可以保证为所有人提供健康和愉快的体验。然而,北京夏季的空气污染水平可能很高。20世纪90年代末和21世纪初期,中国的空气质量得到了显着改善(Hao和Wang,2005),但随着经济的快速增长和交通系统的不断扩大,过去几年中一些成果已经失去。
北京和各国政府正在引入许多新的污染控制措施,旨在减少北京的地方排放,这是北京奥组委(2004年)的要求。毫无疑问,到2008年8月,当地的空气污染源将比现在少得多。 然而,令人担忧的是,北京的大部分空气污染来源于区域传输,而不是由当地来源造成的。 因此,仅在北京实施的控制措施可能不会将环境污染物浓度降低到可接受的水平。本研究的目的是研究北京以外的来源在夏季北京空气污染水平中的占比。我们考虑了两个最重要的区域和城市空气污染物:细颗粒物和臭氧。我们研究了邻近省份的对北京的污染传输,并提出了解决区域空气污染问题的优先事项。
图1 北京及周边地区地图,半径为4公里
图1显示了北京和天津市的位置,其中北京(人口1150万)和天津(930万)(中国国家统计局(NBS),2004)。它们周围是三个大省-河北、山东和山西(人口稠密,城市化和工业化)。图1还显示了石家庄(910万),青岛(720万),济南(580万),太原(330万)四个大型城市中心,这些城市有着数百个典型的工业工厂,都是燃煤型城市。距离北京不足千里。在这些地区,固定污染源和车辆的排放控制不像北京那样严格,排放量很高。农村生物质燃烧也被认为是北京细颗粒物浓度较高的重要因素(Duan et al,2004)。来自邻近省份的这些污染来源以及更远的来源地区的颗粒物排放在盛行风的运输过程中发生化学反应,形成遍及整个地区的二次污染,并增加了北京的局部污染(Han et al。,2005; Hatakeyama et al,2005; Luo等,2000; Mauzerall等,2000)。春季的偶发性沙尘暴也有助于北京的颗粒污染物负荷增加(Dillner等,2006; Xie等,2005)。
细颗粒物,本文中指PM2.5(平均直径为2.5 mm)或PM10(直径为10mm),可以直接从发电厂,机动车辆,工业设施和其他来源排放进入大气。 它也可以由大气中主要气态物质的反应光化学形成,例如硫酸铵,硝酸铵和由二氧化硫,氮氧化物(NOx),还有挥发性有机化合物(VOC)和二氧化碳之间的反应形成的二次有机气溶胶。 氨(Lun等,2003; Tang等,2005; Zhang等,2000)。 在夏季,高温和高湿度促进臭氧的光化学形成(Xiao和Zhu,2003),加热岛效应加剧了这一反应(Lin和Yu,2005)。细颗粒物和臭氧被认为是当今美国以及世界上大多数大型都市最严重的空气污染物。在奥运会期间降低这两种污染物的浓度势在必行。
2背景介绍
1997年,美国环境保护署(US EPA)修订了为保护公众健康和环境而建立的国家环境空气质量标准(NAAQS)。修订后的细颗粒物标准包括15mg/m3的年平均PM2.5标准和65mg/m3的日平均PM2.5标准,以及50mg/m3的年PM10标准和150mg/m3的日平均PM10标准(美国环境保护局(US EPA) ),1997a)。中国还有细颗粒物的环境空气质量标准,于1996年编纂,按三个等级分类。中国日均PM10标准为50mg/m3(一级),150mg/m3(二级)和250mg/m3(三级)(中国国家环境保护总局(SEPA),1996; Hao和Wang,2005)。中国的PM10年度标准为40mg/m3(I级),100mg/m3(II级)和150mg/m3(III级)。二级标准适用于北京等城市地区。因此,北京的日平均PM10标准与美国相同。目前中国没有PM2.5的标准。
在过去的五年中,北京的细颗粒物测量结果有很多(见表1)。这些研究发现夏季平均日PM10浓度范围为94至251mg/m3(Bergin等,2001; Chan等,2005)。2003年8月在中国气象科学研究院(CAMS)的南方观测基地(SB)测量的最大值为368mg/m3(Chan等,2005)。 因此,近年来北京PM10的平均浓度经常超过美国NAAQS和中国的二级标准。甚至有时超过了三级标准250mg/m3。与美国NAAQS值65mg/m3相比,北京的每日PM2.5浓度非常高。 最近研究中日平均PM2.5浓度范围为91至169mg/m3(Bergin等,2001; Chan等,2005)。
许多研究(Dan et al,2004; He et al,2001,2004; Sun et al,2004; Wang et al,2005; Xu et al。,2005; Zheng et al,2005)每周测量一次来分析细颗粒物的平均浓度的季节性变化,夏季测量是近期空气质量的特别有用的指标。夏季PM10浓度测量值的平均值为150至172mg/m3(Sun等,2004)。 对于PM2.5,在各种研究中,每日测量浓度的平均值范围为75至145mg/m3。可以得出结论,近年来夏季PM10和PM2.5浓度一直高于健康水平。世界卫生组织(WHO)尚未发布可接受的细颗粒物浓度指南,认为对健康影响研究不推荐设定低于浓度无害的阈值; 也就是说,即使在非常低的浓度下,细颗粒物也被认为是有害的(WHO,2006)。
表1 北京细颗粒浓度测量总结
Measurement intervals |
PM10 concentration (mgm3) |
PM2.5 concentration (mgm3) |
Monitoring site(s) Time period of Reference measurements |
||
Hourly |
(4.5–374) |
89 (2.9–300) |
IP (urban) 8/2003 Chan et al. (2005) |
||
Daily |
167 (52–272) |
91 (30–159) |
CM (urban) |
||
251 (177–368) |
114 (84–163) |
SB (suburban) |
|||
94 (3.5–179) |
169 (19–368) |
IP, CM, SB (urban/ suburban) |
|||
192 |
136 |
PU (suburban) 6/1999 Bergin et al. (2001) |
|||
150 |
65 |
US National Ambient Air Quality Standards (US EPA, 1997a) |
|||
50, 150, 250 |
China Ambient Air Quality Standards (Grade I, Grade II, Grade III) (China SEPA, 1996) |
||||
Weekly |
(37–357) |
TU, CG (urban) |
7/1999–9/2000 |
He et al. (2001) |
|
Monthly |
99 |
DS, PU, AP, YL, MT (urb/sub) |
7/2000 |
Zheng et al. (2005) |
|
112 |
33 |
BN (urban) |
7/2002 |
Xu et al. (2005) |
|
Seasonal (summer) |
93 |
BN, CS, YH, MY, PG (urb/sub) |
Summer 2001–2003 |
Wang et al. (2005) |
|
76 |
CG (urban) |
Summer 2000 |
He et al. (2001) |
||
145 |
BJ (urban) |
7/2002–8/2002 |
He et al. (2004) |
||
104 |
BN (urban) |
7/2001–8/2001 |
Dan et al. (2004) |
||
122 |
PG (rural) |
||||
91 |
BN, CS, YH (urban) |
6/2002–7/2002 |
|||
172 (24–462) |
77 (16–216) |
BN (urban) |
Summer 2002–2003 |
Sun et al. (2004) |
|
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