哪个城市空气好? 北大报告破解京津沪等百城数据

自2013空气治理元年起

为了摆脱“雾霾蓝”的笼罩

中国已奋战八个年头

与此同时有一群人

透过数据之眼

连续八年解读空气变化

从“2+26”城市

到汾渭平原

再到苏皖鲁豫、长三角……

哪个城市的改善最大?

哪个城市的蓝天最多?

蓝天又是否代表着好的空气状况?

698个国控监测站

数亿条数据

“3+99”个城市

涵盖全国超过40%的人口

第九份《空气质量评估报告》

再次为我们解读真正的蓝天

 

北京大学陈松蹊教授团队第九份《空气质量评估报告》近日出炉,通过对污染物进行气象调整,客观评估了分布于 “八省三市”的102个城市近9年来六种常规空气污染物(PM2.5,PM10,二氧化硫,一氧化碳,二氧化氮,臭氧)的污染情况,分析其中可能存在的问题。今天,我们摘选报告的主要内容,用数据为大家解读真实的空气质量变化。

 

(图)2013年至今出台的部分大气污染防治政策

 

报告关键词:

n 采用生态环境部分布于八省三市(即河北、河南、山东、山西、陕西、安徽、江苏全部地级市和内蒙古四市以及北京、天津、上海三市)全部“3+99”城市的698个国控监测站点,研究区域涵盖全国40%的人口。

n 选取数据时段为2013年3月到2022年2月部分城市从开始监测的时刻算起。

n 分析六种空气常规污染物:PM2.5、PM10、二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)和臭氧(O3)。

 

对污染物浓度进行气象调整,剔除气象因素的影响。

 

一、大气治污,八年成绩喜忧参半

“有一个好消息,一个坏消息,你先听哪个?”生活中,我们经常面对这个问题;在这份报告中,空气污染治理的成绩亦是让人半喜半忧。比如,PM2.5污染下降明显,但与此同时PM10-2.5(指漂浮在空气中粒径大于2.5微米、小于等于10微米的可吸入颗粒物)的浓度仍然居高不下;二氧化氮治理效果显著,成为一大亮点,而臭氧虽然总算在主场的春夏季出现下降,却在客场的冬季出现明显增长……

PM2.5污染继续改善:经过八年治理,八省三市PM2.5污染已有明显改善。与2015年相比,北京改善最为显著,PM2.5累计降幅达58.3%;上海、河北、山东和天津改善次之,分别下降46.3%∼44.6%;河南、江苏累计下降39.8%、39.2%;安徽、陕西、山西和内蒙四市(即呼和浩特、包头、鄂尔多斯、乌兰察布,下同)改善最低,累计下降29.5%∼22.5%。与2020年相比,2021年北京和天津改善最为显著,年均浓度分别下降了10.2(24.4%)和8.9(17.8%)微克/立方米;陕西和山东次之,年均浓度分别下降4.9(10.7%)和4.8(9.7%)微克/立方米;其余省市在年均浓度上也有一定改善。2021年PM2.5的下降一方面得利于自2014年开始的煤改气、散煤治理、燃煤超低排放和节能改造等举措,也由于经济防缓的影响,华北城市2021季节年PM2.5的下降也得益于冬奥期间管控措施的影响。

二氧化硫成治理最大亮点,一氧化碳亦显著:各省市近些年逐渐推行燃煤综合治理和排放改造举措,得益于此,八省三市二氧化硫浓度近八年稳步显著下降,河北、河南、山东、山西较2015年降低75.4%∼72.7%;陕西、安徽、江苏和内蒙四市则分别下降56.5%、63.8%、69.6%和47%;北京、天津和上海较2015年分别下降69.6%∼65.4%。截至2021年,北京在八省三市中二氧化硫浓度最低,年均3.5微克/立方米,比第二低的上海低2.3微克/立方米。区域性二氧化硫的显著下降是八省三市自2013年大气污染治理的最大亮点,也是区域范围颗粒物浓度显著下降的主要推手。

 

一氧化碳的下降幅度低于二氧化硫,但同样显著。相比2015年,河北、河南、山东、山西和陕西降低48.7%∼43.6%;安徽、江苏和内蒙四市则下降30.1%∼20.2%;北京、天津和上海较2015年分别下降47.9%、33.8%和20.7%。相比2020年,八省三市一氧化碳浓度仍有改善,全年平均浓度下降幅度在0.02∼0.15毫克/立方米之间,其中河北、山西和北京降幅超过10%,分别为16.3%、10.5%和10.1%,其他省市降幅则在10%以内。截至2021年,八省三市一氧化碳年均浓度均已降至1毫克/立方米以下,北京年均浓度已降至0.62毫克/立方米。

 

 

二氧化氮首现整体好转:2021年,八省三市二氧化氮浓度首次发生一致性改善,其中河南、河北和陕西改善最为显著,年均浓度下降5.9∼5.1微克/立方米(降幅16.7%∼13.1%);山西、安徽、山东改善4.1∼3.8微克/立方米(降幅11.7%∼10.4%);天津、江苏和内蒙四市下降3.5-1.7微克/立方米(7.8%∼5.5%);北京和上海只降低1.5(4.4%)和0.4(1%)微克/立方米。

 

PM10−2.5降幅不明显:相较于2015年,“3+99”城市中有18个城市PM10−2.5年均浓度上升,PM10−2.5平均浓度的六年累计降幅只有12微克/立方米(25.1%),远低于PM2.5(37.4%)的降幅。相较于2020年,在去除春季沙尘天气时段后,“3+99”城市中仍有18个城市PM10−2.5年均浓度上升。科学研究表明,大气颗粒物浓度增加与居民总死亡率、心血管和呼吸道疾病死亡存在统计学相关性,可吸入颗粒物PM10−2.5对呼吸道疾病患者,尤其是哮喘、慢性支气管炎和肺气肿患者(慢阻肺)不利,可导致急性发作而危及生命。

臭氧趋势出现季节分化:臭氧浓度在经历了从2013年-2018/2019年的显著上升后,在2020-2021年出现下降的迹象。在所研究城市中,有89个城市2021年春夏臭氧浓度低于2019年水平,平均下降8.7微克/立方米(6.2%);如果看极端浓度,有87个城市2021年春夏臭氧90%分位数浓度低于2019年水平,平均下降13.9微克/立方米(6.9%)。然而冬季臭氧浓度仍在显著增加:相比2020年,2021年有95个城市增加,“3+99”城市平均浓度增加13%(7.8微克/立方米)。尽管冬季臭氧浓度普遍较低,但其继续增加说明生成臭氧的前体物仍然需要进一步管控,上述春夏臭氧的减少是脆弱的

 

二、空气改善,防治能否就此“躺平”?

PM2.5累计六年降58.3%;二氧化氮累计降幅达到34.9%,二氧化硫浓度年均3.5微克/立方米,居八省三市最低……以北京为首的很多城市,通过切实有效的防治措施,实现了空气质量的大逆转。

可喜!但是否可贺呢?通过数据分析,我们或许可以知道:大气治理虽有改善,但还远远没有到可以额手称庆、鸣金收兵的阶段。

疫情后污染局部反弹:2021年,“3+99”城市的年度平均PM2.5浓度首次全部下降到60微克/立方米以下,其中有31个城市季节年平均浓度超过50微克/立方米。年均PM2.5浓度最高的三个城市分别是临汾(59.9微克/立方米)、安阳(56.7微克/立方米)和渭南(55.9微克/立方米),其中安阳与渭南的PM2.5浓度较上一个季节年有所下降,而临汾却有所上升,城市相对排名也从2020年的28位上升到第一位。相比2020年,PM2.5恶化(降幅为负)城市较多,这可能是受2020年新冠疫情的影响,其中临汾市单年污染增幅为10.3%,污染恶化最严重。截至2021年,有24个城市年均PM2.5浓度低于35微克/立方米,其中黄山、张家口、乌兰察布、威海与上海年均PM2.5浓度最低,低于30微克/立方米。

 

极端污染危害不减:极端污染是衡量空气质量的另一重要标准,如美国的考核指标是PM2.5日均浓度98%分位数浓度不超过35微克/立方米,8小时臭氧每年第四高日均浓度不超过137微克/立方米。报告第3章给出了各市PM2.5和8小时臭氧的90%分位数浓度,用以衡量各城市污染最严重的10%情况,这相比98%分位数和年第四高浓度是较为宽松的标准,但比均值浓度要严格。虽然PM2.5的90%分位数六年来有显著改善,“3+99”城市中仍有19个城市90%分位数浓度超过100微克/立方米。而在污染最高的冬季,“3+99”城市90%分位数浓度平均值可达118.1微克/立方米,有13个城市超过150微克/立方米,这意味着冬季至少有9天达到重度污染。因此在污染物平均浓度普遍改善的情形下,分位数浓度也应纳入考核考量标准,减少极端污染对人群健康的伤害。

 

空气质量标准低于国际:通过分析“3+99”城市过去六年的空气优良率,可知中国空气质量已有非常显著的改善。“3+99”城市PM2.5年平均浓度已从2015年的64.5微克/立方米,降至2021年的41.2微克/立方米,超八成城市(86个)年均浓度低于50微克/立方米。但中国目前仍在使用WHO建议的“过渡时期”初级指标,以PM2.5数值75微克/立方米作为空气质量“良”的上限,而印度和孟加拉国相应的PM2.5“良”的标准分别为60和65微克/立方米,均比我们严格。对此,报告建议使用WHO“过渡时期”第二级指标所给出的50微克/立方米作为“良”的上限,提高预警范围,帮助人群采取更有效的保护措施,减少污染暴露水平,维护国民的健康。

 

三、哪里空气好?请参考这张新地图

正如前文所提到的,在空气污染治理总体向好的情况下,部分城市的部分污染物控制情况并不理想,有些还有反弹的迹象。比如:各省会城市近年来二氧化氮污染均较为严重太原、西安、天津、合肥均位列2021年全年平均二氧化氮浓度排名前十,上海和石家庄位列排名前十五,这些城市2021年全年平均二氧化氮浓度均高于37微克/立方米。

又比如,2021年PM2.5极端污染仍以京津冀及周边地区较重,河北、山东和山西情况次之,北京、陕西和安徽再次之,随后是江苏、内蒙四市和上海。

而2021年臭氧年均浓度前十名德州、泰安、菏泽、淮南、滨州、枣庄、淄博、济南、济宁、莱芜中,就有9个为山东城市,可见臭氧污染应成为山东省大气治理的重要命题

 

为方便大家了解2021年的六种污染物情况,同时考虑过去六年的浓度变化(“人努力”)情况、找到每个城市突出的污染问题,这次报告还绘制了六种污染物经气象调整后浓度的监视坐标图和“3+99”城市2021年超标污染物情况的汇总图。

从图中可以看出,太原、唐山、渭南、咸阳、阳泉五市四种污染物过高;三种污染物超标的有27个城市;两种和一种污染物超标的各有29和25个;16个城市无超标污染物。84个城市8小时臭氧(春夏)超标,而二氧化硫仅有两个城市超标,说明对该污染物的治理效果显著……

研究团队用8年的实践经验和累积数据描绘出一幅“空气质量地图”,直观地体现了各个城市的空气污染治理情况,相信这些信息将对各城市在下一步大气污染治理中选定重点治理方向有所帮助,也能够成为全国人民生活、择业、投资等方方面面的一个参考。

 

 

课题组成员

孙浩轩,北京大学前沿交叉学科研究院硕士研究生

罗山杉,北京大学前沿交叉学科研究院硕士研究生

张馨语,北京大学光华管理学院本科生

詹皓翔,北京大学数学科学学院本科生

林鸿斌,北京大学数学科学学院本科生

陈涵玥,北京大学元培学院本科生

赖弘越,北京大学元培学院本科生

童培峰,北京大学光华管理学院博士研究生

郭斌,西南财经大学统计研究中心、统计学院副教授

陈松蹊,北京大学数学科学学院、光华管理学院、统计科学中心讲席教授,课题负责人

 

北大空气质量报告九