淺談茂名市環境空氣質量預報預警系統的建設

梁明（茂名市環境保護監測站廣東茂名525000）

淺談茂名市環境空氣質量預報預警系統的建設

梁明
（茂名市環境保護監測站廣東茂名525000）

為落實大氣污染防治行動計劃，全國各地陸續推進建設環境空氣質量預報預警系統。本文就系統的主要技術方法和分類做了簡單介紹，簡單闡述了茂名市環境空氣質量預報預警系統的建設情況并就建設框架、存在問題及未來發展提出意見和建議。

環境空氣質量預報預警；數值預報；發展

1 前言

近年來，我國大氣環境污染日益嚴重，影響人們的身體健康，影響經濟、社會的可持續發展。黨中央、國務院、各級人民政府均高度重視大氣污染防治。2013年，國務院出臺《關于印發大氣污染防治行動計劃的通知》（國發[2013]37號），要求建立監測預警應急體系，妥善應對重污染天氣。要求做好重污染天氣過程的趨勢分析，完善會商研判機制，提高監測預警的準確度，及時發布監測預警信息[1]。2014年，廣東省人民政府關于印發廣東省大氣污染防治行動方案（2014-2017年）的通知（粵府[2014]6號），第三點保障措施中明確健全監測預警體系。環境保護和氣象部門要加強合作，2015年底前推進珠三角地區其他城市完成大氣重污染監測預警系統建設任務[2]。

2013年，中國環境監測總站預報中心制定了《環境空氣質量預報預警業務工作指南（暫行）》指導各地預報預警業務工作。按其要求，各預報部門至少應配置4組值班預報員（市級至少8名預報員，省級和區域相應增加），預報預警業務范圍包括提供轄區內例行24小時預報（凌晨00：00前連續24小時）、未來3天污染潛趨勢預測、重度及以上空氣污染過程的預測預警等信息。預報信息包括空氣質量指數（AQI)范圍、空氣質量級別范圍和首要污染物[3]。

城市大氣環境污染預警是指根據城市空氣污染物排放狀況及未來一段時間內氣象條件、大氣擴散情況、下墊面等因素，通過監測、評價、預測等手段，確定城市大氣環境狀態和環境質量變化的速度和趨勢，以及達到某一變化限度的時間，預測未來一段時間內城市大氣污染程度和對人群日常活動的影響和危害。適時給出大氣環境惡化和產生危害的各種警戒信息，提出相應對策[4]。從而控制污染源，以及引導人民群眾做好相應的衛生防范，保障人民群眾的身體健康。

2 中國環境空氣質量預報方法

中國各城市空氣質量預報工作始于20世紀80年代[5]，目前環境空氣質量預報系統常用的預報方法主要有兩種，統計預報和數值預報。

統計預報模式常用神經網絡、線性回歸建模對歷史氣象、環境空氣質量數據統計分析處理，預測大氣主要污染物的濃度變化，具有簡單易用性。在合理的選擇影響因素和進行參數優化也能達到較好的空氣質量預報精度，應用廣泛，但其缺點在于無法對污染的過程和機制進行定量化的分析，對于污染防治的決策支持能力有限。[6]

數值預報是以大氣動力學理論為基礎，基于對大氣物理和化學過程的理解，建立大氣污染濃度在空氣中的輸送擴散模型，借助計算機來預報大氣污染物濃度在空氣中的動態分布。由于數值預報模式很好的考慮了污染過程與機制，能夠為污染控制決策提供更為豐富的信息，是更有前景的一種預報方法，但由于模型構建復雜，對于源清單等基礎數據要求高，且運算量大對于硬件基礎設施要求較高，目前在我國的應用仍處于起步階段。[6]

由于數值模式仍處于起步階段，國內很多城市采用統計預報與數值預報相結合的方式預報空氣質量。兩者相結合，可充分融合兩者優缺點，更好地進行科學預報工作，為大眾服務。

目前，廣東各城市在建或已建成的環境空氣質量預報預警系統多采用統計模型進行預報。省中心和部分城市同時采用統計和數值模型。茂名市在建設預報預警系統時，初始階段擬采用較為簡單的統計模型，逐步發展為統計模型和數值模型相結合進行預報。

3 茂名市環境質量預報預警建設現狀

3.1 茂名市區空氣質量監測能力

2013年底，茂名市已完成按環境空氣質量新標準的要求完成監測能力建設，現有空氣質量監測國控點位有4個，分別是：健康路、茂石化七小、高嶺、市環保局茂港分局。完成在線監測環境空氣項目有：二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）六個項目。

3.2 茂名市環境空氣質量及預報基本情況

茂名市位于廣東省西南部，是廣東省地級市，下轄茂南區、電白區2個市轄區，代管高州市、信宜市、化州市3個縣級市。近2年來，茂名市環境空氣質量在廣東省內年排名均在前六名以內，環境空氣質量較好。茂名市主要經濟支柱是石化產業，在石油煉制過程中產生大量的二氧化硫、氮氧化物、有機揮發物等污染物，此外，茂名市主要污染源還有其他工業排放的污染物、農村生活排放污染物、交通污染物等，如不對這些污染源進行控制，特別是在不利氣象條件下，這些污染物將會對人民群眾健康造成影響。茂名市屬于廣東省珠三角地區以外的其他城市，按照《廣東省大氣污染防治行動方案（2014-2017年）》應于2015年6月建立環境空氣質量預報預警體系［2］。但建設資金較遲落實等、人員配置不足等原因，該系統仍未建立，目前存在較多問題：

4 茂名市環境空氣質量預報預警系統框架

根據茂名市實際情況，擬在系統建設初期采用統計預報模式，到統計預報較為成熟之后，逐漸轉變為統計與數值相結合的模式預報。預報預測茂名市環境空氣質量，建立茂名市環境空氣質量預報預警系統，為公眾服務，應按照《指南》及充分利用茂名市環境監測站環境空氣質量實時監測數據以及茂名市氣象局實時監測的氣象數據。

茂名市環境空氣質量預報預警系統應包括以下五個部分：在線監測儀器、資料收集、信息處理、預測結果加工制作、預測結果發布。

在線監測儀器是整個系統的最基層，每個站點的在線監測站點均安裝有在線監測儀，按監測要求對至少包括SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO六項污染物進行實況監測。

資料收集是整個系統的第二層，包括氣象資料、下墊面資料、污染物實時監測數據資料、污染物排放源清單等。

信息處理是利用計算機對收集到的數據資料進行處理分析得到預測結果，同時發現對空氣質量影響較大的主要因子及主要污染源。

預測結果加工制作是將預測結果根據需要加工制作成不同時間長度、不同區域范圍和不同形式的預測報告信息，并提出相對應的對策建議和出行參考意見。預測結果加工制作，如基于GIS可視化處理預測結果，制作成表、或圖等文件形式。

預測結果發布是預報預測系統的最終成果體現。預測結果發布可以通過網絡、電視、APP、報紙、電臺、短信等途徑發布，為民眾提供服務。

圖1 茂名市環境空氣質量預報預警系統框架

5 展望預報預警系統未來發展趨勢

隨著環保的發展要求，公眾對環境空氣的需求也越來越高。目前，茂名市僅設有4個在線監測站點，不能全面覆蓋茂名市整個區域。在建設預報預警系統后，應逐年增加在線監測站點，向覆蓋面廣發展，全面預測茂名市空氣質量情況

逐步完善空氣質量應急預案，發現重大污染情況，一方面及時向公眾發布消息，引導公眾做好防衛，保障公眾的身體健康。另一方面，有效控制污染源的產生，如通過控制交通污染源、工業污染源等，控制環境空氣污染物的濃度，減少對公眾健康的危害。

目前，全國各城市均未對有毒有害氣體以及重金屬污染進行預報預警，未來預報預警應增加這些項目。參考文獻

[1]國務院關于印發大氣污染防治行動計劃的通知，國發（2013）37號

[2]廣東省環境保護廳關于印發廣東省大氣污染防治2016年度實施方案的通知（粵環〔2016〕31號）

[3]關于印發《環境空氣質量預報預警業務工作指南（暫行）》的通知

[4]城市大氣環境污染預警方法研究，湯潔、林年豐、趙鳳琴，城市環境，第15卷，第6期2001年12月

[5]閻吉昌環境分析[M]，北京：化學工業出版社，2002

[6]《宇圖》環境空氣質量預報預警體系在我國發展目標及應用功能評述中科宇圖資源環境科學研究院謝濤、徐勁草、曹茜、陳亞新http://blog.sina.com.cn/s/blog_6a051c0b 0102uy2c.html

[7]茂名市環境保護局公眾網http://hbj.maoming.gov.cn/ zwgk_01/jgszyzn/

[8]區域環境空氣質量預報的一般方法和基本原則王曉彥，劉冰，李健軍，丁俊男，汪魏，趙熠琳，魯寧，許榮等