G20峰会空气质量保障机制的构建

徐圣辰, 王晓元，田旭东

浙江省环境监测中心，浙江 杭州 310012

G20峰会空气质量保障机制的构建

徐圣辰, 王晓元，田旭东

浙江省环境监测中心，浙江 杭州 310012

为进一步做好G20峰会空气质量保障工作，在大气污染联防联控机制的基础上，建立G20峰会空气质量保障机制，形成专项工作小组，按照空气质量保障组织框架运行，为精准保障提供空气质量预报、污染态势特征及评估、措施执行情况及效果、污染溯源等管控技术支撑。2016年9月，G20峰会期间杭州市空气质量总体优良，8月24日至9月7日G20峰会前后杭州市PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3等污染物浓度同比2015年分别下降40%、40%、37%、56%、22%、7%，在该机制的推动下空气质量保障工作圆满完成。

空气质量保障；预报预警；联防联控；机制

近年来，我国在不同城市举办各种大型体育赛事、纪念日活动，如2014年8月南京青奥会、2015年9月纪念抗战胜利70周年大阅兵等，诸多活动涉及安保、交通、饮食安全等各方面保障工作，由于我国大气污染现状较为严峻，重大活动举办期间的城市空气质量受到国内外的广泛关注。2016年9月4—5日，杭州举办G20峰会，这是中国2016年最重要的国际大会,也是新中国历史上规格最高的外交大会。本次保障工作是在全国首次开展PM2.5和O3的耦合预报预警，需要设计稳定、有序的空气质量保障机制，并构建预报预警多专业、多团队的联合工作技术规程和运行框架，目的是利用此次保障机制实战经验为今后大气重污染联防联控和应急减排提供科技支撑。

由于大气污染联防联控需要对各类污染源、监测、气象数据以及模式结果进行有效整合、分析和挖掘[1]，其中空气质量预报具有较高的不确定性，本次举办G20峰会对杭州的空气质量要求严格，因此空气质量预报预警是重大活动空气质量保障成功的关键环节之一。

2010年，上海市环境监测中心开发长三角区域空气质量预警联动系统[2]，利用初步构建的区域环境空气质量联动监测协作网，实现空气质量信息共享，精准预测空气质量，顺利完成上海世博会空气质量达标保障工作[3]。2014年8月，南京市使用集预测预报、污染调控和信息发布于一体的空气质量保障决策支持系统，成功应用于第二届亚洲青年运动会和南京青年奥林匹克运动会[4]。以往经验证明，完善的环境空气质量监测网络及一体化的空气质量信息共享平台是保障工作的基础。2015年9月纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年大阅兵再次利用大气污染区域联防联控机制，在统一的监测、监管、评估、协调下，对各自区域进行大气环境质量变化的监测和预报，实施及时的管控减排措施，取得了良好的效果[5]。

本文以G20峰会空气质量应急管控为例，介绍空气质量保障机制的设计、运行过程与成果。

1 空气质量保障对预报预警的需求

在我国区域大气复合型污染态势严峻的背景下，重大活动期间对于空气质量的要求迫切需要预报预警的技术支撑。空气质量预报预警是基于监测网络、预报模型和专家会商等方式，预报未来空气质量，向公众发布预报信息，为政府提供应急措施参考，降低空气污染危害的一种技术手段。上海世博会期间，长三角区域空气质量预警联动系统实时监控空气质量状况，科学预测变化趋势，成功发布5次大气污染预警，启动区域应急联动措施，顺利完成了空气质量达标任务[3]。纵观以往各类重大活动，完成空气质量保障任务，需要管理部门做出精准的决策，需要为保障工作提供污染态势特征评估、措施执行情况及效果、污染溯源等管控技术支撑，然后利用各种技术手段做出较准确的空气质量预报，除了预报城市空气质量等级、AQI预报范围，还要针对主要污染物浓度变化趋势给出污染物浓度峰值可能出现的时段、高值的浓度、对活动期间的影响程度以及可能存在的污染物输送路径、积累过程等。

2 G20峰会区域联动预报预警架构设计

G20峰会区域联动预报预警架构是以区域大气污染联防联控为基础，以精准污染调控决策为手段，确保峰会期间杭州空气质量达标。区域大气污染联防联控是指以大气环境功能区域为单元，相关省市从区域整体需求出发，共同规划和实施大气污染控制方案，统筹安排，相互协调，最终达到控制污染、改善区域空气质量的目的[6]。区域联动预报预警架构机制的框架设计是以指挥部为中心，首先明确联动机制中各部门的职责工作及具体措施，再结合保障目标区域内重污染应急预案，在组织机构职责等方面建立具有操作性的运行机制(图1)。

图1 G20峰会空气质量保障区域联动机制Fig.1 G20 summit air quality security regional joint mechanism

为实现机制运行的稳定、协调、有序，将机制分4层，分别为运行概念框架、职责工作、执行部门、措施及基础。第一层为运行概念框架，以管理决策、科学咨询、监测预警、行动执行为四要素，明确区域联动的工作核心；第二层为职责工作，明确概念框架下的工作内容；第三层为执行部门，各相关部门协调配合；第四层为措施及基础，以清单数据、监测数据共享为基础，进行科学合理的减排措施。G20峰会空气质量保障区域联动机制采取纵向机构的管理模式，有利于区域空气质量管理机制和环保工作的长效化、制度化。

G20峰会参照区域联控机制的思路，搭建应急联动组织构架，设有指挥部、综合协调组、管控应急组、预测预警组、联防联控组、宣传后勤组，各部门协调配合、资源共享，最终构建G20峰会空气质量保障组织运行框架(图2)。该框架以指挥部为核心，负责决策部署、命令下达、综合协调。下设综合协调组，由省、市政府办公室与环保厅局组成，负责部门措施方案编写、指挥命令传达、各部门信息传递和设立跨行政区管理机构，统一区域环境协商，将现有行政区划之间的跨界污染问题进行协同处理。此外，指挥部特别设立专家组，由资深学者组成专家咨询委员会，负责预警应急咨询评估、指导。

图2 G20峰会空气质量保障组织运行框架Fig.2 The framework of G20 summit air quality security organization

综合协调组主要负责协调联防联控组、管控应急组、预测预警组及宣传后勤组的工作。其中管控应急组由各省、市环境执法监察部门组成，负责监察相关企业、单位的措施执行情况，督查省、市应急管控措施，联防联控组由国家环境执法监察部门组成，对跨区域地区污染进行督查并对各省、市的管控措施执行情况进行梳理总结。宣传后勤组负责宣传报道及后勤保障。作为G20峰会空气质量保障的一个关键环节，预测预警组负责环境空气质量监测、会商预测、预警应急后评估工作，由区域、省市环境监测部门、环境预报部门、气象预报部门组成。最终，预测预警组与专家组通过每日会商为指挥部提供管控措施的建议，由指挥部下达命令与决策。

3 G20峰会空气质量保障每日会商内容

G20峰会预测预警工作组具体由4个小组组成，分别为污染源(措施执行)评估小组、监测组、气象组、预测预警组，成员单位有浙江省环境监测中心，长三角区域空气质量预测预报中心，中国环境监测总站，上海、江苏、安徽省(市)环境监测中心(站)，杭州市环境监测中心站，浙江省气象台，浙江省环境保护科学设计研究院。

浙江省环境保护科学设计研究院负责大气污染源评估，汇总并分析长三角区域三省一市大气污染源排放清单数据，为空气质量预报预警会商以及专家咨询委员会提供峰会期间大气污染源变化特征情况，评估会议期间污染源减排措施情况。

浙江省气象台负责气象预报，为空气质量预报预警会商提供会议期间浙江省及周边地区天气形势分析以及未来的变化特征情况，在污染源排放一定的条件下，气象条件决定污染物浓度大小[7]，如果会商预判出现较重的污染传输，预测大气层垂直不同高度风向的时序变化。浙江省环境监测中心负责组织开展行政区内空气环境质量监测和空气质量预报工作，协调浙江省气象台和其他成员单位开展杭州地区空气质量预报区域会商，报送相关信息。在G20峰会保障期间，浙江省环境监测中心每日组织成员单位进行联合会商，为次日的专家会商与指挥部决策做准备。

会商的主要内容：

1)监测观测组汇报过去3～5 d(时间段视污染特征而定)杭州及周边地区(按核心区、管控区、严控区的划分)空气污染水平，对污染特征、污染规律进行多角度、多侧面的系统性分析[8]，如各观测点过去3年同期细颗粒物成分浓度对比以及与气象要素的对比，细颗粒物的源解析，区域污染输送通道上雷达走航结果，以细颗粒和O3为核心污染物，关注污染物及其前体物浓度水平变化和波动情况。

2)污染源组汇报保障期以来减排措施的执行情况、污染源排放量的时空变化、动态变化情况和减排负荷。

3)气象组汇报当前气象条件(包括风温垂直廓线等)、当天及未来5 d浙江省及周边地区的天气形势和污染气象条件、不同高度风场的预报；杭州及周边地区未来72 h精细化预报，主要包括杭州市的温度、湿度、风速、风向、日照、云量等气象要素的预测，前一天要素预报与观测数据回顾分析。

4)预测预警组汇报各类情景的减排模拟结果，比对减排与未减排区域及杭州市模拟结果和观测数据，各污染物未来72 h内逐时变化序列图，杭州未来3 d气流轨迹预测结果，未来3 d东西、南北以及西北东南等主要污染传输方向上不同高度剖面O3和NO2预测结果、颗粒物和O3的源解析结果。

5)预测预警组汇报各属地当天及未来5 d空气质量预报，包括空气质量等级、首要污染物；杭州需回顾前段时间的预报及日报比对情况、预报当日及未来3日AQI、空气质量等级、首要污染物、PM2.5和O3浓度，未来4～5 d空气质量的等级、首要污染物。对预报结果有不同意见的部分，可能出现污染高值的时段进行讨论，形成初步会商结论，为次日的空气质量预报做准备。

大气重污染预报预警应急技术支撑体系的建立是重大活动保障的一个关键要素。徐文帅等[9]集成新一代的天气模式WRF、源处理模型SMOKE、空气质量模型，对北京市空气质量数值预报系统进行升级，成功应用于2014年APEC会议、2015年纪念中国人民抗日战争胜利70周年大阅兵重大活动保障。G20峰会空气质量保障也特别构建了集区域大气复合污染立体监测网络、基于区域模式的具备污染诊断和溯源的多模式集合预报系统、基于LPDM模式的污染快速诊断系统、区域大气复合污染快速解译系统为一体的区域大气重污染预警应急技术支撑体系架构。该技术支撑体系已在浙江省示范运行，并在2015年12月乌镇第二届世界互联网大会空气质量保障中得到应用。

4 G20峰会空气质量保障实例

在G20峰会前期，通过监测数据得出，8月24—30日，长三角区域的颗粒物浓度分布26—29日基本以优为主，但杭州的O3在24、25、28、29日超标(图3)。

图3 杭州市空气质量日报O3和PM2.5日浓度时间序列Fig.3 Time series plots of O3，PM2.5of Hangzhou

专家组通过会商资料回顾污染源排放与管控落实情况，气象预报信息，超级站、区域站观测数据分析及模式模拟结果，判断过去一周的这种趋势可能在峰会期间再次出现。根据管控措施实施后的模式预报与实测数据对比情况，8月10—31日PM2.5与O3模式基准、管控与监测值比对显示如图4、图5所示，PM2.5模式预报趋势准确，数值较为接近，O3模式预报趋势较为准确，但数值普遍偏低，O3有明显上升趋势。结合多模式模拟产品与气象预报产品的综合分析，9月3—5日杭州的PM2.5和O3污染来源追因与贡献模拟显示，区域污染主要来自浙江东部、北部地区，江苏沿江八市，上海、安徽马鞍山、芜湖等地区，而且O3同时受区域传输和局地二次生成的影响。预测预警组判断未来5 d区域空气质量，8月31日至9月1日风向转变，上游较为清洁，PM2.5有所降低，PM2.5为优，O3为轻度污染。9月2—3日扩散条件转差，PM2.5和O3浓度上升，9月4—5日浙北湿度增高，颗粒物吸湿性增大，PM2.5为优或良，考虑到已采取的管控措施及不利气象条件的双重影响，预报4—5日O3为轻度污染，O3-8 h存在超标可能，专家组审核通过预报结论，并上交指挥部做进一步研判。

图4 杭州市PM2.5日报实测与模式-基准/管控浓度时间序列Fig.4 Time series plots of measurement and mode-benchmark/control of PM2.5 in Hangzhou

图5 杭州市O3日报实测与模式-基准/管控浓度时间序列Fig.5 Time series plots of measurement and mode-benchmark/control of O3 in Hangzhou

纵观往年的重大活动保障，采取保障措施后预测仍有超标的情况已不是首例。2014年8月南京青年奥林匹克运动会期间，在启动保障措施后，南京市通过4次污染物积累过程，预测到不利气象条件会导致空气质量逐步恶化，甚至短时出现轻度污染，于是进一步启动了最严格的应急管控措施，极大地减缓了空气质量恶化的趋势[10]。借鉴以往保障工作的丰富经验，考虑管控启动后的综合影响，指挥部与专家组反复讨论后最终决定加大VOCs控制力度，建议在浙北(嘉兴、湖州)、浙东(绍兴、宁波)、苏南(南京、苏州、无锡、常州、南通)、上海和安徽宣城启动VOCs减排应急管控措施。

在各地各部门多项减排措施及时启动落实后，9月3—4日，杭州空气质量均达到优良水平，8月24日至9月7日G20峰会前后杭州市PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3等污染物浓度同比2015年分别下降40%、40%、37%、56%、22%、7%，其中PM2.5比近3年平均值同比下降39%，保障任务圆满完成。

5 结论

本次G20峰会空气质量保障是近期级别最高、难度最大的一次空气质量保障：区域大气环境立体监测网在预报预警中得到充分应用，特别是实时共享了长三角区域内5个大气超级站的观测数据，在支撑精确预报和精准管控2个方面都发挥了较高的作用，是空气质量保障的基础；G20峰会基本实现了长三角区域主要城市的大气污染源清单共享，是成功实施区域联防联控和重大活动保障的根本；首次实现PM2.5和O3浓度的耦合预报，在PM2.5浓度降低的同时O3浓度达标是此次保障过程的一大难点；本次保障是大气重污染预警应急机制的改革，健全的预报预警机制是空气质量保障的关键。

G20峰会空气质量保障机制的构建为重大活动的空气质量保障提供了成功经验，机制构建的基础需要区域大气污染清单数据与各种加强观测点位(超级站、区域站)的数据进行共享，大数据技术的有效整合、分析和挖掘是区域大气污染联防联控的主要手段，为大气污染的治理向区域联防联控模式转型、优化运行机制路径、预报预警技术体系革新提供了参考。

[1] 杨毅. 大数据时代下探索区域大气污染联防联控的新模式[J]. 科技传播，2014(6)：107-108.

[2] 陆涛. 上海世博会长三角区域空气质量预警联动系统开发与应用[J]. 中国环境监测，2013，29(1)：141-146.

LU Tao. Development and application of the regional air quality early warning and joint action system in Yangtze River delta for Shanghai EXPO[J]. Environmental Monitoring in China, 2013, 29(1):141-146.

[3] 刘娟. 长三角区域环境空气质量预测预警体系建设的思考[J]. 中国环境监测，2012，28(4)：135-140.

LIU Juan. Discussions on the system of regional air quality forecasting and early warning in Yangtze delta area[J]. Environmental Monitoring in China, 2012，28(4)：135-140.

[4] 郑新梅，李文青，陆晓波，等. 信息科技下空气质量保障决策支持系统构建分析——以南京青奥会为例[J]. 电子测试，2016(2)：188-189.

ZHENG Xinmei, LI Wenqing, LU Xiaobo, et al. Analysis of the air quality guarantee system for the Youth Olympic Games in Nanjing[J]. Electronic Test, 2016(2):188-189.

[5] 屠凤娜. 京津冀区域大气污染联防联控问题研究[J]. 理论界，2014(10)：64-67.

TU Fengna. Research on the problem in Beijing Tianjin Hebei regional atmospheric pollution control and joint[J]. Theory Horizon, 2014(10): 64-67.

[6] 王金南，宁淼，孙亚梅. 区域大气污染联防联控的理论与方法分析[J]. 环境与可持续发展，2012,37(5):5-10.

WANG Jinan, NING Miao, SUN Yamei. Study on theory and methodology about joint prevention and control of regional air pollution[J]. Environment and Sustainable Development, 2012,37(5): 5-10.

[7] 吴兑，邓雪娇.环境气象学与特种气象预报[M].北京：气象出版社，2001.

[8] 孙峰，张大伟，董欣，等. 基于环境监测数据的APEC会议空气质量保障环境改善效果评估[J]. 中国环境监测，2016,32(3): 1-12.

SUN Feng, ZHANG Dawei, DONG Xin, et al. Research on improvement effects of assurance measures on ambient air quality during APEC based on environmental monitoring data[J]. Environmental Monitoring in China,2016, 32(3):1-12.

[9] 徐文帅，李云婷，吴其重,等. AQI标准下北京市空气质量数值预报系统及其在重大活动保障中的影响[J]. 中国环境监测，2016，32(2)：11-19.

XU Wenshuai, LI Yunting, WU Qizhong, et al. Air quality numerical forecasting system and its application during the period of guarantee for major events in Beijing under AQI standard[J]. Environmental Monitoring in China, 2016, 32(2):11-19.

[10] 王晨波，张祥志，秦玮，等. 南京青奥会空气质量保障联合观测分析[J]. 环境监控与预警，2015, 7(1): 1-4,14.

WANG Chenbo, ZHANG Xiangzhi, QIN Wei, et al. The research about air quality protection in the combined with observation for the second summer Youth Olympics Games[J]. Environmental Monitoring and Forewarning, 2015,7(1): 1-4,14.

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年国家科技支撑计划课题“大气重污染应急减排与联动机制研究”(2014BAC22B05)

徐圣辰(1989-)，女，浙江杭州人，硕士，助理工程师。

田旭东

X84；X51

A

1002-6002(2017)01- 0001- 06

10.19316/j.issn.1002-6002.2017.01.01