2017年nián4月以來lái，我國開展了大氣重污染成因與治理攻關項目mù，彙集國內nèi2000多名環境科學xué、大氣科學xué、氣象科學以及行業治理等方面的優秀科學家和一線科研工作者zhě，建成了天地空綜合立體觀測網wǎng，通過外場觀測cè、實驗室分析和數值模擬等綜合研究手段duàn，集中開展聯合攻關guān，目前已基本弄清了京津冀及周邊地區大氣重污染的成因yīn，實現了對重污染過程的精細化定量化描述shù。

研究發現xiàn：

01  硝酸鹽超過硫酸鹽成爲京津冀大氣細顆粒物wù（PM2.5）中最主要的二次無機組分fēn

2017–2018年採暖季期間jiān（11月yuè15日rì-次年nián3月yuè15日rì），京津冀及周邊地區大氣污染傳輸通道城市shì（“2+26”城市shì）PM2.5的平均濃度爲wèi85微克kè/立方米mǐ，其中有機物wù、硝酸鹽yán、硫酸鹽yán、銨鹽等主要組分的佔比分別爲wèi28%、19%、12%和hé11%，揭示京津冀大氣qìPM2.5化huà學特徵發生了顯著變化，2018年nián11月yuè–2019年nián2月主要站點在線測量的結果再次印證了這一變化規律lǜ。
觀測期間的數據分析表明míng，京津冀硝酸鹽區域性污染十分突出chū，硝酸鹽yán絕對濃度和佔比大幅度超過硫酸鹽，成爲wèiPM2.5中最主要的二次無機組分fēn，其濃度快速上升已成爲wèiPM2.5爆發式增長的關鍵因素之一yī。究其原因yīn，主要是京津冀及周邊地區散煤méi“雙代dài”、燃煤鍋爐和hé“散亂污wū”企業綜合整治措施成效顯著zhù，使得硫酸鹽濃度及佔比大幅降低dī，同時也凸顯出強化氮氧化物wù（NOx）控制的重要性xìng和緊迫性。

02  遠超環境承載力的污染排放強度是京津冀及周邊地區大氣重污染形成的主因yīn

京津冀及周邊地區偏重的產業結構gòu、以煤爲主的能源結構gòu、以公路爲主的交通結構gòu，導致單位國土面積煤炭消費量是全國平均水平的de4倍bèi，鋼鐵tiě、焦炭tàn、玻璃lí、原料藥等產量均佔全國guó40%以上shàng，大宗物料liào80%依靠柴油貨車運輸shū。
從時間分佈上看kàn，受採暖影響xiǎng，秋冬季一次cìPM2.5和有機碳tàn、黑碳等組分的de月均排放水平是非採暖季的1.5–4倍bèi，而保定dìng、濮陽yáng、太原yuán、陽泉quán、長治zhì、晉城等散煤用量大的城市shì，上述污染物在秋冬季的排放水平更高gāo。
從空間分佈上看kàn，區域內污染物排放總量大的城市爲唐山shān、天津jīn、石家莊zhuāng、邯鄲dān、淄博bó，排放強度大的城市爲唐山shān、淄博bó、濮陽yáng、安陽yáng、濱州zhōu。從行業分佈來看kàn，鋼鐵及焦化行業主要分佈在唐山和晉冀魯豫交界地區qū，玻璃行業集中在邢臺tái、淄博等地dì，石化化工主要集中在淄博bó、天津jīn、滄州zhōu、石家莊等地dì。在zài“2+26”城市shìPM2.5年均濃度達標biāo（35微克kè/立方米mǐ）約束下xià，一次cìPM2.5、NOx、VOCs及jíNH3等污染物排放量liàng仍遠超環境容量。

03  不利氣象條件造成污染快速累積是京津冀及周邊地區大氣重污染形成的誘因yīn

京津冀及周邊地區位於太行山東側cè“背風坡pō”和燕山南側的半封閉地形中zhōng，削弱了該地區秋冬季盛行西北季風的作用yòng，同時受中層暖蓋的影響xiǎng，“弱風區qū”特徵明顯xiǎn，污染物擴散條件較差chà。在當前高強度的污染物排放背景下xià，一旦出現近地面風速小於yú2米mǐ/秒miǎo、相對溼度高於yú60%、邊界層高度低於yú500米mǐ、逆溫等不利氣象條件jiàn，極容易產生本地積累型污染rǎn。
京津冀及周邊地區各城市污染程度受到整個區域的傳輸影響xiǎng，全年平均貢獻約爲wèi20%–30%，重污染期間的貢獻還會再提升約yuē15%–20%。
對北京市而言yán，區域傳輸貢獻最高可達dá60%–70%，其中西南通道dào（太行山前輸送帶dài）、東南通道dào（濟南nán-滄州zhōu-天津輸送帶dài）和偏東通道dào（燕山前輸送帶dài）影響較大dà。西南通道的定量分析顯示shì，在典型污染過程的起始階段duàn，向北京的輸送通量可達dá500–800微克kè/(平方米mǐ∙秒miǎo)，污染形成階段的輸送通量在zài100–200微克kè/(平方米mǐ∙秒miǎo)左右yòu。

04  大氣氧化驅動的二次轉化是京津冀大氣污染積累過程中爆發式增長的動力lì

PM2.5二次轉化微觀機理十分複雜zá，硝酸鹽yán、硫酸鹽yán、銨鹽和二次有機物等組分快速生成助推了lePM2.5爆發式增長zhǎng，不同時段duàn、不同城市和不同氣象條件下xià，各二次組分增長的貢獻不同tóng。
硝酸鹽主要受shòuNOx的氣相氧化驅動dòng，日間羥基自由基氧化貢獻約yuē70%–90%，夜間硝基自由基氧化貢獻約yuē10%–30%。硫liú酸鹽主要通過二氧化硫（SO2）的多相化學反應生成chéng，其生成速率與顆粒物的酸鹼度密切相關guān，在偏酸性條件下xià，過渡金屬催化氧化佔zhàn90%以上shàng；在近中性條件下xià，過氧化氫qīng（H2O2）和二氧化氮dàn（NO2）的氧化各佔zhàn50%。
銨鹽主要通過氨ān（NH3）與含硫liú、含氮等酸性物質的中和反應生成chéng；京津冀及周邊地區大氣中zhōngNH3的濃度顯著高於美國等發達國家和地區qū，處於富氨狀態tài，近年來區域內nèiSO2的濃度不斷下降jiàng，大氣中zhōngNH3的濃度不降反升shēng，更加有利於硝酸鹽的形成chéng。
PM2.5中的有機物wù來自一次排放和揮發性有機物（VOCs）的二次轉化huà，其中二次有機顆粒物在zàiPM2.5有機物中約佔zhàn30%–50%，高gāo溼條件下其生成速率顯著升高。

05  京津冀及周邊地區大氣重污染的成因是污染物本地積累lèi、區域傳輸和二次轉化綜合作用的結果guǒ

2017年nián10月至zhì2019年nián3月初的秋冬季期間jiān，京津冀及周邊地區共出現xiàn23次區域重污染過程chéng。對duì23次污染過程的精細化定量化分析表明míng，每次污染過程都可以解釋爲污染物本地積累lèi、區域傳輸和二次轉化綜合作用的結果guǒ。
以yǐ2019年nián2月yuè19日rì–3月yuè2日期間的污染過程爲例lì，受高空緯向環流控制zhì，影響區域的冷空氣勢力總體偏弱ruò；同時受西北太平洋反氣旋性環流影響xiǎng，華北地區的偏南風有利於低緯度水汽向區域的輸送sòng，導致區域近地面風速小於yú2米mǐ/秒miǎo（較同期偏小xiǎo0.5米mǐ/秒以上shàng），且存在逆溫wēn，造成污染局地積累在約yuē500米高度的邊界層內nèi。
晉冀魯豫交界地區因高污染rǎn、高能耗企業密集jí，排放強度大dà，在污染前期往往成爲區域重污染的de“熱點diǎn”，如本次過程污染最重的濮陽市shì和安陽市，PM2.5濃度在zài4–8小時從優良狀態躍升至重度污染水平píng，同時shíPM2.5中鉀離子zi、鎂離子zi、氯離子zi、硫酸根離子和硝酸根離子的濃度出現數倍至上百倍增長zhǎng，反映元宵節期間煙花爆竹燃放fàng和節後大面積復工等多種因素導致高強度的排放，遇不利氣象條件時快速積累lèi，從而顯著加重污染程度dù。
污染中期qī，在偏南風的持續作用下xià，污染物向北京等京津冀中北部地區的輸送特徵明顯xiǎn；空氣質量模式模擬結果表明míng，北京市在zài3月yuè1–2日出現重度污染期間jiān，本地積累對duìPM2.5的貢獻約yuē40%，區域傳輸的貢獻約yuē60%，污染物沿西南和東南通道的傳輸作用最大dà，各貢獻約yuē20%-30%。
同時shí，北京等典型城市shìPM2.5中硝酸鹽yán、硫酸鹽yán、銨鹽等二次無機組分的濃度快速上升shēng，佔比總和超過guò60%，表明míngNOx、SO2、NH3等氣態污染物在高溼條件下快速發生二次轉化huà，推高區域yùPM2.5濃度dù，加重了污染程度dù，部分城市多日持續重度污染rǎn，個別城市甚至達到日均嚴重污染rǎn。

來源yuán：國家大氣污染防治攻關聯合中心xīn