昆山市環境空氣質量預報預警模式研究

邱亮 金慶先 馬莉

[摘 要]開展環境空氣質量預警是建設先進環境監測預警體系的重要內容。本文以昆山為例，提出了以環境空氣質量在線監測和氣象在線監測為基礎，通過部門間會商的方式，建立符合縣級市空氣質量預報的預警模式，為政府管理部門以及公眾了解空氣質量和大氣污染發展趨勢，應對重污染天氣和開展區域大氣污染聯防聯控提供參考。

[關鍵詞]空氣質量；預測；預警；大氣；治理

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.06.024

[中圖分類號]X51 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2018）06-00-02

目前，我國大氣環境形勢十分嚴峻，在傳統煤煙型污染尚未得到控制的情況下，以臭氧、細顆粒物（PM2.5）和酸雨為特征的區域性復合型大氣污染日益突出，區域內空氣重污染現象出現的頻次日益增多，嚴重制約了社會經濟的可持續發展，同時還會威脅人民群眾的身體健康。昆山位于江蘇省東南部，地處上海與蘇州市區之間，是中國經濟實力最強的縣級市，連續多年被國家統計局評為全國百強縣之首。昆山市的環境空氣污染屬于復合型污染，主要來源于工業生產、機動車排氣和城市建設施工，其中臭氧、可吸入顆粒物、二氧化硫、氮氧化物和揮發性有機物等成為城市大氣的主要污染物。

根據《國務院關于印發大氣污染防治行動計劃的通知》（國發[2013]37號）要求，環保部門要加強與氣象部門合作，建立重污染天氣監測預警體系。到2014年，京津冀、長三角、珠三角區域已完成區域、省、市級重污染天氣監測預警系統建設；其他省（區、市）、副省級市、省會城市于2015年底前完成，要做好重污染天氣過程的趨勢分析，健全會商研判機制，提高監測預警的準確度，及時發布監測預警信息。

為了全面提高政府部門對環境空氣質量的監管水平和應急預警能力，充分發揮已建系統在環境管理中的作用，縣級市需要對現有的各方面資源進行整合研究，摸索出一種適合縣級市的集環境監測（控）、預測預報、信息發布與應急預警于一體的空氣質量預報預警新模式。

1 縣級市空氣質量預報預警模式的主要研究方向

空氣質量預報預警是監測預警體系的核心部分，建設空氣質量預報預警平臺對于重污染天氣過程的趨勢分析、污染源成因分析等具有重要的意義，其將為環境管理提供強有力的技術支撐。

目前，常見的空氣質量預報預警采用的預報方法主要有統計預報和數值預報兩類，其中統計預報模式主要依賴對歷史氣象、環境空氣質量數據的統計分析處理，常用的建模方法包括神經網絡、線性回歸等，具有簡單、易用性，在合理選擇影響因素和進行參數優化的情況下也能提高空氣質量的預報精度，但其缺點在于無法對污染的過程和機制進行定量分析，對于污染防治的決策支持能力也有限。數值預報是以大氣動力學理論為基礎，基于對大氣物理和化學過程的理解，建立大氣污染濃度在空氣中的輸送擴散模型，并借助計算機來預報大氣污染物濃度在空氣中的動態分布。由于數值預報模式很好地考慮了污染的過程與機制，能夠為污染控制決策提供較為豐富的信息，是很有前景的一種預報方法，但由于模型構建復雜，對于源清單等基礎數據要求高，且運算量大，對硬件基礎設施要求較高，在我國的應用仍處于起步階段。為提高預報的準確性，通常的做法是統計預報和數值預報同時使用，并增加人工經驗會商。

2 監測數據的類型

人工會商需要得到充分的監測數據，根據監測數據的變化趨勢，結合經驗進行預報，所以監測數據的收集分類和處理工作尤為重要。目前，昆山市能用作空氣質量預警預報的監測數據有污染源監測數據、氣象監測數據和環境空氣質量監測數據。

2.1 污染源監測數據

已建成的昆山市污染源在線監測系統實現了對全市200余家重點污染源企業24小時全天候實時監控。在線監控設備綜合運用24小時視頻拍攝、鍋爐爐溫監測、自動采樣等科技手段，實現了對廢水、廢氣等多項指標的監測。監控污染因子主要包括：化學需氧量、氨氮、總磷、總銅、六價鉻、總鉛、總鎳、二氧化硫、氮氧化物和煙塵等，加上即將投入使用的機動車尾氣監控系統，可實時獲取固定工業污染源、機動車移動污染源的監控數據和歷史趨勢變化數據等相關污染源數據。

2.2 氣象監測數據

昆山市氣象部門通過接入昆山市環境質量監測監控平臺已基本實現了氣象監測數據的共享。監測數據主要包括氣象監測點位實時觀測信息（溫度、濕度、氣壓、風速、風向與雨量）。天氣形勢預報包括昆山短期和短時預報。

2.3 環境空氣質量監測數據

自1999年起昆山開始建設環境空氣自動監測站點。截至2013年底已累計投入財政資金約1 700余萬元，建有12個空氣自動站監測點，分別位于主城區、開發區、高新區、巴城、淀山湖、錦溪、張浦、周市、千燈、花橋和周莊等地，基本覆蓋全市各鄉鎮。12個子站全部具備環境空氣質量新標準要求的6項污染物監測能力，其中二水廠空氣站為一個灰霾監測站，除常規指標外，還具有能見度、穩定度、UV輻射和揮發性有機物等監測指標。城區空氣質量監測站點目前已實現與環保部及省環保廳聯網，公眾可通過政府網站或手機App客戶端實時查詢站點的監測數據。環境空氣質量監測數據主要包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、細顆粒物、臭氧和一氧化碳等6項監測指標的實時小時濃度值、滑動平均值、日均濃度值和環境空氣質量指數等。

2.4 長三角環境空氣質量預報預警數據

目前，上海、蘇州等周邊城市已建成各自的預報預警體系。環保部還將在上海建設長三角區域空氣質量預報預警中心，建成后區域環境空氣質量預報預警網絡將覆蓋昆山，昆山市也可在第一時間內獲得長三角空氣質量預報預警的相關數據。

3 環境空氣質量會商預報預警

2014年6月，昆山市環保局和昆山市氣象局聯合發布了《昆山市大氣污染預警會商制度》，明確了會商的工作原則、工作內容、工作機構、工作機制和保障措施等。當空氣質量指數（AQI）連續一定時間達到預警值，或者省環保廳、蘇州市環保局發布包含昆山市的預警信息時，將及時啟動重污染預警工作制度。

依據重污染天氣可能造成的危害程度，昆山市重污染天氣預警分為四級。①四級藍色預警。區域內24小時的空氣質量指數（AQI）在201～300之間，且氣象預報未來1天仍將維持不利氣象條件。②三級黃色預警。區域內24小時空氣質量指數（AQI）在301～400，且氣象預報未來1天仍將維持不利氣象條件。③二級橙色預警。區域內24小時空氣質量指數（AQI）在401～450，且氣象預報未來1天仍將維持不利氣象條件。④一級紅色預警。區域內24小時空氣質量指數（AQI）大于450，且氣象預報未來1天仍將維持不利氣象條件。

3.1 預警會商機制

預警會商組主要由蘇州市環境監測中心、昆山市環境監測站、昆山市氣象臺有關人員組成，會商組人員通過預警會商平臺（手機QQ和微信）可瀏覽各類資料。正常情況（空氣質量和氣象狀況不滿足預警啟動條件）下，市環境監測站和氣象臺值班人員每天會商1次，當日16時進行第二天環境空氣質量會商，并形成《環境空氣質量預報會商單》。

當環境空氣質量和氣象狀況經初步判斷滿足預警啟動條件時，市環境監測站和氣象臺值班人員先擬定《重污染天氣預警信息報告》（草稿）提交會商平臺，并短信提醒會商組成員開展會商。會商組成員綜合“當日大氣污染物實況分析”“當日天氣形勢實況分析”“未來兩天天氣形勢預報”“未來兩天空氣污染氣象條件預報”《環境空氣質量預報會商單》《重污染天氣預警信息報告》（草稿）及周邊城市相關信息和形勢，在平臺上進行會商，提出意見，形成《重污染天氣預警信息報告》。《重污染天氣預警信息報告》經雙方確認后，將上報市重污染天氣應急指揮部辦公室，并啟動《昆山市重污染天氣應急預案》。

3.2 預警信息內容和上報

《環境空氣質量預報會商單》包括當前空氣污染級別及氣象條件分析、未來氣象條件及污染情況分析、明日空氣質量類別及建議采取的預警級別。《重污染天氣預警信息報告》包括重污染天氣預警等級、昨日空氣質量實況、今日空氣質量預報和明日空氣質量預報。《重污染天氣預警等級調整報告》包括重污染天氣預警等級、昨日空氣質量實況、今日空氣質量預報和明日空氣質量預報。《重污染天氣預警信息解除報告》包括解除重污染天氣預警等級、昨日空氣質量實況、今日空氣質量預報和明日空氣質量預報。

4 結 語

昆山作為長三角重要的工業城市，位于上海和蘇州兩大城市之間，能夠充分借鑒周邊兩大城市環境空氣質量預報預警的相關信息。在大區域預報預警范圍內，昆山市要結合本地氣象、環境監測數據和歷史統計數據，通過人工會商開展本地區空氣質量預報預警，可實現本地的精細化預報。昆山市環境空氣質量預報預警，將為政府管理部門以及公眾了解空氣質量、了解大氣污染發展趨勢、應對重污染天氣和開展大氣污染聯防聯控提供參考。

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