南京青奥会空气质量保障联合观测分析研究

王晨波，张祥志，秦玮，陈文泰，杜嵩山，胡肇焜

(1.江苏省环境监测中心，江苏 南京 210036;2.中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031)



·前沿评述·

南京青奥会空气质量保障联合观测分析研究

王晨波1，张祥志1，秦玮1，陈文泰1，杜嵩山1，胡肇焜2

(1.江苏省环境监测中心，江苏 南京 210036;2.中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031)

2014年8月，为做好南京青奥会空气质量保障工作，江苏省环境监测中心联合中科院大气物理所、南京大学等36家单位，开展了为期一个月的空气质量保障联合观测，共获取监测数据5万多个，巡航观测里程超9 000 km，编制预报及分析报告87份，空气质量预报准确率达80%。结果表明，强力管控措施的实施,对缓解空气污染效果显著； 通过联合团队观测方式，集中了产、学、研、用的技术优势和科研力量，带动了全省空气质量监测与分析能力的整体提升，为青奥会空气质量保障工作提供了强有力的技术支撑。

环境空气；联合观测；青奥会；管控措施

2014年8月16—28日，第二届夏季青年奥林匹克运动会(以下简称“青奥会”)在南京成功举办。本届青奥会是我国实行环境空气质量新标准后，首次承办的大型国际性综合赛事。为技术支撑青奥会赛事期间的空气质量保障工作，江苏省环境监测中心联合中科院大气物理所、南京大学等36家单位，开展了为期一个月的空气质量保障联合观测。

1 联合观测的组织实施

1.1 工作流程及内容

参与青奥会空气质量保障联合观测的共36家单位，包括中科院大气物理所、中科院安徽光机所、北京大学、南京大学、南京信息工程大学、暨南大学、中国环境监测监测总站、长三角区域空气质量预报中心、江苏省气象台、济南市环境监测中心站、广州禾信、无锡中科光电以及江苏、上海、浙江、安徽相关环境监测系统，围绕青奥会汇空气质量保障的主要工作，将观测专家团队划分为4个工作小组，即预报组、常规组、超站组和走航组，由江苏省环境监测中心统筹协调各成员单位开展相应工作。每日汇总各小组分析结果，并形成联合观测成果，为专家决策提供服务，同时作为南京市和江苏省每日空气质量预报和预警的重要依据[1-2]，见图1。

图1 青奥会联合观测各小组工作流程及内容

1.2 观测指标

常规污染物：SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3；其他指标：VOCs、粒径谱、黑碳、气溶胶质谱等、气溶胶激光雷达、风廓线雷达。

2 观测结果分析

经过联合观测团队历时一个月的监测，共获取监测数据5万多个，巡航观测里程超9 000 km，会商29次，编制预报及分析报告87份，空气质量预报准确率达80%。

2.1 空气质量

8月份，全省空气质量状况总体良好，达标率为84.4%，PM2.5、PM10和O3等主要污染物平均值环比7月份下降幅度均超过10%，其中PM2.5下降幅度最大，达18.2%，见图2。

南京市作为青奥会环境质量保障三级管控圈层的核心，与第二圈层(距离南京100 km 范围内城市)和第三圈层(南京100 km外城市)相比，由于管控力度最大，其空气质量最好，达标率达93.5%，不仅高于省内其他城市(除徐州)，较同期上海、杭州、合肥分别高出9.6、25.8、12.9个百分点；PM2.5值环比下降幅度最大，达34.9%，较第二圈层和第三圈层分别高出13.9和24.7个百分点。赛事期间(8月16—28日)，南京市空气质量均为优良，达标率为100%，其中优秀天数达3 d。PM2.5平均值为39 μg/m3，同比时段下降4.9%，其他主要污染物中，PM10、SO2同比降幅分别达到32.0%、40.9%，O3日最大8 h值也未超标，见图3。

图2 2014年江苏省空气质量达标率逐月变化

图3 三级圈层各市空气质量达标率比较

2.2 管控污染源

2.2.1 控源降低PM2.5

自8月1日实施工业源管控措施以来，企业限产741家，停产554家。青奥会赛事期间，加大对金陵石化、扬子石化、南化公司、南钢集团、梅钢集团等重点企业的停产限产力度。南京市重点污染源在线监控数据与环境空气中主要污染物变化趋势对比分析结果显示，重点污染源烟尘排放量与南京市PM2.5值变化呈现较好的正相关性，PM2.5平均值较控源前下降了22.6%。8月份南京市重点管控企业烟尘排放与PM2.5对比分析见图4(a)(b)。

2.2.2 控尘降低PM2.5中的钙离子浓度

青奥会期间，全省工地停工3 119个，其中自7月15日部分工地停止施工； 31日南京市区内所有工地停工； 8月1日起定期使用高压冲洗车清洗地面，以最大限度控制工地扬尘与道路积尘对大气中颗粒物的贡献。江苏省环境监测中心大气多参数站PM2.5组成成分监测显示，作为扬尘示踪物质的钙离子浓度大幅下降，8月份平均值仅为0.08 μg/m3，同比、环比下降了近一倍。PM2.5中元素碳(EC)和有机碳(OC)在青奥期间平均值较7月份分别下降了35%和44%。受钙离子、EC、OC等重要组份值下降的影响，PM2.5值在控尘措施启动后出现明显下降，较控尘前下降8.8%。8月份南京市PM2.5中钙离子值环比、同比变化见图5 (a)(b)。

图4 8月份南京市重点管控企业烟尘排放与PM2.5对比分析

2.2.3 控煤降低SO2

为控制燃煤污染，全省实施了强力管控措施。一是必须使用含硫量<0.6%的优质煤，二是第二圈层内电厂降低15%发电负荷，三是关停一批燃煤机组, 实施区域电力调控。南京市重点企业的SO2排放量从控煤前22.0 t/d，降至青奥会期间17.3 t/d，降幅达21%。其中电力行业SO2排放量下降最为明显，降幅达36%，高于钢铁和化工行业。江苏省环境监测中心大气多参数站监测结果显示，控煤措施实施后，大气中SO2值较启动前下降了23.5%。说明环境空气中SO2值与SO2排放总量存在较好的一致性。南京市重点管控企业SO2排放量与环境中SO2分析见图6(a)(b) 。

图5 8月份南京市PM2.5中Ca离子值环比、同比变化

图6 南京市重点管控企业SO2排放量与环境中SO2分析

2.2.4 控源降低NO2

通过对重点污染源NOx排放量与大气中NO2关联性分析表明，2者之间的相关性不明显，分析其原因一方面可能说明工业源脱硝效率受技术条件限制，另一方面可能与未针对社会车辆采取管制措施有关，因而控制工业源对降低空气中NO2的作用相对有限,见图7。

图7 南京市重点管控企业NOx排放量与环境中NO2分析

2.2.5 SO2和NO2管控效果

通过对青奥会前期、赛事期间及青奥会后期南京市小绕城走航观测结果对比发现[3]，8月21—23日因静稳天气影响，捕捉到工业区SO2值有所升高，并指导开展了针对性管控措施，抑制了25—26日SO2值进一步升高，见图8。

图8 绕城走航观测SO2变化

NO2观测结果在相同时段也出现明显累积过程，但受机动车排放影响，虽然采取了管控措施，NO2总体水平一直处于高位。说明针对工业源的管控措施对削减NO2作用有限，见图9。

污染物通量观测显示，同样风场下，青奥会结束后，扬子石化区域的SO2柱浓度明显高于青奥会期间，其通量较青奥会期间高0.17 kg/s[4]，说明管控措施有效降低了化工企业SO2排放，而NO2柱浓度和通量变化均不明显，这说明化工业不是NO2的主要排放源，见表1、图10。

图9 绕城走航观测NO2变化

图10 扬子石化走航观测SO2和NO2柱质量浓度变化

3 观测启示

3.1 大气环境容量已不堪重负

表1 扬子石化工业区SO2和NO2排放通量 kg/s

青奥会期间，南京工地基本都已停工，机动车流量减少了近30%，电厂发电负荷和工业产能下降了近30%，但即使在如此之严的管控措施下，只要气象条件稍有不利，空气质量就会出现波动， 只要一些大型企业生产设备开关启停，空气质量很快就出现恶化，空气质量改善更多的依赖气象条件转好，表明全省的大气污染排放总量已远远超过环境容量。

3.2 内源污染决定着空气质量

为保障青奥会空气质量而实施的“四控”措施主要针对内源污染。相比于外源输入和气象条件，内源污染对空气质量的影响更加突出。以南京为例，8月份以来，共限产50多家、停产200多家企业、停工2 000多个工地，分别占全省总数的9%、44%、67%，其内源污染控制力度居全省之首，空气质量改善程度也最大。虽然空气没有明显边界，但“多治理就多受益”，只要针对性控制内源，就可以实现率先改善空气质量的目标。

3.3 加大管控力度缓解空气污染

青奥会期间的4次污染物累积过程说明，尽管采取一些保障措施，但面对不利气象条件，空气质量仍然呈现逐步恶化的趋势，短时甚至突破轻度污染的红线。南京市启动了最严格的应急管控措施，进一步加大了限产停产、道路保洁、车辆限行力度。从4次过程的空气质量变化趋势来看，强力管控措施的实施极大减缓了空气质量恶化的趋势。

3.4 联合观测为大气污染防治提供了新的科研合作模式

通过联合团队观测方式，不仅集中了产、学、研、用的技术优势和科研力量，补齐了全省在技术和人员上的短板，更是通过群策群力、集中攻关，带动全省空气质量监测与分析能力的整体提升，为青奥会空气质量保障工作提供了强有力的技术支撑。

[1] 赵越,徐文帅,孙峰，等.北京市空气质量预报技术研究[J].中国科技成果,2012 , 13(7):28-30.

[2] 张祥志,王自发,谢品华，等.南京及周边区域亚青期间大气监控预警走航观测研究[J].中国环境监测,2014,30 (3):127-135.

[3] 李昂, 谢品华, 窦科，等. 奥运期间北京某工业区排放通量的车载被动 DOAS 遥测研究[J]. 大气与环境光学学报, 2009, 4(5):341-346.

[4] 吴丰成, 谢品华, 李昂, 等. 基于车载 DOAS 的污染气体排放通量及区域污染气体分布研究[C]//中国光学学会 2011 年学术大会摘要集.北京:中国光学学会,2011.

(栏目编辑 李文峻)

The Research about Air Quality Protection in the Combined with Observation for the Second Summer Youth Olympics Games

WANG Chen-bo1,ZHANG Xiang-zhi1, QIN Wei1,CHEN Wen-tai1,DU Song-shan1,HU Zhao-kun2

(1.JiangsuEnvironmentalMonitoringCenter,Nanjing,Jiangsu210036,China;2.AnhuiInstituteofOpticsandFineMechanics,ChineseAcademyofSciences,Hefei,Anhui230031,China)

In order to ensure that the air quality can meet the standards during the 2nd summer Youth Olympic Games in August 2014, Jiangsu environmental monitoring center invited the Institute of Atmospheric Physics，Chinese Academy of Sciences , Nanjing University and other 34 units to launch a one-month air quality protection observation. At the end, we gathered about 50 thousand data and cruise observed more than 9 000 km. We also prepared 87 forecasting and analysis reports. The accuracy rate of forecasting reached about 80 percent.The results showed that strict control measures can slow down the deterioration of air quality and through this kind of team work, we can concentrate advanced technologies and research capacity on improving air quality monitoring and analysis ability of Jiangsu province.

Ambient air; Cruise observation; The Second Summer Youth Olympics Games; Control measures

2014-11-14;

2015-01-12

王晨波(1982—)，男，工程师，本科，从事环境空气质量分析及预报工作。

X511

B

1674-6732(2015)01-0001-05