G20峰會空氣質量保障機制的構建

徐圣辰, 王曉元，田旭東

浙江省環(huán)境監(jiān)測中心，浙江 杭州 310012

G20峰會空氣質量保障機制的構建

徐圣辰, 王曉元，田旭東

浙江省環(huán)境監(jiān)測中心，浙江 杭州 310012

為進一步做好G20峰會空氣質量保障工作，在大氣污染聯(lián)防聯(lián)控機制的基礎上，建立G20峰會空氣質量保障機制，形成專項工作小組，按照空氣質量保障組織框架運行，為精準保障提供空氣質量預報、污染態(tài)勢特征及評估、措施執(zhí)行情況及效果、污染溯源等管控技術支撐。2016年9月，G20峰會期間杭州市空氣質量總體優(yōu)良，8月24日至9月7日G20峰會前后杭州市PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3等污染物濃度同比2015年分別下降40%、40%、37%、56%、22%、7%，在該機制的推動下空氣質量保障工作圓滿完成。

空氣質量保障；預報預警；聯(lián)防聯(lián)控；機制

近年來，我國在不同城市舉辦各種大型體育賽事、紀念日活動，如2014年8月南京青奧會、2015年9月紀念抗戰(zhàn)勝利70周年大閱兵等，諸多活動涉及安保、交通、飲食安全等各方面保障工作，由于我國大氣污染現(xiàn)狀較為嚴峻，重大活動舉辦期間的城市空氣質量受到國內(nèi)外的廣泛關注。2016年9月4—5日，杭州舉辦G20峰會，這是中國2016年最重要的國際大會,也是新中國歷史上規(guī)格最高的外交大會。本次保障工作是在全國首次開展PM2.5和O3的耦合預報預警，需要設計穩(wěn)定、有序的空氣質量保障機制，并構建預報預警多專業(yè)、多團隊的聯(lián)合工作技術規(guī)程和運行框架，目的是利用此次保障機制實戰(zhàn)經(jīng)驗為今后大氣重污染聯(lián)防聯(lián)控和應急減排提供科技支撐。

由于大氣污染聯(lián)防聯(lián)控需要對各類污染源、監(jiān)測、氣象數(shù)據(jù)以及模式結果進行有效整合、分析和挖掘[1]，其中空氣質量預報具有較高的不確定性，本次舉辦G20峰會對杭州的空氣質量要求嚴格，因此空氣質量預報預警是重大活動空氣質量保障成功的關鍵環(huán)節(jié)之一。

2010年，上海市環(huán)境監(jiān)測中心開發(fā)長三角區(qū)域空氣質量預警聯(lián)動系統(tǒng)[2]，利用初步構建的區(qū)域環(huán)境空氣質量聯(lián)動監(jiān)測協(xié)作網(wǎng)，實現(xiàn)空氣質量信息共享，精準預測空氣質量，順利完成上海世博會空氣質量達標保障工作[3]。2014年8月，南京市使用集預測預報、污染調控和信息發(fā)布于一體的空氣質量保障決策支持系統(tǒng)，成功應用于第二屆亞洲青年運動會和南京青年奧林匹克運動會[4]。以往經(jīng)驗證明，完善的環(huán)境空氣質量監(jiān)測網(wǎng)絡及一體化的空氣質量信息共享平臺是保障工作的基礎。2015年9月紀念中國人民抗日戰(zhàn)爭暨世界反法西斯戰(zhàn)爭勝利70周年大閱兵再次利用大氣污染區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控機制，在統(tǒng)一的監(jiān)測、監(jiān)管、評估、協(xié)調下，對各自區(qū)域進行大氣環(huán)境質量變化的監(jiān)測和預報，實施及時的管控減排措施，取得了良好的效果[5]。

本文以G20峰會空氣質量應急管控為例，介紹空氣質量保障機制的設計、運行過程與成果。

1 空氣質量保障對預報預警的需求

在我國區(qū)域大氣復合型污染態(tài)勢嚴峻的背景下，重大活動期間對于空氣質量的要求迫切需要預報預警的技術支撐。空氣質量預報預警是基于監(jiān)測網(wǎng)絡、預報模型和專家會商等方式，預報未來空氣質量，向公眾發(fā)布預報信息，為政府提供應急措施參考，降低空氣污染危害的一種技術手段。上海世博會期間，長三角區(qū)域空氣質量預警聯(lián)動系統(tǒng)實時監(jiān)控空氣質量狀況，科學預測變化趨勢，成功發(fā)布5次大氣污染預警，啟動區(qū)域應急聯(lián)動措施，順利完成了空氣質量達標任務[3]。縱觀以往各類重大活動，完成空氣質量保障任務，需要管理部門做出精準的決策，需要為保障工作提供污染態(tài)勢特征評估、措施執(zhí)行情況及效果、污染溯源等管控技術支撐，然后利用各種技術手段做出較準確的空氣質量預報，除了預報城市空氣質量等級、AQI預報范圍，還要針對主要污染物濃度變化趨勢給出污染物濃度峰值可能出現(xiàn)的時段、高值的濃度、對活動期間的影響程度以及可能存在的污染物輸送路徑、積累過程等。

2 G20峰會區(qū)域聯(lián)動預報預警架構設計

G20峰會區(qū)域聯(lián)動預報預警架構是以區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控為基礎，以精準污染調控決策為手段，確保峰會期間杭州空氣質量達標。區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控是指以大氣環(huán)境功能區(qū)域為單元，相關省市從區(qū)域整體需求出發(fā)，共同規(guī)劃和實施大氣污染控制方案，統(tǒng)籌安排，相互協(xié)調，最終達到控制污染、改善區(qū)域空氣質量的目的[6]。區(qū)域聯(lián)動預報預警架構機制的框架設計是以指揮部為中心，首先明確聯(lián)動機制中各部門的職責工作及具體措施，再結合保障目標區(qū)域內(nèi)重污染應急預案，在組織機構職責等方面建立具有操作性的運行機制(圖1)。

圖1 G20峰會空氣質量保障區(qū)域聯(lián)動機制Fig.1 G20 summit air quality security regional joint mechanism

為實現(xiàn)機制運行的穩(wěn)定、協(xié)調、有序，將機制分4層，分別為運行概念框架、職責工作、執(zhí)行部門、措施及基礎。第一層為運行概念框架，以管理決策、科學咨詢、監(jiān)測預警、行動執(zhí)行為四要素，明確區(qū)域聯(lián)動的工作核心；第二層為職責工作，明確概念框架下的工作內(nèi)容；第三層為執(zhí)行部門，各相關部門協(xié)調配合；第四層為措施及基礎，以清單數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)共享為基礎，進行科學合理的減排措施。G20峰會空氣質量保障區(qū)域聯(lián)動機制采取縱向機構的管理模式，有利于區(qū)域空氣質量管理機制和環(huán)保工作的長效化、制度化。

G20峰會參照區(qū)域聯(lián)控機制的思路，搭建應急聯(lián)動組織構架，設有指揮部、綜合協(xié)調組、管控應急組、預測預警組、聯(lián)防聯(lián)控組、宣傳后勤組，各部門協(xié)調配合、資源共享，最終構建G20峰會空氣質量保障組織運行框架(圖2)。該框架以指揮部為核心，負責決策部署、命令下達、綜合協(xié)調。下設綜合協(xié)調組，由省、市政府辦公室與環(huán)保廳局組成，負責部門措施方案編寫、指揮命令傳達、各部門信息傳遞和設立跨行政區(qū)管理機構，統(tǒng)一區(qū)域環(huán)境協(xié)商，將現(xiàn)有行政區(qū)劃之間的跨界污染問題進行協(xié)同處理。此外，指揮部特別設立專家組，由資深學者組成專家咨詢委員會，負責預警應急咨詢評估、指導。

圖2 G20峰會空氣質量保障組織運行框架Fig.2 The framework of G20 summit air quality security organization

綜合協(xié)調組主要負責協(xié)調聯(lián)防聯(lián)控組、管控應急組、預測預警組及宣傳后勤組的工作。其中管控應急組由各省、市環(huán)境執(zhí)法監(jiān)察部門組成，負責監(jiān)察相關企業(yè)、單位的措施執(zhí)行情況，督查省、市應急管控措施，聯(lián)防聯(lián)控組由國家環(huán)境執(zhí)法監(jiān)察部門組成，對跨區(qū)域地區(qū)污染進行督查并對各省、市的管控措施執(zhí)行情況進行梳理總結。宣傳后勤組負責宣傳報道及后勤保障。作為G20峰會空氣質量保障的一個關鍵環(huán)節(jié)，預測預警組負責環(huán)境空氣質量監(jiān)測、會商預測、預警應急后評估工作，由區(qū)域、省市環(huán)境監(jiān)測部門、環(huán)境預報部門、氣象預報部門組成。最終，預測預警組與專家組通過每日會商為指揮部提供管控措施的建議，由指揮部下達命令與決策。

3 G20峰會空氣質量保障每日會商內(nèi)容

G20峰會預測預警工作組具體由4個小組組成，分別為污染源(措施執(zhí)行)評估小組、監(jiān)測組、氣象組、預測預警組，成員單位有浙江省環(huán)境監(jiān)測中心，長三角區(qū)域空氣質量預測預報中心，中國環(huán)境監(jiān)測總站，上海、江蘇、安徽省(市)環(huán)境監(jiān)測中心(站)，杭州市環(huán)境監(jiān)測中心站，浙江省氣象臺，浙江省環(huán)境保護科學設計研究院。

浙江省環(huán)境保護科學設計研究院負責大氣污染源評估，匯總并分析長三角區(qū)域三省一市大氣污染源排放清單數(shù)據(jù)，為空氣質量預報預警會商以及專家咨詢委員會提供峰會期間大氣污染源變化特征情況，評估會議期間污染源減排措施情況。

浙江省氣象臺負責氣象預報，為空氣質量預報預警會商提供會議期間浙江省及周邊地區(qū)天氣形勢分析以及未來的變化特征情況，在污染源排放一定的條件下，氣象條件決定污染物濃度大小[7]，如果會商預判出現(xiàn)較重的污染傳輸，預測大氣層垂直不同高度風向的時序變化。浙江省環(huán)境監(jiān)測中心負責組織開展行政區(qū)內(nèi)空氣環(huán)境質量監(jiān)測和空氣質量預報工作，協(xié)調浙江省氣象臺和其他成員單位開展杭州地區(qū)空氣質量預報區(qū)域會商，報送相關信息。在G20峰會保障期間，浙江省環(huán)境監(jiān)測中心每日組織成員單位進行聯(lián)合會商，為次日的專家會商與指揮部決策做準備。

會商的主要內(nèi)容：

1)監(jiān)測觀測組匯報過去3～5 d(時間段視污染特征而定)杭州及周邊地區(qū)(按核心區(qū)、管控區(qū)、嚴控區(qū)的劃分)空氣污染水平，對污染特征、污染規(guī)律進行多角度、多側面的系統(tǒng)性分析[8]，如各觀測點過去3年同期細顆粒物成分濃度對比以及與氣象要素的對比，細顆粒物的源解析，區(qū)域污染輸送通道上雷達走航結果，以細顆粒和O3為核心污染物，關注污染物及其前體物濃度水平變化和波動情況。

2)污染源組匯報保障期以來減排措施的執(zhí)行情況、污染源排放量的時空變化、動態(tài)變化情況和減排負荷。

3)氣象組匯報當前氣象條件(包括風溫垂直廓線等)、當天及未來5 d浙江省及周邊地區(qū)的天氣形勢和污染氣象條件、不同高度風場的預報；杭州及周邊地區(qū)未來72 h精細化預報，主要包括杭州市的溫度、濕度、風速、風向、日照、云量等氣象要素的預測，前一天要素預報與觀測數(shù)據(jù)回顧分析。

4)預測預警組匯報各類情景的減排模擬結果，比對減排與未減排區(qū)域及杭州市模擬結果和觀測數(shù)據(jù)，各污染物未來72 h內(nèi)逐時變化序列圖，杭州未來3 d氣流軌跡預測結果，未來3 d東西、南北以及西北東南等主要污染傳輸方向上不同高度剖面O3和NO2預測結果、顆粒物和O3的源解析結果。

5)預測預警組匯報各屬地當天及未來5 d空氣質量預報，包括空氣質量等級、首要污染物；杭州需回顧前段時間的預報及日報比對情況、預報當日及未來3日AQI、空氣質量等級、首要污染物、PM2.5和O3濃度，未來4～5 d空氣質量的等級、首要污染物。對預報結果有不同意見的部分，可能出現(xiàn)污染高值的時段進行討論，形成初步會商結論，為次日的空氣質量預報做準備。

大氣重污染預報預警應急技術支撐體系的建立是重大活動保障的一個關鍵要素。徐文帥等[9]集成新一代的天氣模式WRF、源處理模型SMOKE、空氣質量模型，對北京市空氣質量數(shù)值預報系統(tǒng)進行升級，成功應用于2014年APEC會議、2015年紀念中國人民抗日戰(zhàn)爭勝利70周年大閱兵重大活動保障。G20峰會空氣質量保障也特別構建了集區(qū)域大氣復合污染立體監(jiān)測網(wǎng)絡、基于區(qū)域模式的具備污染診斷和溯源的多模式集合預報系統(tǒng)、基于LPDM模式的污染快速診斷系統(tǒng)、區(qū)域大氣復合污染快速解譯系統(tǒng)為一體的區(qū)域大氣重污染預警應急技術支撐體系架構。該技術支撐體系已在浙江省示范運行，并在2015年12月烏鎮(zhèn)第二屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會空氣質量保障中得到應用。

4 G20峰會空氣質量保障實例

在G20峰會前期，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)得出，8月24—30日，長三角區(qū)域的顆粒物濃度分布26—29日基本以優(yōu)為主，但杭州的O3在24、25、28、29日超標(圖3)。

圖3 杭州市空氣質量日報O3和PM2.5日濃度時間序列Fig.3 Time series plots of O3，PM2.5of Hangzhou

專家組通過會商資料回顧污染源排放與管控落實情況，氣象預報信息，超級站、區(qū)域站觀測數(shù)據(jù)分析及模式模擬結果，判斷過去一周的這種趨勢可能在峰會期間再次出現(xiàn)。根據(jù)管控措施實施后的模式預報與實測數(shù)據(jù)對比情況，8月10—31日PM2.5與O3模式基準、管控與監(jiān)測值比對顯示如圖4、圖5所示，PM2.5模式預報趨勢準確，數(shù)值較為接近，O3模式預報趨勢較為準確，但數(shù)值普遍偏低，O3有明顯上升趨勢。結合多模式模擬產(chǎn)品與氣象預報產(chǎn)品的綜合分析，9月3—5日杭州的PM2.5和O3污染來源追因與貢獻模擬顯示，區(qū)域污染主要來自浙江東部、北部地區(qū)，江蘇沿江八市，上海、安徽馬鞍山、蕪湖等地區(qū)，而且O3同時受區(qū)域傳輸和局地二次生成的影響。預測預警組判斷未來5 d區(qū)域空氣質量，8月31日至9月1日風向轉變，上游較為清潔，PM2.5有所降低，PM2.5為優(yōu)，O3為輕度污染。9月2—3日擴散條件轉差，PM2.5和O3濃度上升，9月4—5日浙北濕度增高，顆粒物吸濕性增大，PM2.5為優(yōu)或良，考慮到已采取的管控措施及不利氣象條件的雙重影響，預報4—5日O3為輕度污染，O3-8 h存在超標可能，專家組審核通過預報結論，并上交指揮部做進一步研判。

圖4 杭州市PM2.5日報實測與模式-基準/管控濃度時間序列Fig.4 Time series plots of measurement and mode-benchmark/control of PM2.5 in Hangzhou

圖5 杭州市O3日報實測與模式-基準/管控濃度時間序列Fig.5 Time series plots of measurement and mode-benchmark/control of O3 in Hangzhou

縱觀往年的重大活動保障，采取保障措施后預測仍有超標的情況已不是首例。2014年8月南京青年奧林匹克運動會期間，在啟動保障措施后，南京市通過4次污染物積累過程，預測到不利氣象條件會導致空氣質量逐步惡化，甚至短時出現(xiàn)輕度污染，于是進一步啟動了最嚴格的應急管控措施，極大地減緩了空氣質量惡化的趨勢[10]。借鑒以往保障工作的豐富經(jīng)驗，考慮管控啟動后的綜合影響，指揮部與專家組反復討論后最終決定加大VOCs控制力度，建議在浙北(嘉興、湖州)、浙東(紹興、寧波)、蘇南(南京、蘇州、無錫、常州、南通)、上海和安徽宣城啟動VOCs減排應急管控措施。

在各地各部門多項減排措施及時啟動落實后，9月3—4日，杭州空氣質量均達到優(yōu)良水平，8月24日至9月7日G20峰會前后杭州市PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3等污染物濃度同比2015年分別下降40%、40%、37%、56%、22%、7%，其中PM2.5比近3年平均值同比下降39%，保障任務圓滿完成。

5 結論

本次G20峰會空氣質量保障是近期級別最高、難度最大的一次空氣質量保障：區(qū)域大氣環(huán)境立體監(jiān)測網(wǎng)在預報預警中得到充分應用，特別是實時共享了長三角區(qū)域內(nèi)5個大氣超級站的觀測數(shù)據(jù)，在支撐精確預報和精準管控2個方面都發(fā)揮了較高的作用，是空氣質量保障的基礎；G20峰會基本實現(xiàn)了長三角區(qū)域主要城市的大氣污染源清單共享，是成功實施區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控和重大活動保障的根本；首次實現(xiàn)PM2.5和O3濃度的耦合預報，在PM2.5濃度降低的同時O3濃度達標是此次保障過程的一大難點；本次保障是大氣重污染預警應急機制的改革，健全的預報預警機制是空氣質量保障的關鍵。

G20峰會空氣質量保障機制的構建為重大活動的空氣質量保障提供了成功經(jīng)驗，機制構建的基礎需要區(qū)域大氣污染清單數(shù)據(jù)與各種加強觀測點位(超級站、區(qū)域站)的數(shù)據(jù)進行共享，大數(shù)據(jù)技術的有效整合、分析和挖掘是區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控的主要手段，為大氣污染的治理向區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控模式轉型、優(yōu)化運行機制路徑、預報預警技術體系革新提供了參考。

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Construction of the Air Quality Guarantee Mechanism for G20 Summit

XU Shengchen, WANG Xiaoyuan, TIAN Xudong

Zhejiang Environment Monitoring Centre, Hangzhou 310012, China

In order to better guarantee the air quality of G20 Summit, based on the joint prevention and control mechanism of air pollution, the G20 Summit air quality gurantee mechanism was established.It formed some professionalgroups that worked according to the framework of air quality assurance organization, which provide technological supports,such as air quality forecast, situation characteristics and assessment, measures implementation and effects, trace back pollution sourcesetc, to sustainthe accurate protection of air quality. In September 2016, the air quality was overall good during the G20 summit in Hangzhou, with the concentration of PM2.5，PM10，SO2，NO2，CO and O3cutting down 40%，40%，37%，56%，22% and 7% from Aug 24thto Sept 7th, comparing to that of 2015.The air quality guarantee work completed successfully in the promotion of this mechanism.

air quality guarantee; forecasting and early warning; joint prevention and control; mechanism

2016-12-22；

2016-12-28

2014年國家科技支撐計劃課題“大氣重污染應急減排與聯(lián)動機制研究”(2014BAC22B05)

徐圣辰(1989-)，女，浙江杭州人，碩士，助理工程師。

田旭東

X84；X51

A

1002-6002(2017)01- 0001- 06

10.19316/j.issn.1002-6002.2017.01.01