京津冀及周邊地區“2+26”城市空氣質量特征及其影響因素

李 慧， 王淑蘭， 張文杰， 王 涵， 王 涵， 王少博， 李海生

中國環境科學研究院, 環境基準與風險評估國家重點實驗室, 北京 100012

近年來，我國PM2.5污染嚴重[1]，濃度最高的區域包括京津冀、四川盆地、長三角及珠三角地區[2]. 為應對日益嚴峻的大氣環境問題，2013年，國務院頒布了《大氣污染防治行動計劃》(簡稱“《大氣十條》”)，《大氣十條》實施以來，全國空氣質量改善顯著，與2013年相比，2017年京津冀、長三角和珠三角區域PM2.5年均濃度分別下降了39.6%、34.3%和27.7%，北京市PM2.5年均濃度達到58 μgm3[3]，全面完成了《大氣十條》的考核目標. 但是，隨著現有大氣污染控制措施的減排空間逐漸收窄，大氣污染減排難度越來越大，許多地區PM2.5濃度仍然處在較高水平，尤其是京津冀地區[4-6]. 2017年原環境保護部印發了《京津冀及周邊地區2017年大氣污染防治工作方案》，將京津冀及周邊地區28個城市列為京津冀大氣污染傳輸通道城市[7]，同時將“2+26”城市確定為秋冬季大氣污染防治重點區域. 《2019年中國生態環境狀況公報》[8]顯示：2019年“2+26”城市ρ(PM2.5)平均值為57 μgm3，超全國平均水平(36 μgm3)58%；“2+26”城市平均超標天數比例為46.9%，超全國平均水平(18.0%)1.6倍. 2019年“2+26”城市ρ(PM2.5)和ρ(PM10)分別超出GB 3095—2012《環境空氣質量標準》二級標準限值0.6倍和0.3倍，距離空氣質量達標還存在一定差距. 全國環境空氣質量排名相對較差的10個城市中有9個屬于“2+26”城市.

京津冀是中國經濟發展的核心地區，但同時也是中國大氣污染最為嚴重的區域之一[9]. 許多學者對京津冀地區開展了PM2.5污染特征分析、重污染過程解析、污染來源與成因分析和區域傳輸等方面的研究，如張忠地等[10]對2017年京津冀地區PM2.5污染特征的研究表明，京津冀地區PM2.5污染呈現南高北低的特點，梁麗思等[11]也發現了類似特征. YAN等[12]利用2016年京津冀13個城市的空氣質量在線監測數據，通過空間自相關研究發現，區域內ρ(PM2.5)具有明顯的空間溢出效應. 殷麗娜等[13]分析了2018年11月23日—12月4日“2+26”城市的一次重污染過程，結果表明，此次污染過程是氣象條件、污染物一次排放和二次轉化、區域傳輸、沙塵天氣等多因素綜合作用的結果. 王彤等[14]對京津冀地區秋冬季顆粒物來源進行解析，結果表明，二次顆粒物、交通源、生物質燃燒源和民用燃煤源是PM2.5污染的主要來源. 孫韌等[15]研究發現，京津冀區域重污染期間近地面100 m處的風速氣流為西南—南風，而在 1 000 m的高空存在西南輸送通道. 以往的研究主要是集中在京津冀地區，或是對一次重污染過程的研究，而京津冀地區的空氣質量同時會受到周邊地區溢出效應的影響，對“2+26”城市空氣質量的整體狀況還不清楚，并且針對“2+26”城市長期空氣質量的研究較少，鑒于此，該研究以京津冀及周邊地區“2+26”城市為研究對象，分析2013—2019年區域空氣質量的演變特征及其影響因素，對了解京津冀及周邊地區“2+26”城市大氣污染狀況，精準治污、科學治污具有重要意義，可為“2+26”城市制定“一市一策”提供理論基礎.

1 材料與方法

1.1 研究區域

該研究以京津冀及周邊地區“2+26”城市為研究對象，包括北京市，天津市，河北省8城市(石家莊市、唐山市、廊坊市、保定市、滄州市、衡水市、邢臺市和邯鄲市)，山西省4城市(太原市、陽泉市、長治市和晉城市)，山東省7城市(濟南市、淄博市、濟寧市、德州市、聊城市、濱州市和菏澤市)，河南省7城市(鄭州市、開封市、安陽市、鶴壁市、新鄉市、焦作市和濮陽市)[7].

京津冀及周邊地區“2+26”城市位于111°30′E～119°50′E、34°16′N～41°36′N之間，總面積約為27×104km2，約占全國總面積的2.8%. 研究區域處于華北平原，北臨東西走向的燕山山脈，西臨南北走向的太行山脈，東臨渤海、黃海. 區域屬暖溫帶亞濕潤季風氣候，四季分明，降水時空分布不均勻. 夏季溫度較高、濕度較大，冬季溫度較低，氣候干燥[16]. 京津冀及周邊地區“2+26”城市是中國經濟發展的核心區域，2019年常住人口約為1.89億，約占全國總人口的13.6%，GDP總量14.2萬億元，約占全國的14.3%.

1.2 數據來源

京津冀及周邊地區“2+26”城市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3和CO在線監測數據來源于中國環境監測總站，2013年以后，中國環境監測總站在全國空氣質量實時發布平臺(http：106.37.208.233)公開了全國 2 100 多個空氣質量在線監測站點的AQI、PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO和O3數據. GB 3095—2012《環境空氣質量標準》發布以后，“2+26”城市分階段逐步完成了環境空氣質量新標準監測能力建設，其中北京市、天津市、石家莊市、唐山市、廊坊市、保定市、滄州市、衡水市、邢臺市、邯鄲市、太原市、濟南市和鄭州市自2013年1月1日開始按照GB 3095—2012開展6項指標監測，陽泉市、長治市、淄博市、濟寧市、德州市、聊城市、濱州市、菏澤市、開封市、安陽市和焦作市2014年1月1日開始開展6項指標監測，晉城市、鶴壁市、新鄉市和濮陽市自2015年1月1日開始開展6項指標監測. 該研究將異常值去除后，計算城市各站點PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO日均濃度的算數平均值，獲得各城市PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO的日均濃度及年均濃度；計算城市各站點O3-8 h日均濃度(臭氧日最大8 h平均值)的算數平均值，獲得各城市O3-8 h日均濃度，并根據各城市O3-8 h日均濃度計算O3-8 h第90百分位數(O3-8 h-90per)，獲得各城市O3濃度年均值.

2 結果與討論

2.1 主要污染物年際變化趨勢

由圖1可見，2019年京津冀及周邊地區“2+26”城市ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)、ρ(NO2)、ρ(CO)和ρ(O3-8 h-90per)分別為(56.7±6.4)μgm3、(101.0±13.5)μgm3、(15.1±4.4)μgm3、(39.5±5.1)μgm3、(1.0±0.2)mgm3和(195.7±8.2)μgm3，ρ(PM2.5)、ρ(PM10)和ρ(O3-8 h-90per)分別超過GB 3095—2012《環境空氣質量標準》二級標準限值0.6、0.3和0.2倍.

由圖1可見，2013—2019年京津冀及周邊地區“2+26”城市ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)和ρ(CO)均呈持續下降趨勢，2019年ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)和ρ(CO)分別比2013年下降了50%、41%、79%和49%，ρ(SO2)降幅最為顯著，主要是與SO2減排措施(燃煤電廠的超低排放、落后產能淘汰、火電企業脫硫脫硝除塵改造、鋼鐵企業脫硫除塵以及“煤改氣”“煤改電”等)與煤炭消耗量的下降有關[17]. 2013年京津冀及周邊地區“2+26”城市ρ(PM2.5)范圍為75.0 μgm3(陽泉市)～160.1 μgm3(邢臺市)，平均值為(113.1±23.2)μgm3，超過GB 3095—2012《環境空氣質量標準》二級標準限值(35 μgm3)2.2倍，2014年、2015年、2016年、2017年、2018年和2019年ρ(PM2.5)分別同比下降17.0%、10.8%、8.4%、9.1%、12.3%和7.4%，這是《大氣十條》要求采取降低煤炭燃燒、淘汰老舊車輛、推行清潔生產等措施減少了污染物排放[11]，使ρ(PM2.5)大幅降低. 2017年，“2+26”城市積極推進農村“電代煤”和“氣代煤”工作，全年共完成“電代煤”“氣代煤”(散煤“雙代”)超過470×104戶，削減散煤超過1 000×104t[18]，在京津保廊建成近萬平方公里的“散煤禁燃區”，北京市城六區及南部平原地區實現無煤化. 散煤“雙代”措施對ρ(SO2)和ρ(PM2.5)下降的貢獻較大，對“2+26”城市空氣質量站點ρ(PM2.5)下降的貢獻率為3%～28%，對北京市ρ(PM2.5)下降的貢獻率約為15%[19].

京津冀及周邊地區“2+26”城市ρ(NO2)在2013—2017年雖有下降，但趨勢較平緩，2017年以后才有明顯下降，《大氣十條》實施以來，雖然推行了重點行業脫硫脫硝除塵改造以及提升機動車尾氣排放標準，但是由于京津冀及周邊地區貨物運輸主要依賴于公路運輸，并且以柴油車為主，柴油貨車具有污染物排放高、行駛里程長、使用油品劣和空駛率高等特點，導致污染物排放量居高不下，尤其是NOx和顆粒物，2017年京津冀地區汽車排放NOx58.9×104t，其中柴油車排放量為38.6×104t，約占排放汽車排放總量的65.2%[20]. 2017年原環境保護部發布了《京津冀及周邊地區2017年大氣污染防治工作方案》，提出要加強柴油車管控，并于2018年發布了《柴油貨車污染治理攻堅戰行動計劃》，加大了對NOx排放的控制，使得NO2有明顯改善，2017年和2019年ρ(NO2)分別比2013年下降了6%和20%.

圖1 2013—2019年“2+26”城市主要污染物變化趨勢Fig.1 Changes of main pollutants in ‘2+26’ cities from 2013 to 2019

值得注意的是，京津冀及周邊地區“2+26”城市臭氧污染形勢凸顯，近年來ρ(O3-8 h-90per)有明顯升高，2019年比2013年升高了21%，尤其是2013—2017年，ρ(O3-8 h-90per)升高了22%，2019年有小幅下降. 主要是因為，2014—2018年沒有出臺針對O3控制的重要治理政策，直到2018年冬季出臺的《京津冀及周邊地區2018—2019年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》中才首次提出O3前體物VOCs(揮發性有機物)的綜合治理專項行動，2019年初見成效.

2013—2019年京津冀及周邊地區“2+26”城市不同等級污染天數統計結果見圖2. 由圖2可知，2013—2019年京津冀及周邊地區“2+26”城市優良天數增加，重污染天數持續減少. 2019年平均優良天數為194 d，比2013年增加128 d，但是2016—2019年平均優良天數比例穩定在50%左右，沒有持續增加的趨勢，可能與臭氧污染有關，研究表明，2015—2019年京津冀及周邊地區“2+26”城市以臭氧為首要污染物的天數占比逐年增加，已超過以PM2.5為首要污染物的天數[21]，臭氧污染成為實現優良天數約束性指標的重要障礙. 2019年平均重污染天數為20 d，比2013年減少40 d，降幅為67%，其中平均嚴重污染天數下降尤為明顯，降幅達90%. 由此可見，京津冀及周邊地區“2+26”城市重污染天數和強度均有大幅下降，空氣質量趨于好轉，但臭氧污染問題凸顯.

圖2 2013—2019年“2+26”城市空氣質量等級比例分布Fig.2 Ratios of air quality grades in ‘2+26’ cities from 2013 to 2019

2.2 主要污染物濃度變化特征

為了能直觀地看出污染物濃度的變化特征，了解污染物濃度較高的月份，利用2019年“2+26”城市污染物日均濃度繪制時間序列圖(見圖3). 由圖3可見，1—3月和11—12月ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(CO)均處在較高水平，主要是受到冬季高強度污染排放以及較為不利的氣象條件的影響[22-23].ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(CO)的最大值均出現在1月，分別為210.7 μgm3、292.0 μgm3、42.9 μgm3、81.3 μgm3和2.8 mgm3，ρ(O3-8 h)的最大值出現在6月，為238.8 μgm3，O3主要來源于VOCs及NOx的光化學反應生成，由于夏季溫度較高，太陽輻射強，加快了大氣光化學反應，導致O3濃度較高. 從污染物濃度的變化趨勢可以看出，ρ(PM2.5)與ρ(PM10)變化趨勢較一致，ρ(SO2)與ρ(NO2)變化趨勢較一致，ρ(CO)與ρ(O3-8 h)呈負相關. PM2.5PM10〔ρ(PM2.5)ρ(PM10)，下同〕可反映一次污染源和二次污染源對污染貢獻的變化，比值大說明二次污染源的貢獻大，比值小說明一次污染源的貢獻大. 以往研究用SO2NO2〔ρ(SO2)ρ(NO2)，下同〕來反映燃煤源和移動源對污染貢獻的變化，比值大說明燃煤源的貢獻大，比值小說明移動源的貢獻大. 繪制2019年“2+26”城市PM2.5PM10和SO2NO2時間變化序列結果(見圖4)，并計算不同ρ(PM2.5)范圍內的PM2.5PM10和SO2NO2，結果顯示，當ρ(PM2.5)為0～50 μgm3、50～100 μgm3、100～150 μgm3、>150 μgm3時，PM2.5PM10的平均值分別為0.48、0.58、0.71、0.76，SO2NO2分別為0.38、0.39、0.41、0.42，表明ρ(PM2.5)越高，PM2.5PM10和SO2NO2越大，二次污染源和燃煤源的貢獻越大.

圖3 2019年“2+26”城市主要污染物日均濃度時間序列Fig.3 Changes of daily average concentrations of main pollutants in ‘2+26’ cities in 2019

圖4 2019年“2+26”城市PM2.5PM10和SO2NO2時間序列Fig.4 Changes of PM2.5/PM10 and SO2/NO2 in ‘2+26’ cities in 2019

2.3 主要污染物濃度空間分布

2019年京津冀及周邊地區“2+26”城市ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)、ρ(NO2)、ρ(CO)和ρ(O3-8 h-90per)的空間分布如圖5所示. 從ρ(PM2.5)的空間分布可以看出，區域整體污染水平較高，“2+26”城市ρ(PM2.5)的范圍為42.0 μgm3(北京市)～70.9 μgm3(安陽市)，ρ(PM2.5)高值區主要集中在區域中南部，包括安陽市、邯鄲市、邢臺市、濮陽市、石家莊市和鶴壁市，ρ(PM2.5)均超過60 μgm3，其中安陽市ρ(PM2.5)最高，超過GB 3095—2012《環境空氣質量標準》二級標準限值(35 μgm3)1.0倍. 中南部地區城市處于太行山脈西南平原地區，污染物易累積聚集，同時平原地區城市人口密集，交通流量大，并且以重工業發展為主，工業化水平較高，污染物排放量大[24]，導致污染較為嚴重.ρ(PM2.5)低值區主要集中在區域北部，包括北京市、廊坊市、天津市和滄州市，其中北京市ρ(PM2.5)最低，但仍超過GB 3095—2012《環境空氣質量標準》二級標準限值(35 μgm3)0.2倍. 從ρ(PM10)的空間分布可以看出，其空間分布特征與ρ(PM2.5)類似，高值區主要集中在區域中南部，ρ(PM10)的范圍為67.6 μgm3(北京市)～125.7 μgm3(邯鄲市)，除北京市達標外，其他27個城市全部超標，濃度較高的城市主要有邯鄲市、石家莊市、安陽市、邢臺市和菏澤市，ρ(PM10)均超過115 μgm3，邯鄲市ρ(PM10)超過GB 3095—2012《環境空氣質量標準》二級標準限值(75 μgm3)0.7倍，北京市和天津市ρ(PM10)較低. 從ρ(SO2)的空間分布可以看出，“2+26”城市ρ(SO2)的范圍為4.3 μgm3(北京市)～22.9 μgm3(陽泉市)，全部達到GB 3095—2012《環境空氣質量標準》二級標準限值(60 μgm3)要求，有24個城市達到一級標準限值(20 μgm3)要求，濃度較高的城市主要有陽泉市、唐山市、太原市、淄博市、濱州市和邢臺市，這些城市由于產業結構偏重，工業燃煤量大，導致污染物排放量高. 北京市、廊坊市和鄭州市ρ(SO2)降到了個位數.

圖5 2019年“2+26”城市主要污染物濃度空間分布Fig.5 Spatial distribution of main pollutants in ‘2+26’ cities in 2019

從ρ(O3-8 h-90per)的空間分布可以看出，“2+26”城市ρ(O3-8 h-90per)的范圍為179.0 μgm3(菏澤市)～208.0 μgm3(濱州市和邢臺市)，全部超過GB 3095—2012《環境空氣質量標準》二級標準限值(160 μgm3)，濃度較高的城市主要有濱州市、邢臺市、聊城市、石家莊市和淄博市，ρ(O3-8 h-90per)的最高值和最低值分別超過GB 3095—2012《環境空氣質量標準》二級標準限值1.3倍和1.1倍. 這表明京津冀及周邊地區“2+26”城市在以PM2.5為治理重點的同時，需協同考慮O3控制. 從ρ(NO2)的空間分布可以看出，“2+26”城市ρ(NO2)范圍為31.4 μgm3(菏澤市)～50.5 μgm3(唐山市)，有12個城市ρ(NO2)超過GB 3095—2012《環境空氣質量標準》二級標準限值(40 μgm3)，濃度較高的城市主要集中在太原市、石家莊市、鄭州市、濟南市等省會城市，以及唐山市和邢臺市. 菏澤市和開封市ρ(NO2)較低. 從ρ(CO)的空間分布可以看出，“2+26”城市ρ(CO)的范圍為0.7 mgm3(北京市)～1.4 mgm3(唐山市)，濃度較高的城市主要是唐山市、安陽市、晉城市、長治市和邢臺市，北京市和菏澤市ρ(CO)較低. 總體來說，安陽市、邯鄲市、邢臺市、濮陽市、石家莊市、唐山市、菏澤市、太原市等城市污染較重，北京市、天津市、廊坊市、長治市、滄州市等城市污染較輕.

圖6 “2+26”城市2015—2019年主要污染物平均濃度變化空間分布Fig.6 Spatial distribution of average concentration change of main pollutants in ‘2+26’ Cities from 2015 to 2019

“2+26”城市2015年全部完成了環境空氣質量新標準監測能力建設，為了解不同城市空氣質量改善效果的差異，該研究計算了“2+26”城市2015—2019年各項污染物濃度的平均變化情況，并繪制空間分布圖(見圖6). 總體來看，與2015年相比，2019年 “2+26”城市ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)和ρ(CO)均有不同程度的下降；ρ(NO2)有3個城市不降反升，1個城市無改善，其他24個城市ρ(NO2)均有下降；對于ρ(O3-8 h-90per)，除北京市表現為下降外，其他27個城市均表現為升高趨勢.ρ(PM2.5)下降較明顯的城市有保定市、德州市、衡水市和聊城市，年均下降值超過10 μgm3；ρ(PM10)下降較明顯的城市有衡水市、保定市、鄭州市和淄博市，年均下降值超過15 μgm3；ρ(SO2)下降較明顯的城市有淄博市、太原市、邢臺市、保定市、濟寧市和晉城市，年均下降值超過10 μgm3；ρ(CO)下降較明顯的城市有淄博市、德州市、保定市、濱州市、焦作市、菏澤市和安陽市；ρ(NO2)下降較明顯的城市有淄博市、邢臺市、保定市、北京市和鄭州市，年均下降值均超過3 μgm3，太原市、晉城市和陽泉市年均ρ(NO2)分別升高3、0.5和0.25 μgm3，天津市ρ(NO2)無變化；對于ρ(O3-8 h-90per)，只有北京市有下降，年均下降值為3 μgm3，其他27個城市均升高，其中，晉城市、邢臺市、邯鄲市、濱州市和石家莊市上升較明顯，年均升高值均超過15 μgm3，晉城市年均升高值達26 μgm3. 總之，2015—2019年保定市、淄博市和北京市空氣質量改善較明顯.

2.4 “2+26”城市空氣質量的影響因素

2.4.1地理位置的影響

京津冀及周邊地區“2+26”城市位于太行山東側和燕山南側的半封閉地形中，這種“弧狀”地形阻擋和削弱了冷空氣活動，導致山前空氣流動減弱，氣流滯留，污染物聚集不易擴散. 當高空氣流越過“弧狀”山脈后容易在背風地區產生弱的下沉運動，下沉增溫進一步促使低層逆溫形成. 逆溫層的形成和發展使得大氣趨于穩定，抑制垂直擴散能力，使半封閉地形中大氣環境容量下降；當污染物在低層東南風和南風氣流的作用下向京津冀地區輸送時，污染物在該區極易聚集或爆發性增長，從而導致污染天氣的形成[25].

2.4.2氣象條件的影響

氣象條件對污染物的擴散、稀釋和累積有一定影響. 不同的天氣條件通過通風率、降水沉降、干沉積、化學轉化損失率、自然排放量和背景濃度等影響大氣氣溶膠濃度[26-28]. 在全球氣候變暖的背景下，京津冀及周邊地區冬季氣溫持續升高，對流層中層氣溫逐漸上升，東亞冬季風強度總體減弱，大氣穩定度增強. 研究[29]表明，近年來，冬季對流層中低層氣溫變化呈顯著“上暖下冷”的“暖蓋”結構特征，氣候變暖增加了大氣層的穩定性，大氣對流擴散能力減弱，導致大氣污染加重，增加了空氣質量改善的難度. 從氣象條件的年際變化來看，梅梅等[30]利用大氣自凈能力公式(ASI)計算得出1961—2017年京津冀及周邊地區大氣自凈能力呈逐漸下降的趨勢，且在2000年之后下降速率明顯加快. 另外，2010年以后京津冀及周邊地區“2+26”城市污染物的清除擴散能力整體較差，極端的重污染氣象條件發生頻次有所增加，這是導致京津冀及周邊“2+26”城市大氣重污染頻發的重要因素之一. 雖然京津冀及周邊地區不利于污染物擴散的氣象條件依然多發，但2017年秋冬季京津冀及周邊城市大氣對污染物的清除能力相對于2013—2016年有所改善. 張小曳等[31]研究了氣象條件變化對中國重點區域ρ(PM2.5)的影響，發現《大氣十條》實施后的2014—2015年中國重點區域氣象條件相較2013年變差，2016年和2017年氣象條件相較轉好. 但在京津冀地區2017年相較2013年ρ(PM2.5)下降的39.6%中，有約5%的貢獻〔約占總ρ(PM2.5)降幅的13%〕是來自氣象條件；氣象條件改善的貢獻明顯低于ρ(PM2.5)的降幅，表明減排仍然是PM2.5污染改善的主要原因，天氣和氣候變化因素雖有影響但沒有起到控制性作用.

2.4.3經濟社會的影響

經濟發展方式粗放、產業結構不合理和能源消費比例失衡等經濟社會因素是京津冀及周邊地區大氣污染嚴重的主要原因之一[32-35]. 程鈺等[36]利用2014—2017年京津冀及周邊地區“2+26”城市的AQI數據和社會經濟數據，運用PCA-多元線性回歸模型分析發現，經濟增長、產業結構、城鎮化、能耗強度、交通結構、城市綠化等因素對城市空氣質量的變化具有重要影響. 張保留等[37]定量評估了京津冀及周邊地區產業結構的趨同化、合理化及高級化程度，結果顯示，京津冀及周邊地區各省市之間產業結構存在嚴重的趨同現象；除北京市外，其他城市產業結構的合理化程度普遍較低，并且改善速度較慢；區域產業結構高級化程度處于平緩上升的趨勢，北京市產業結構高級化程度較高，而其他城市普遍較低.

為了充分了解京津冀及周邊地區“2+26”城市的經濟社會特征，統計分析了2017年“2+26”城市三產比例、單位GDP能耗和煤炭消費量，結果見表1. 從“2+26”城市三產比例可以看出，除北京市、太原市和濟南市以第三產業為主外，其他城市均呈以第二產業為主、第三產業為輔、兼顧第一產業的狀況. 京津冀及周邊地區“2+26”城市的鋼鐵、焦炭、電解鋁、平板玻璃、水泥、原料藥和農藥產量分別占全國的43%、47%、38%、33%、19%、60%和40%[38]. 冶金、建材等高污染、高耗能產業產能在“2+26”城市中較大，特別是在唐山市和晉冀魯豫交界地區高度集中[19]. 晉冀魯豫交界地區重污染企業扎堆，企業排放治理水平相對落后，煙氣深度治理效果參差不齊且未實現協同治理，仍有部分工序采用非可行技術除塵工藝導致超標排放風險較大，各工序無組織排放問題仍然較為突出. 而且重化產業圍城現象突出，在城鄉結合部、鄉鎮和農村地區，存在大量的“散亂污”企業，排放的污染物嚴重污染環境，是影響區域環境空氣質量的原因之一.

表1 2017年“2+26”城市產業結構、單位GDP能耗以及煤炭消費量

單位GDP能耗是反映能源消耗水平和節能降耗的重要指標[39]. 2017年京津冀及周邊地區“2+26”城市平均單位GDP能耗為0.76 t(104元)(以標準煤計)，是全國平均水平的1.4倍. 京津冀及周邊地區“2+26”城市2017年煤炭消費總量達7×108t，煤炭總量大、使用強度高，燃煤污染對環境空氣質量的影響較大[40-42]，燃煤排放的污染物對京津冀PM2.5的貢獻率為23.3%～46.6%[43]，秋冬季對PM2.5的貢獻接近50%[44].

2.4.4減排政策的影響

國家政策對空氣質量的改善有著重要作用，2013年以來我國政府加大了對京津冀及周邊地區大氣污染治理的力度，2013年以來京津冀及周邊地區有關的大氣污染防治舉措見表2. 從表2可以看出，國家從減排、監管、預警、區域聯防聯控等多個角度對京津冀及周邊地區大氣污染進行治理，主要污染物排放總量顯著減少，美國國家航空航天局(NASA)衛星遙感數據[45]顯示，2013—2018年，京津冀NO2和SO2柱濃度分別下降27%和79%. 2013—2019年京津冀及周邊地區“2+26”城市主要污染物濃度呈現明顯下降趨勢(見圖1)，重污染天數大幅下降(見圖3). 2013年，《大氣十條》開始實施，制定了10條35項重點措施，以PM2.5為重點，以2017年為目標年，對全國、重點區域和重點城市的空氣質量改善提出了具體要求. 2015年，修訂后的《環境保護法》開始實施，同時史上最嚴格的環保督查制度開始實施. 從2017年秋冬季開始，生態環境部(原環境保護部)連續發布了4個秋冬季京津冀及周邊地區大氣污染綜合治理攻堅方案，以秋冬季PM2.5濃度下降和重污染天數減少為目標，通過長效措施、季節性錯峰以及重污染天氣應對相結合，著力改善秋冬季環境空氣質量. 2018年國務院印發了《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》，提出了六方面措施，分解落實到國家相關部門，同時明確量化指標與完成時限. 與此同時，2017年啟動大氣重污染成因與治理攻關項目，從京津冀及周邊地區“2+26”城市秋冬季大氣重污染成因與來源、重點行業與污染物排放管控技術、大氣污染綜合決策支撐以及大氣污染對人群健康的影響等方面開展攻堅，實現了重大突破，推動京津冀及周邊地區空氣質量持續改善[46].

表2 2013—2019年京津冀及周邊地區大氣污染防治舉措

3 結論

a) 2013—2019年京津冀及周邊地區“2+26”城市空氣質量總體向好，ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)和ρ(CO)呈直線下降趨勢，2019年比2013年分別下降了50%、41%、79%和49%；ρ(NO2)在2017年以后才明顯下降，2017年和2019年分別比2013年下降了6%和20%. 但是臭氧污染形勢凸顯，近年來有明顯升高的趨勢，2019年比2013年升高了21%.

b) 2013—2019年京津冀及周邊地區“2+26”城市重污染天數持續減少，2019年比2013年下降67%，嚴重污染天數下降尤為明顯，降幅達90%. 優良天數比例雖然增加，但2016年以后基本穩定在50%左右，沒有持續增加的趨勢.

c)ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(CO)的最大值均出現在1月，ρ(O3-8 h)的最大值出現在6月.ρ(PM2.5)為0～50、50～100、100～150、>150 μgm3時，PM2.5PM10的平均值分別為0.48、0.58、0.71、0.76，SO2NO2的平均值分別為0.38、0.39、0.41和0.42，說明ρ(PM2.5)越高，PM2.5PM10和SO2NO2越大，二次污染源和燃煤源的貢獻越大.

d) 就空間分布而言，ρ(PM2.5)和ρ(PM10)高值區主要集中在區域中南部太行山脈山前的平原地區，低值區主要集中在區域北部；總體來說，安陽市、邯鄲市、邢臺市、濮陽市、石家莊市、唐山市、菏澤市、太原市等城市污染較重，北京市、天津市、廊坊市、長治市、滄州市等城市污染較輕.

e) 地理位置、氣象條件、產業結構、能源消耗以及減排政策是影響2013—2019年京津冀及周邊地區“2+26”城市空氣質量變化的重要因素.