参考PM郝院士座PPT课件

热烈欢迎郝院士 莅临我院讲学 城市发展中的大气环境问题郝吉明清华大学环境科学与工程研究院2012 06 04 空气污染是全球特大城市面临的共同问题PM2 5逐渐进入空气质量标准我国大气PM2 5污染特征如何防治大气PM2 5污染 主要内容 伦敦烟雾事件 发生于英国伦敦的多起大气污染公害事件 有据可查的重大烟雾事件12起 最为严重 影响最大的是1952年的烟雾事件 1952年的12月4日 原本晴朗的天空 渐渐变得灰蒙蒙的 此时 受到气旋的影响 伦敦的风速逐渐转小 云层慢慢地将整个天空遮蔽了 到中午时 天空已经阴霾弥漫 12月5日 伦敦的风速几乎为零 整个城市被连日不散的雾气紧紧包裹 能见度缩小到1米之内 空气污染是全球特大城市面临的共同问题 伦敦烟雾事件 此后的3天情况继续恶化 可吸入颗粒物浓度达到了3000至14000微克 立方米 二氧化硫浓度比正常情况高出7倍 孩子不能上学 以免在大雾中走失 伦敦机场烟雾弥漫 飞机无法起降 官方统计 在大雾封城的几天中 共导致了5000多人的死亡 之后的两个月内有8000多人相继死亡 死因调查发现 因支气管炎死亡的人数为正常时期的9倍 因肺结核死亡人数为正常期的5 8倍 因冠心病死亡的人数为正常期的2 4倍 空气污染是全球特大城市面临的共同问题 1952年12月伦敦烟雾事件中死亡人数与大气中烟尘和二氧化硫浓度的相关性 伦敦烟雾事件 伦敦烟雾事件的起因 主要归咎燃煤排出的烟尘 除工业外 每到冬天 约100万个烟囱排入成千上万吨的黑色烟尘 烟尘中的三氧化二铁成分 使空气中的二氧化硫变成硫酸 并附着在烟尘和雾滴上 一旦被人们吸入 就会导致胸口窒闷 并伴有咳嗽 喉痛 呕吐等症状 烟雾事件之后 英国颁布 清洁空气法案 以及空气污染控制法案 20多年后 伦敦的雾天变少了 1975年 只有15天 1980年降到了5天 空气污染是全球特大城市面临的共同问题 洛杉矶烟雾事件 洛杉矶烟雾事件是发生于美国的一起大气污染公害事件 洛杉矶海滨城市 自36年开发石油工业以后 工业迅速发展 人口急剧增加 全市汽车250多万辆 每天消耗1600万升汽油 每天向城市上空排放大量的碳氢化合物 氮氧化物和一氧化碳 这些污染物排入大气后 在强烈阳光下 发生化学反应 形成刺激性强的光化学烟雾 光化学烟雾是一种混合烟雾 含有多种成分 其中臭氧是最重要的 约占85 以上 主要成分都是氧化剂 空气污染是全球特大城市面临的共同问题 洛杉矶烟雾事件 洛杉矶西面临海 三面环山 5 10月阳光强烈 一年约有300天出现逆温层 市区空气在水平方向流动缓慢 光化学烟雾在这种情况下不易扩散 刺激人的眼 喉 鼻 引起眼病 喉头炎 肺水肿等疾病 1955年 洛杉矶严重的光化学烟雾事件中 近500人死亡 以后又曾发生使半数市民受到不同程度危害的严重情况 空气污染是全球特大城市面临的共同问题 洛杉矶烟雾事件 城市化进程加剧复合型大气污染 空气污染是全球特大城市面临的共同问题 发达国家 二次污染突出 PM2 5和O3 发展中国家 一次污染严重二次污染凸显 Gurjaretal 2008 AC 污染物浓度GC 污染物浓度标准 大气灰霾已成为许多地区的重大民生问题 北京大气污染受到关注 北京 天津 空气质量较好 区域污染严重 2005 10 29API48 2005 10 26API176 空气污染是全球特大城市面临的共同问题PM2 5逐渐进入环境空气质量标准我国大气PM2 5污染特征如何防治大气PM2 5污染 主要内容 颗粒物大小 5到10微米的颗粒物可以在咽喉通过物理机制去除 小于5微米的颗粒物会到达支气管 直径小于2 5微米的颗粒物会通过呼吸进入肺部最深处 所以从人类健康讲是最受关注的颗粒物种类 颗粒物大小影响其在大气和人体中的特性 并决定颗粒物是否会进入肺部 以及其被肺部吸收的潜能 大于10微米的颗粒物可以被鼻子和咽喉截住 而不会进入肺部 17 NationalCouncilonRadiationProtectionModel NCRP 1997 肺泡区 18 RatioofdeathratestothatinPortage WI asafunctionoffineparticleconcentration HereP Portage WI T Topeka KA W Watertown MA L St Louis MO H Harriman TN andS Steubenville OH AfterDockeryetal AnAssociationbetweenAirPollutionandMortalityinSixU S Cities NewEnglandJ ofMedicine Vol 329 pp 1753 1759 1993 Copyright 1993MassachusettsMedicalSociety Allrightsreserved Annualaveragefineparticulateconcentration g m3 RatioofannualdeathratetothatinPortage WI 与颗粒物有关的健康危害 由心脏病和肺病造成的过早死亡使心脏病和肺病恶化 并和以下疾病有关 心血管疾病心律失常心脏病呼吸系统疾病 哮喘 支气管炎以上可导致入院率 急诊病历 病假率和限制活动天数的上升 儿童和老年人 及有呼吸和心脏问题的人可能会对PM2 5特别敏感 与颗粒物有关的健康危害 美国ArdenPope教授和他的同事们研究了美国1980年 2000年期间随着空气污染的减少人类预期寿命的变化 研究发现 在所研究的大城市中 PM2 5由每降低13 14微克 立方米 预期寿命会增加0 82年 长期减少空气污染 将会带来5 7个月的预期寿命增加 21 PM2 5每增加10ug m3居民死亡增加的百分比 均数与95 CI PM2 5环境影响 人体健康 阚海东等 2010 吴兑等 中国环科院张凯 柴发合等 大气能见度下降趋势显著 能见度与PM2 5呈对数负相关关系 以广州为例当PM2 5每下降10 能见度可改善6 8 美国大气颗粒物标准的演变 美国PM2 5标准加严的过程 25 2005年世界卫生组织 WHO 引入PM2 5 我国大气环境保护的战略目标 2050年全国大气环境保护的总体目标 通过大气污染综合防治 大幅度降低环境空气中各种污染物的浓度 城市和重点地区的大气环境质量得到明显改善 全面达到国家空气质量标准 基本实现世界卫生组织 WHO 环境空气质量浓度指导值 满足保护公众健康和生态安全的要求 希望与世界卫生组织的标准体系接轨 新时期 环境空气质量标准 的特征 针对性 应以保护人体健康为第一目标战略性 为实现环境宏观战略目标服务可比性 与WHO 发达 发展中国家参比 去年11月23日 中国环境报 对话栏目专访 新标准更加关注公众健康 28 总悬浮颗粒物飘尘 参考 二氧化硫氮氧化物光化学氧化剂 1979年 环保法 试行 1982年 大气环境质量标准 GB3095 82 1987年 大气法 1996年 环保法 1989年 2000年 环境空气质量标准 GB3095 1996 2012年 环境空气质量标准修改单 总悬浮颗粒物可吸入颗粒物二氧化硫氮氧化物一氧化碳臭氧 铅氟化物二氧化氮苯并 a 芘 环境空气质量功能区维持不变 取消氮氧化物 放宽二氧化氮和臭氧二级限值 与国际接轨 适当增加项目 中国环境空气质量标准演变过程 环境空气质量标准 GB3095 2012 取消第三类功能区 增加PM2 5和臭氧8小时平均 收紧PM10和NO2限值 加严数据有效性 2012年环境空气质量标准的修订要点 PM10 二级标准年平均浓度限值由目前的100 g m3调整为70 g m3 PM2 5 二级标准年和24小时平均浓度限值分别为35 g m3和75 g m3 O3 增加二级标准8小时平均浓度限值160 g m3 NO2 二级标准年 24小时和1小时平均浓度限值分别从80 g m3 120 g m3和240 g m3降到40 g m3 80 g m3和200 g m3 2012年环境空气质量标准的修订要点 将三类功能区调整并入二类 加严了苯并 a 芘的浓度限值 加严了铅 提出了部分重金属参考浓度限值 提高监测数据统计的有效性要求 第一个经国务院常务会议审议的环境标准 新的 环境空气质量标准 标志我国大气环境管理开始由以污染物减排为目标导向向以环境质量改善为目标导向的战略性转变 新标准推动环境空气质量管理与世界卫生组织接轨 以PM2 5为例 世界卫生组织目标值及指导值第一过渡阶段第二过渡阶段第三过渡阶段指导值年日均值3525151024小时均值755037 525采用国家及印度欧盟美国加拿大地区墨西哥泰国日本新加坡澳大利亚 改善环境空气质量是国家和人民的意志 李克强副总理在第七次全国环境保护大会强调 基本的环境质量是一种公共产品 是政府必须确保的公共服务 要努力不欠新账 多还旧账 解决好突出环境问题 环境空气质量新标准的颁布 是全社会对改善环境质量的期待新标准响应了公众对空气质量尤其细颗粒物的关注 因此 新标准体现了国家意志和人民意志 承载了全社会对改善空气质量的新期待 环境空气质量标准带来的挑战 PM10 PM10 二级标准年平均浓度限值由100 g m3调整为70 g m3 2011年34个大中城市PM10的年均值在旧标准下均达标 而在新标准下仅有9个城市达标 34 环境空气质量标准带来的挑战 PM10 原标准达标率 71 4 新标准达标率 20 5 WHO 环境空气质量标准带来的挑战 PM2 5 PM2 5 年 24小时平均浓度限值分别为35和75 g m3 PM2 5是我国大气污染控制的重中之重 2010年4月到11月获得的189个有效日均值中 超过75 g m3的占17 4 环境空气质量标准带来的挑战 O3 O3 增加二级标准8小时平均浓度限值160 g m3 美国臭氧标准变化历程 臭氧不达标区域数量 TotalPhotochemicalOxidants 环境空气质量标准带来的挑战 O3 O3 增加二级标准8小时平均浓度限值160 g m3 密云2008年12月到2009年11月共8305个有效小时均值 其中超过0 2mg m3的小时数为293 占3 5 而考虑新标准中增加的8小时滑动平均 超过0 16mg m3的小时数为532 占6 4 空气污染是全球特大城市面临的共同问题PM2 5逐渐进入环境空气质量标准我国大气PM2 5污染特征如何防治大气PM2 5污染 主要内容 PM PM2 5是从哪里来的 VOCsNO2SO2 污染源直接向环境中排放颗粒物 和可以通过大气化学反应转化为颗粒物的颗粒物前体 SO2 NO2 VOCs 氨 NH3 氨 NH3 PM2 5来源与形成 http www nasa gov topics earth features health sapping html 全球PM2 5浓度分布 2001 2006 vanDonkelaaretal EnvironmentalHealthPerspectives2010 大部分城市的PM2 5浓度超过WHO IT1 市城方北 市城方南 中国PM2 5 PM10浓度水平 PM2 5浓度随地理位置变化较大 通常北方高于南方地区 在各区域冬季浓度通常较高 PM2 5浓度普遍处于较高的水平 在远离人为活动的森林和沿海地区PM2 5浓度相对较低 北京市PM2 5化学组成的年际变化 清华站 Source 长三角地区颗粒物污染的区域性特征 46 已有文献表明 上海的PM2 5日均浓度较南京和杭州略低 在50 150微克 立方米变化 年日均值为45 50微克 立方米 上海及长三角PM2 5污染特征 上海 南京 苏州 杭州 摄于2010年11月初 长三角地区灰霾的区域性特征 长三角地区PM2 5污染的特征 化学组成 浦东 2011年5月 8月 南京 49 春天 需要忍受北方沙尘暴的影响 上海及长三角PM2 5污染特征 周边秸秆焚烧也会带来严重影响 上海及长三角PM2 5污染特征 秋冬季扩散条件不好时需要遭受连续几天能见度为5公里甚至更差的灰霾 水平风速很低 垂直扩散受接地逆温影响 不利的扩散条件导致污染物聚集 增大了气态污染物向二次颗粒物的转换机会 上海及长三角PM2 5污染特征 静稳天气 长三角地区PM2 5污染的特征 静稳天气 长三角地区PM2 5污染的特征 静稳天气 浦东 南京 大气氧化性强 相对湿度高 二次反应强烈 小颗粒体现大责任 社会关注度高 影响范围大 守住健康底线 与时俱进地开展工作 小颗粒带来大挑战 来源广 成因杂 任务重 周期长 不下真功夫 很难见成效 小颗粒考验大智慧 PM2 5不仅仅是环境问题 牵涉经济结构和发展模式 需要理顺机制 突破惯性 夯实支撑 PM2 5监测和治理已经提上日程 空气污染是全球特大城市面临的共同问题PM2 5逐渐进入环境空气质量标准我国大气PM2 5污染特征如何防治大气PM2 5污染 主要内容 http www epa gov airtrends aqtrends html comparison 美国案例 生活在空气质量未达标准的人数 2008 臭氧8小时检测值 PM2 5 年度或24小时检测值 铅 SO2 年度或24小时监测值 一个或多个国家大气质量标准 百万人口 Cite http www epa gov airquality greenbk index html 2001 20032008 2010 PM2 5计算值 年日均标准 第五区 Sites监测点数量 15ug m3 01 0366 08 100 为什么PM2 5问题逐渐改善了 NOxEmissions TPY SO2Emissions TPY Emissiontotalsfor5 stateLADCOregion 为什么PM2 5问题逐渐改善了 VOCEmissions TPY Emissiontotalsfor5 stateLADCOregion 根据2008年以来的研究性监测 北京市PM2 5年均浓度约为70微克 立方米 超出了新 环境空气质量标准 对PM2 5年均浓度35微克 立方米的限值 按照 北京市2010 2020年大气污染治理工作方案 到2020年 本市空气中主要污染物将比2010年下降30 PM10浓度降至80微克 立方米 PM2 5降至50微克 立方米 治理PM2 5八项措施1 全面开展PM2 5监测 将建立卫星遥感监测体系 形成地面和立体相结合的空气质量监测网 北京案例 八大措施防治PM2 5 2 2013年提前淘汰40万辆老旧机动车 到2015年再强制淘汰30万辆2001年前购买的国I标准老旧机动车 3 到2020年燃煤比重将控制在10 以下 全市煤炭消费总量控制在1000万吨以内 4 今后将禁止新建 扩建炼油 石化 水泥 钢铁 铸造 建材等高污染 高耗能产业 5 道路保洁将按照奥运期间保洁标准 所有道路实施机械化吸尘作业 北京案例 八大措施防治PM2 5 6 计划用5年时间 增加平原林地100万亩 到2015年林木绿化率达到57 7 遇重污染天气 暂停施工工地土石方作业和渣土运输 部分企业停产 减产 部分公车停驶 8 市民需要转变生活方式 在绿色出行和节能环保方面率先垂范 践行绿色生活和消费模式 北京案例 八大措施防治PM2 5 64 北京近10年天然气使用量 数据来源 北京市发改委 65 民用蜂窝煤年销量 数据来源 原北京市煤炭总公司 预计 统筹区域环境资源 优化产业结构加强能源清洁利用 控制区域煤炭消费总量实施多污染物协同控制强化机动车排放控制建立区域联防联控新机制依靠科技支撑 依靠公众参与 气候友好的区域大气复合污染防治战略 1 严格控制高耗能 高污染建设项目 全球传统工业体系已经固化 经济的提升和增长要往价值链高端做 提高资源的效率 较少污染物排放 加大落后产能 低端产能的淘汰力度 2 关注新型的工业形态 积极推动可贸易化的现代服务业 外包 远程服务 知识产权传递的出现 全球服务业的可贸易比重会显著增加 现代服务业 金融 教育 医疗 传媒等 的劳动生产率将显著高于制造业 对外输出不仅是衣食住行类商品 应加大带有强烈知识产权性质的服务类产品 由 世界工厂 变为 世界办公室 一 统筹区域环境资源 优化产业结构 二 煤炭的清洁 高效和可持续利用 在大气复合型污染突出地区实行煤炭消费总量约束性控制沿海地区的总量已经接近 或将要接近中等发达国家的能耗水平 尤其是发电装机 实施严格的火电厂大气污染物排放标准 Note EffectivefornewplantsonJan1 2012 EffectiveforexistingplantsonJan1 2014 二 煤炭的清洁 高效和可持续利用 采用最佳可行技术 提高净化效率 烟尘为例 二 煤炭的清洁 高效和可持续利用 71 京津沪人均碳排放全球居前 数据来源 世界银行 中国可持续性低碳城市发展 三 多污染物协同控制 三 多污染物协同控制 继续深化二氧化硫排放控制全面推动氮氧化物污染控制强化一次颗粒物排放控制 包括提高原煤洗选率 加大水泥行业颗粒物污染治理力度 提高钢铁行业颗粒物污染治理水平 颗粒物无组织排放的控制 全社会参与农业面源颗粒物排放控制 农村能源清洁化 禁止露天焚烧 防治生物质燃烧的含碳颗粒物排放 适时启动挥发性有机物污染控制建立健全挥发性有机物控制法规和标准体系 防治工业有机废气污染 防治工业溶剂使用过程挥发性有机物散逸防治加油站的排放防治民用挥发性有机物排放 三 多污染物协同控制 欧美大气污染控制进程 相关的议定书 绿色出行 公交体系和非机动车出行 城市规划和建设入手 减少交通需求 合理控制机动车保有量的增长 从 车 油 路 三方面控制机动车的排放 四 发展可持续的交通模式 强化机动车污染控制 落实第四阶段机动车排放标准鼓励重点地区提前实施第五阶段排放标准进一步完善新生产机动车环保型式核准制度禁止不达标车辆的生产 销售和注册登记 全面推行机动车环保标志管理加快推进 黄标车 淘汰进程2015年基本淘汰2005年以前注册运营的 黄标车 加快提升车用燃油品质推进车用燃油清洁化进程 加强机动车环保监管能力建设强化在用车环保检验机构监管全面提高机动车排放水平 EuroIV 闭环燃油喷射系统 薄壁 紧耦合 快速起燃TWC 多气门增压 综合控制管理系统 EGR EuroV 启动稀燃控制 快速暖机控制 EGR EuroVI