京津冀地區(qū)是中國目前空氣污染最嚴(yán)重的區(qū)域，也是中國大氣污染治理的首要之地。從地理?xiàng)l件來看，京津冀大部分區(qū)域（張家口和承德除外）位于華北平原北部，西靠太行山脈，北依燕山，東臨渤海，呈現(xiàn)半封閉的地形。京津冀地區(qū)的幾個主要城市，北京、保定、石家莊、邢臺和邯鄲都坐落在太行山腳下，大氣擴(kuò)散條件差，非常不利于污染物的擴(kuò)散。這一地形因素使得該地區(qū)的大氣環(huán)境承載能力并不高，不適合聚集大量的工業(yè)，尤其是煉鋼、煉鐵、煉焦、造水泥等高污染行業(yè)。

然而，2001年后河北省也迅速發(fā)展成為一個重工業(yè)大省，成為中國乃至世界第一的鋼鐵生產(chǎn)地區(qū)。不僅如此，華北平原南部的山東和河南也是能源消耗大戶。如果遇到不利的氣象擴(kuò)散條件，過量的排放極易導(dǎo)致京津冀地區(qū)持續(xù)的極端污染。

▲  京津冀13市PM2.5 2013-2016經(jīng)氣象調(diào)整后的年均值濃度變化

2013年初我國建立大氣污染監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時監(jiān)測包括PM2.5在內(nèi)的六種常規(guī)污染物（PM2.5、PM10、二氧化氮、二氧化硫、臭氧和一氧化碳）的濃度。2013年9月，國務(wù)院發(fā)布了《大氣污染防治行動計(jì)劃》[4]，即“國十條”，設(shè)定了全國主要區(qū)域2017年空氣質(zhì)量的具體指標(biāo)：到2017年，全國地級及以上城市可吸入顆粒物（PM10）濃度比2012年下降10%以上；優(yōu)良天數(shù)逐年提高；京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度分別下降25%、20%、15%左右，其中北京市細(xì)顆粒物年均濃度控制在60微克/立方米左右。如今,我們已經(jīng)步入了2017年的考核年，人們普遍關(guān)心的問題是“近年來，京津冀地區(qū)空氣質(zhì)量是否有所好轉(zhuǎn)，如有好轉(zhuǎn)，改善幅度是多少”,“2017年污染物濃度下降的目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)”。

本報告將通過分析和評估北京市、天津市以及河北省11個地級市共13個城市的空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)來回答以上問題。我們將基于73個國控空氣質(zhì)量監(jiān)測站點(diǎn)（北京市11個、天津市11個，河北省51個）2013年3月至2017年5月污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)和25個氣象站點(diǎn)過去七年的氣象數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)總量超過4400萬條），科學(xué)分析和評估京津冀地區(qū)過去四年多空氣質(zhì)量實(shí)際狀態(tài)和變化趨勢。

以下三個圖是京津冀地區(qū)13個城市從2013年3月到2017年5月經(jīng)過氣象調(diào)整，以季節(jié)為單位的PM2.5季節(jié)均值和90%分位數(shù)濃度，以此可以分析京津冀地區(qū)PM2.5的情況。

▲  京津冀13市氣象調(diào)整后PM2.5季節(jié)平均值濃度時間序列（微克/立方米）

▲ 京津冀13市氣象調(diào)整后PM2.5季節(jié)90%分位數(shù)濃度的時間序列（微克/立方米）

▲  京津冀13市氣象調(diào)整后PM2.5季節(jié)平均濃度的變化序列（微克/立方米）

前兩張圖分別展示了京津冀13個城市過去17個季節(jié)（2013年春季至2017年春季）經(jīng)氣象調(diào)整的PM2.5均值濃度和90%分位數(shù)濃度隨時間變化的情況，后一張圖展示了各城市調(diào)整均值在每個給定季節(jié)的時間序列。由此，我們可以總結(jié)出京津冀地區(qū)過去四年P(guān)M2.5濃度具有如下幾個特征：

 三個區(qū)域劃分

從京津冀13市PM2.5濃度的季節(jié)變化趨勢和濃度水平，我們可以清晰地將其劃分為三個區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)城市間具有相近的PM2.5濃度水平和相似的季節(jié)分布特征：（1）沿太行山脈的保定、石家莊、邢臺、邯鄲和衡水；（2）環(huán)渤海的唐山、天津、滄州，外加北京和廊坊；（3）北部的張家口、承德和秦皇島。三個區(qū)域PM2.5污染程度由重到輕分別是沿太行山脈的五個城市、環(huán)渤海的五個城市和北部的三個城市。

我們建議，每個區(qū)域內(nèi)的城市實(shí)施相同的大氣污染防治措施和策略，對癥下藥，提高京津冀大氣污染防治的效率。

冬重夏輕的季節(jié)特征

京津冀13個城市中，除張家口外，其余12個城市的PM2.5濃度均有比較明顯的季節(jié)特征，即PM2.5濃度在冬季最高，秋季次之，春季較好，夏季最輕。這一季節(jié)特征在沿太行山的五個城市尤為明顯。這五個城市冬季的PM2.5平均濃度一般是夏季的2到3倍。 相比之下，環(huán)渤海區(qū)域的五個城市季節(jié)變化要明顯小于沿太行山的五個城市，它們冬夏季的濃度比一般介于1到2之間。北部城市的季節(jié)特征更加微弱。

值得一提的是，在PM2.5濃度最低的夏季,平原上的10個城市（除了北部三市）夏季PM2.5濃度在2013年均高于75微克/立方米，平均為90.4微克/立方米，處于中度污染的水平。在2016年，京津冀13個城市夏季的PM2.5濃度平均為54.4微克/立方米，相比2013年下降了39.8%，這反映了區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量的顯著改善。

 極端污染情況冬季多發(fā)

90%分位數(shù)濃度刻畫了各個季節(jié)的極端污染情況，代表著在這個季節(jié)內(nèi)只有10%的時間PM2.5濃度高于該濃度。我們發(fā)現(xiàn)，除了北部個別城市之外，沿太行山和環(huán)渤海城市的極端污染在冬季最嚴(yán)重。其中，2013年和2016年冬季最嚴(yán)重的城市是石家莊（90%分位數(shù)分別是489微克/立方米和402微克/立方米），2014和2015年冬季最嚴(yán)重的是保定（90%分位數(shù)分別是382微克/立方米和340微克/立方米）。2013-2015年，京津冀地區(qū)的極端污染嚴(yán)重程度也在不斷下降，但是在2016年有所反彈。而對北京的計(jì)算結(jié)果顯示，其冬季90%分位數(shù)濃度從2013年的240微克/立方米下降到2015年的229微克/立方米，但在2016年又上升至261微克/立方米。

以下兩個圖分別給出了經(jīng)氣象調(diào)整后，在一個給定季節(jié)下，PM2.5濃度的季均值過去四年的變化；以及京津冀13個城市2013年至2016年，經(jīng)氣象調(diào)整后的年均值。

▲  京津冀13市氣象調(diào)整后PM2.5年平均濃度變化序列（微克/立方米）

▲  京津冀13市氣象調(diào)整后PM2.5四年(季節(jié)年)累計(jì)降幅及年平均降幅

 改善情況在2016年出現(xiàn)反彈

我們發(fā)現(xiàn)，四年來，PM2.5濃度在每個季度平均同比都有一定下降，年均值濃度的下降得益于整體濃度下降，而非某一個季節(jié)的貢獻(xiàn)，但下降幅度在2016年有所減緩，部分城市不降反升。相比于2015年，沿太行和環(huán)渤海城市平均分別只下降了3.9微克/立方米和3.1微克/立方米，而北部城市上升0.4微克/立方米。這主要是由于2016年秋季和冬季PM2.5濃度的大幅升高。例如，保定2016年秋冬季節(jié)PM2.5濃度較2015年分別上升了19.1微克/立方米和19.4微克/立方米，漲幅分別為20.8%和12.4%。石家莊2016年秋冬季節(jié)PM2.5的濃度與2015年相比，更是上升了47.9微克/立方米和57.4微克/立方米，漲幅分別達(dá)到66%和46％。

 污染降幅最大的城市是……

過去四年，京津冀地區(qū)的PM2.5濃度總體有顯著降低，13個城市的年平均濃度從2013年的100.1微克/立方米下降到2016年的72.5微克/立方米，降幅超過27%。其中沿太行區(qū)域五個城市（保、石、邢、邯、衡）的PM2.5平均濃度從2013年的130.6微克/立方米降至2016年的91.1微克/立方米，降幅達(dá)30.3%，超過京津冀的平均降幅。環(huán)渤海區(qū)域的五個城市（唐、津、京、廊、滄）PM2.5平均濃度從2013年的97.1微克/立方米降至2016年的73.6微克/立方米，降幅為24.2%，略低于京津冀的平均降幅。而北部區(qū)域的三個城市（張、承、秦）的PM2.5年平均濃度從2013年的54微克/立方米降至2016年的39.9微克/立方米，降幅26.2%，基本與京津冀的平均降幅持平。

分城市來看，石家莊、邢臺、邯鄲、唐山、廊坊、承德、張家口的降幅均超過了27%，其中，邢臺降幅最大，累積降幅超過了40%；秦皇島、天津、保定的降幅介于10%與20%之間；北京四年累計(jì)降幅最低，僅為6.7%，這導(dǎo)致北京的PM2.5濃度由2013年在13個城市中排名第10上升至2016年的第6名。在13個城市中，石家莊雖然累積降幅為27%左右，但其2013年和2016年的PM2.5調(diào)整濃度均居13市之首。

看到這里，心急的小伙伴可能想問：說了這么多，京津冀空氣質(zhì)量今年到底能不能達(dá)標(biāo)？別急，我們用報告里的更多干貨讓你心里有譜！

 整體過關(guān)有希望

經(jīng)過四年的治理，京津冀地區(qū)PM2.5和PM10污染已經(jīng)有了明顯改善：13市PM2.5和PM10平均濃度分別從2013年的100.1微克/立方米和182.7微克/立方米下降到2016年的72.5微克/立方米和125.7微克/立方米，降幅達(dá)27%和31%。就整個區(qū)域而言，只要2017年的顆粒物濃度比2016年沒有大的反彈，京津冀地區(qū)應(yīng)該可以完成“國十條”所設(shè)下降25%的目標(biāo)。

 北京達(dá)標(biāo)挑戰(zhàn)大

需要強(qiáng)調(diào)的是，京津冀13市顆粒物污染濃度的改善情況并不均衡。其中北京市PM2.5平均濃度從2013年的82.7微克/立方米下降到2016年的77.2微克/立方米，降幅僅為6.7%，距離“國十條”設(shè)立的2017年P(guān)M2.5年均值60微克/立方米的目標(biāo)相距還遠(yuǎn)。盡管2017年春季北京PM2.5的季平均濃度為57微克/立方米，但考慮到PM2.5春夏低、秋冬高的季節(jié)特征，北京2017年達(dá)標(biāo)將面臨極大挑戰(zhàn)。 

 誰在拖首都空氣的后腿？

北京市PM2.5平均濃度過去四年僅下降6.7% ，是京津冀13市最低的。然而北京過去四年二氧化硫濃度下降超過40%，濃度水平一直處于京津冀13市最低；與此同時，反映北京市機(jī)動車排放水平的二氧化氮濃度近四年下降不大。這說明機(jī)動車對北京大氣污染貢獻(xiàn)很大；現(xiàn)有的機(jī)動車排放管理措施并不見效。建議北京市使用經(jīng)濟(jì)手段替代行政手段減少道路擁堵和調(diào)節(jié)車輛的使用量，從而實(shí)現(xiàn)二氧化氮濃度的大幅度下降。這將為北京PM2.5下降提供新的途徑，同時也能遏制臭氧增加的勢頭。 

 源頭減排也要著眼魯豫晉三省

歸根結(jié)底，大氣污染還須從源頭預(yù)防和治理。得益于京津冀過去四年控制煤炭消耗總量、提高煤炭燃燒效率的措施，排放監(jiān)管力度的加大和排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，PM2.5和二氧化硫濃度顯著下降。然而二氧化氮的下降非常有限，臭氧污染不降反增（關(guān)于臭氧和相關(guān)污染物的報告，請關(guān)注接下來的微信推送），這提示了京津冀下一步大氣污染防治重點(diǎn)也應(yīng)放在控制機(jī)動車排放和生物質(zhì)燃燒上；與此同時，冬秋季相對嚴(yán)重的大氣污染狀況無疑要求進(jìn)一步減少煤炭消耗。目前，京津冀加上晉魯豫四省二市每年近13億噸的消耗，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了京津冀這個半封閉區(qū)域的大氣環(huán)境承載上限。山東2016年的煤炭消耗量是4.37億噸，是河北的1.6倍。中國產(chǎn)煤第一大省山西的消費(fèi)量略高于河北；河南省略低于河北。我們建議將山東、山西、河南三省的煤炭消耗減少也列為京津冀大氣污染防控的考核、預(yù)警指標(biāo)之一。

來源：北京大學(xué)光華管理學(xué)院 作者：光華