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北大最新报告:1000万条数据背后的北京空气质量

知识分子  · 公众号  · 科学  · 2017-03-19 07:10

正文

渴望蓝天。图片来自Pixabay


撰文 | 程莉 李赫

责编 | 李晓明



不得不面对的问题又来了……

抬头看看窗外的天

我们如梦初醒

原来我们还是在北京

霾还是帝都醇啊


两会期间,相信朋友们都会有这样的感觉:

word天,我是生活在北京吗?


北京两会期间的蓝天。摄影:李赫


感觉自己在另一个城市旅游!

我们望着蓝天,和着春风,晒着太阳,创造着社会价值

觉得春天的北京真美好


然而我们的代表前脚离开北京

后脚灰霾就如鬼子进村一样悄悄来了

这无缝衔接的 也不知道谁给霾报的信儿


不禁想呼唤各位代表

留下您的神通吧!


两会蓝vs平常灰。(同一个地方同一个时间段)摄影:李斌


所以我们经历了奥运蓝、APEC蓝、阅兵蓝、两会蓝……

北京蓝依旧没有成为“新常态”

北京霾污染到底治理的咋样了?


北大统计科学中心和光华管理学院

3月17日新发布了

2013-2016北京区域污染状况评估报告



报告集中研究分析了北京市36个空气质量监测站点

2013年3月至2017年2月间的污染物浓度和气象数据

共一千多万条!


第一个问题:2016年空气有改善吗?


——没有。


大气污染的根本原因是污染物的过量排放

但是气象条件不可控

在大气污染的可比性研究中是一个干扰因素

因此他们对污染物浓度的原始数据

进行了时间-空间维度上的气象调整

污染数据包括六种常规污染物

PM 2.5 、PM 10 、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和臭氧


以季节为时间单元

春季是3月到5月

夏季是6月到8月

秋季是9月到11月

冬季是12月到来年2月

优点是具有更好的时间稳定性和更大的数据量

缺点是……

有一个成绩差的“学生”因为不同的“分班”形式

造成了不同的结果


政府说——

2016年空气质量总体向好

74 个重点城市细颗粒物(PM 2.5 )年均浓度下降 9.1%

北京市2016年PM 2.5 年均浓度为73微克/立方米

同比下降了9.9%

创下《大气十条》实施以来最大降幅


但是

北大报告说

北京市PM 2.5 比2015年没有显著改善!


A. 2014年减2013年

B. 2015年减2014年

C. 2016年减2015年

图1:北京市PM 2.5 季均值浓度(微克/立方米)的年度变化及区域分布地图。图中数字代表浓度差值的平均值(标准差)。红色代表增加,蓝色代表减少。


中心区域 (六环内以及昌平和顺义城区) 全年均值浓度还比2015年增加了1.4%

其中春夏两季持平

秋冬两季分别增加了3.9%和3.1%

哎哟 本来以为孩子成绩变好

原来是白高兴半天?

不过,先别激动——


因为北京的PM 2.5 浓度有很强的季节性

2016年1月和2月的浓度非常低

拉低了2016自然年的数值

但按照“季节年”计算

这两个月属于2015年的冬季

而刚刚过去的2017年的1月和2月PM 2.5 浓度强力反弹

导致2016年“季节年”的原始浓度增加


但是课题负责人陈松蹊说

1.4%在统计学上意义不大

又但是,假如北大和政府说的都是真的——

那也至少说明了:北京2016年空气质量的改善非常脆弱

因为一个简单的时间上两个月的平移

就得到完全不同的结果

而且北京近两年春秋冬三个季节的平均浓度远高于夏季


北京要达到年均60毫克/立方米的目标

还要下大气力!


我们再看其他污染物数据

大家都知道PM 10 里包含PM 2.5

陈松蹊团队创了一个新概念——PM 10-2.5

即空气动力学当量直径介于2.5微米到10微米之间的颗粒物

也会损害人体健康

在一定条件下可以进一步分解为PM 2.5

PM 10-2.5 的浓度在过去几年没有改进

因此,北京市在减少沙尘、道路扬尘方面

还有很大的改进空间


北京市自2013年开始的“煤改气”措施

对二氧化硫的减排效果显著

2015年以来 北京夏秋两季三个区域的二氧化硫浓度都已经进入个位数时代

但是 (我也不想这么多但是)

2016年与2015年相比  二氧化硫浓度下降趋缓

所以团队认为

北京市下一步“煤改气”、“煤改电”措施

应重点针对边缘地区的冬季供暖

嗯 知道很多同学不爱 抓冬季供暖 的小辫子

但是冬季的二氧化硫平均浓度在19.6微克/立方米

仍有相当大的下降空间


二氧化氮主要来源于汽车尾气排放

燃煤、炼钢铁、炼焦炭、 秸秆燃烧也会生成二氧化氮

研究表明

机动车不只产生氮氧化物和颗粒物

还产生一氧化碳和挥发性有机物

这几种污染物都是二次生成PM 2.5 的主要推手


说到这里

常年摇不到号的同学有没有觉得很自豪?

不知不觉就对环保做出贡献了呢

但是 (我是一出现就没好事的“但是”)

2016年的二氧化氮浓度比2015年

不仅没有改善 反而增加了

其中北部和中心区域在2016年冬季、

南部区域在2016年春秋季

均有 非常显著的增加!


一氧化碳主要来自燃煤、焚烧秸秆和汽车尾气

尤其是机动车低速行驶时的汽油不完全燃烧

所以说堵车不仅不利于身心健康

也不利于环境健康

一氧化碳的成绩也不算好

2016年同2015年相比

除中心区域夏季、北部区域秋季、南部区域冬季

有显著下降外

其他季节持平或略有增加


一氧化碳和二氧化氮

在过去四年的浓度变化趋势和特征相似

因为在北京这两者的排放都主要源于机动车

这说明

两者成绩改善有限的主要原因

是对机动车减排还没有找到有效的方法


最后说下臭氧

低空臭氧是一种大气污染物

主要来自大气的光化学反应

已知的可以生成低空臭氧的一个重要路径是

二氧化氮经过光照生成臭氧和一氧化氮

所以光照强度最高的中午和下午时段臭氧的浓度最高

通常状态下 还存在以上化学反应的逆反应

氮氧化物是臭氧的重要前体物


大白话就是

机动车与臭氧浓度密切相关

分析结果是

近几年北京市臭氧排放的改善甚微

并在2016年有加重的迹象

尤其是浓度高的东北部和东南部地区的夏季

这意味着

北京目前在PM 2.5 污染相对较轻的夏季

臭氧浓度已经超标


六种污染物的情况都说完了

好像

没有一个值得开心的成绩


现在的我

需要一个好消息来清除我心中的阴霾

但是接下去看

我发现这报告还有点意思……


第二个问题:区域空气质量如何指导买房?


买北边的房子买北边的房子买北边的房子

(如果还买得起)


重要的事情说三遍


看到“买房”二字大家一定心痛到无法呼吸

这又掺和进来一个霾

来继续看这个厉害的报告怎么说


研究团队巧妙地将北京给分了三个区域

中心区域、南部区域和北部区域

中心和南部区域位于北京的平原地区

中心区域含有25个站点

包括六环内以及北六环外的昌平和顺义城区

南部区域指同河北交界的区域 有3个监测站点

北部区域包括延庆、密云、平谷和怀柔,共8个监测站点


图2:北京市全部站点(A)及平原地区站点(B)分布。红色圆点代表污染物监测站点,蓝色三角形代表气象站点,右图中橙色曲线代表六环路。


所以北京的地域划分在经历了“房价划分” (由外及里)

以及“产业划分” (西金融东传媒北IT等等) 之后

今天又喜迎“PM 2.5 划分”

让我们看看哪边的房子空气更清新

给各位准备买房的同学一个空气质量参考


A. 2013年

B. 2014年

C. 2015年

D. 2016年

图3:北京市PM2.5季均值浓度(微克/立方米)在不同年份的空间分布地图。图中数字代表平均浓度(标准差)。


图4:北京市三个区域PM 2.5 浓度(微克/立方米)的季节平均值变化曲线。


从中我们分析得到一个惊人的结论——

(在北京买房这么严肃的事情,要一本正经地胡说八道)


如果从空气质量的角度考虑

靠近北部区域的昌平区绝对在此加分

也许会打破北京房价的环形区域划分趋势


当然

这里还有一个槽点是

目前南部的房山、大兴、通州三个区站点布局过于稀疏

本报告中定义的南部区域只有3个

在六环内站点虽多 但分布不均匀

据报道北京市计划将站点数量增加到70个

报告提醒说

要防止新增加的站点







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