昆山市环境空气质量预报预警模式研究

邱亮 金庆先 马莉

[摘 要]开展环境空气质量预警是建设先进环境监测预警体系的重要内容。本文以昆山为例，提出了以环境空气质量在线监测和气象在线监测为基础，通过部门间会商的方式，建立符合县级市空气质量预报的预警模式，为政府管理部门以及公众了解空气质量和大气污染发展趋势，应对重污染天气和开展区域大气污染联防联控提供参考。

[关键词]空气质量；预测；预警；大气；治理

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.06.024

[中图分类号]X51 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2018）06-00-02

目前，我国大气环境形势十分严峻，在传统煤烟型污染尚未得到控制的情况下，以臭氧、细颗粒物（PM2.5）和酸雨为特征的区域性复合型大气污染日益突出，区域内空气重污染现象出现的频次日益增多，严重制约了社会经济的可持续发展，同时还会威胁人民群众的身体健康。昆山位于江苏省东南部，地处上海与苏州市区之间，是中国经济实力最强的县级市，连续多年被国家统计局评为全国百强县之首。昆山市的环境空气污染属于复合型污染，主要来源于工业生产、机动车排气和城市建设施工，其中臭氧、可吸入颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机物等成为城市大气的主要污染物。

根据《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》（国发[2013]37号）要求，环保部门要加强与气象部门合作，建立重污染天气监测预警体系。到2014年，京津冀、长三角、珠三角区域已完成区域、省、市级重污染天气监测预警系统建设；其他省（区、市）、副省级市、省会城市于2015年底前完成，要做好重污染天气过程的趋势分析，健全会商研判机制，提高监测预警的准确度，及时发布监测预警信息。

為了全面提高政府部门对环境空气质量的监管水平和应急预警能力，充分发挥已建系统在环境管理中的作用，县级市需要对现有的各方面资源进行整合研究，摸索出一种适合县级市的集环境监测（控）、预测预报、信息发布与应急预警于一体的空气质量预报预警新模式。

1 县级市空气质量预报预警模式的主要研究方向

空气质量预报预警是监测预警体系的核心部分，建设空气质量预报预警平台对于重污染天气过程的趋势分析、污染源成因分析等具有重要的意义，其将为环境管理提供强有力的技术支撑。

目前，常见的空气质量预报预警采用的预报方法主要有统计预报和数值预报两类，其中统计预报模式主要依赖对历史气象、环境空气质量数据的统计分析处理，常用的建模方法包括神经网络、线性回归等，具有简单、易用性，在合理选择影响因素和进行参数优化的情况下也能提高空气质量的预报精度，但其缺点在于无法对污染的过程和机制进行定量分析，对于污染防治的决策支持能力也有限。数值预报是以大气动力学理论为基础，基于对大气物理和化学过程的理解，建立大气污染浓度在空气中的输送扩散模型，并借助计算机来预报大气污染物浓度在空气中的动态分布。由于数值预报模式很好地考虑了污染的过程与机制，能够为污染控制决策提供较为丰富的信息，是很有前景的一种预报方法，但由于模型构建复杂，对于源清单等基础数据要求高，且运算量大，对硬件基础设施要求较高，在我国的应用仍处于起步阶段。为提高预报的准确性，通常的做法是统计预报和数值预报同时使用，并增加人工经验会商。

2 监测数据的类型

人工会商需要得到充分的监测数据，根据监测数据的变化趋势，结合经验进行预报，所以监测数据的收集分类和处理工作尤为重要。目前，昆山市能用作空气质量预警预报的监测数据有污染源监测数据、气象监测数据和环境空气质量监测数据。

2.1 污染源监测数据

已建成的昆山市污染源在线监测系统实现了对全市200余家重点污染源企业24小时全天候实时监控。在线监控设备综合运用24小时视频拍摄、锅炉炉温监测、自动采样等科技手段，实现了对废水、废气等多项指标的监测。监控污染因子主要包括：化学需氧量、氨氮、总磷、总铜、六价铬、总铅、总镍、二氧化硫、氮氧化物和烟尘等，加上即将投入使用的机动车尾气监控系统，可实时获取固定工业污染源、机动车移动污染源的监控数据和历史趋势变化数据等相关污染源数据。

2.2 气象监测数据

昆山市气象部门通过接入昆山市环境质量监测监控平台已基本实现了气象监测数据的共享。监测数据主要包括气象监测点位实时观测信息（温度、湿度、气压、风速、风向与雨量）。天气形势预报包括昆山短期和短时预报。

2.3 环境空气质量监测数据

自1999年起昆山开始建设环境空气自动监测站点。截至2013年底已累计投入财政资金约1 700余万元，建有12个空气自动站监测点，分别位于主城区、开发区、高新区、巴城、淀山湖、锦溪、张浦、周市、千灯、花桥和周庄等地，基本覆盖全市各乡镇。12个子站全部具备环境空气质量新标准要求的6项污染物监测能力，其中二水厂空气站为一个灰霾监测站，除常规指标外，还具有能见度、稳定度、UV辐射和挥发性有机物等监测指标。城区空气质量监测站点目前已实现与环保部及省环保厅联网，公众可通过政府网站或手机App客户端实时查询站点的监测数据。环境空气质量监测数据主要包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物、细颗粒物、臭氧和一氧化碳等6项监测指标的实时小时浓度值、滑动平均值、日均浓度值和环境空气质量指数等。

2.4 长三角环境空气质量预报预警数据

目前，上海、苏州等周边城市已建成各自的预报预警体系。环保部还将在上海建设长三角区域空气质量预报预警中心，建成后区域环境空气质量预报预警网络将覆盖昆山，昆山市也可在第一时间内获得长三角空气质量预报预警的相关数据。

3 环境空气质量会商预报预警

2014年6月，昆山市环保局和昆山市气象局联合发布了《昆山市大气污染预警会商制度》，明确了会商的工作原则、工作内容、工作机构、工作机制和保障措施等。当空气质量指数（AQI）连续一定时间达到预警值，或者省环保厅、苏州市环保局发布包含昆山市的预警信息时，将及时启动重污染预警工作制度。

依据重污染天气可能造成的危害程度，昆山市重污染天气预警分为四级。①四级蓝色预警。区域内24小时的空气质量指数（AQI）在201～300之间，且气象预报未来1天仍将维持不利气象条件。②三级黄色预警。区域内24小时空气质量指数（AQI）在301～400，且气象预报未来1天仍将维持不利气象条件。③二级橙色预警。区域内24小时空气质量指数（AQI）在401～450，且气象预报未来1天仍将维持不利气象条件。④一级红色预警。区域内24小时空气质量指数（AQI）大于450，且气象预报未来1天仍将维持不利气象条件。

3.1 预警会商机制

预警会商组主要由苏州市环境监测中心、昆山市环境监测站、昆山市气象台有关人员组成，会商组人员通过预警会商平台（手机QQ和微信）可浏览各类资料。正常情况（空气质量和气象状况不满足预警启动条件）下，市环境监测站和气象台值班人员每天会商1次，当日16时进行第二天环境空气质量会商，并形成《环境空气质量预报会商单》。

当环境空气质量和气象状况经初步判断满足预警启动条件时，市环境监测站和气象台值班人员先拟定《重污染天气预警信息报告》（草稿）提交会商平台，并短信提醒会商组成员开展会商。会商组成员综合“当日大气污染物实况分析”“当日天气形势实况分析”“未来两天天气形势预报”“未来两天空气污染气象条件预报”《环境空气质量预报会商单》《重污染天气预警信息报告》（草稿）及周边城市相关信息和形势，在平台上进行会商，提出意见，形成《重污染天气预警信息报告》。《重污染天气预警信息报告》经双方确认后，将上报市重污染天气应急指挥部办公室，并启动《昆山市重污染天气应急预案》。

3.2 预警信息内容和上报

《环境空气质量预报会商单》包括当前空气污染级别及气象条件分析、未来气象条件及污染情况分析、明日空气质量类别及建议采取的预警级别。《重污染天气预警信息报告》包括重污染天气预警等级、昨日空气质量实况、今日空气质量预报和明日空气质量预报。《重污染天气预警等级调整报告》包括重污染天气预警等级、昨日空气质量实况、今日空气质量预报和明日空气质量预报。《重污染天气预警信息解除报告》包括解除重污染天气预警等级、昨日空氣质量实况、今日空气质量预报和明日空气质量预报。

4 结 语

昆山作为长三角重要的工业城市，位于上海和苏州两大城市之间，能够充分借鉴周边两大城市环境空气质量预报预警的相关信息。在大区域预报预警范围内，昆山市要结合本地气象、环境监测数据和历史统计数据，通过人工会商开展本地区空气质量预报预警，可实现本地的精细化预报。昆山市环境空气质量预报预警，将为政府管理部门以及公众了解空气质量、了解大气污染发展趋势、应对重污染天气和开展大气污染联防联控提供参考。

主要参考文献

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