近日，北京大學(xué)講席教授、大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用技術(shù)國家工程實驗室核心成員陳松蹊院士團(tuán)隊第九份《空氣質(zhì)量評估報告》出爐，通過對污染物進(jìn)行氣象調(diào)整，客觀評估了分布于“八省三市”的102個城市近9年來六種常規(guī)空氣污染物（PM2.5、PM10、二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧）的污染情況，分析其中可能存在的問題。我們摘選報告的主要內(nèi)容，用數(shù)據(jù)為大家解讀真實的空氣質(zhì)量變化。

采用數(shù)據(jù)說明：本報告所使用的污染物數(shù)據(jù)來自于生態(tài)環(huán)境部在八省三市（河北、河南、山東、山西、陜西、安徽、江蘇全部地級市，內(nèi)蒙古四市，以及北京、天津、上海三市）的全部“3+99”城市698個監(jiān)測站點(diǎn)。本報告比報告（八）新增內(nèi)蒙古四市，研究區(qū)域涵蓋全國超過40%的人口。報告選取的數(shù)據(jù)時段為2013年3月至2022年2月。

圖1：“3+99”城市區(qū)劃及其站點(diǎn)分布（△代表空氣質(zhì)量監(jiān)測站點(diǎn)，?代表氣象站點(diǎn)）（圖中紅色區(qū)域為京津冀周邊地“2+26”城市，黃色區(qū)域為汾渭平原 11 市，藍(lán)色區(qū)域為蘇皖魯豫交界地區(qū)，綠色區(qū)域為長三角地區(qū)，灰色區(qū)域為區(qū)域內(nèi)其他城市）

總結(jié)與建議

（一）春夏臭氧現(xiàn)下降跡象

臭氧濃度在經(jīng)歷了從2013年—2018/2019年的顯著上升后，在2020—2021年出現(xiàn)下降的跡象。有89個城市的2021年春夏臭氧濃度低于2019年水平，平均下降8.7微克/立方米（標(biāo)準(zhǔn)差0.54，6.2%）；如果看極端濃度，有87個城市的2021年春夏臭氧90%分位數(shù)濃度低于2019年水平，平均下降13.9微克/立方米（標(biāo)準(zhǔn)差0.79，6.9%）。2020年已經(jīng)出現(xiàn)春夏臭氧下降的苗頭，有77（80）個城市低于各自2019年的平均（極端）濃度。

2021年，除內(nèi)蒙四市外的7省3市春夏八小時臭氧均有改善。相比2020年，上海春夏平均臭氧濃度下降15.9微克/立方米；北京、天津分別改善8.2和6.1微克/立方米；江蘇下降5.3微克/立方米，其他省市改善不超過3微克/立方米。

然而冬季臭氧濃度仍在顯著增加：相比2020年，2021年有95個城市增加，“3+99”城市平均濃度增加13%（7.8微克/立方米）。盡管冬季臭氧濃度普遍較低，但其繼續(xù)增加說明生成臭氧的前提物仍然需要進(jìn)一步管控，上述春夏臭氧的減少是脆弱的。

2015年在“3+99”城市氣象調(diào)整后的臭氧年平均濃度最高的前十個城市中，山東占其中5個城市，其余有3個在江蘇、1個在山西、1個在內(nèi)蒙古。而2021年濃度最高的前10個城市中除了安徽淮南均在山東，山東應(yīng)采取有效措施治理臭氧。

（二）臭氧和PM10?2.5成為主要污染物

自2013年開始，通過實施大氣國十條所推動的煤改氣、散煤治理、燃煤超低排放的防治策略，二氧化硫、一氧化碳和PM2.5的濃度大幅度降低，但臭氧濃度則有顯著的上升。盡管過去兩年春夏臭氧的上升被遏制，但尚未形成穩(wěn)定的下降趨勢。如圖2所示，以春夏臭氧平均濃度為標(biāo)準(zhǔn)，在本報告所涵蓋的102個城市中有87個春夏臭氧超標(biāo)，是六種污染物中最高的。第二突出的污染物是PM10?2.5，有52個城市超標(biāo)。相比之下作為考核指標(biāo)的PM2.5超標(biāo)的城市只有30個。

（三）PM2.5繼續(xù)顯著下降、河南濃度最高

2021年八省三市PM2.5濃度仍保持了下降趨勢，與2020年相比北京和天津改善最為顯著，年均濃度分別下降了10.2（24.4%）和8.9（17.8%）微克/立方米；陜西和山東次之，年均濃度分別下降4.9和4.8微克/立方米；其余省市在年均濃度上也有一定改善，河北、江蘇、河南和山西較2020年分別下降3.4、3.3、3.3和3.0微克/立方米；上海、內(nèi)蒙四市和安徽下降2.1、1.7和0.6微克/立方米。2021年P(guān)M2.5的下降一方面得利于自2014年開始的煤改氣、散煤治理、燃煤超低排放和節(jié)能改造等舉措，也由于經(jīng)濟(jì)防緩的影響。華北城市2021季節(jié)年年P(guān)M2.5的下降也受到冬奧期間管控措施的影響。

圖2: “3+99”城市 2021 年超標(biāo)污染物詞云圖及各污染物超標(biāo)情況。城市名稱中，綠色代表無污染物超標(biāo)，黃色代表 1 個污染物超標(biāo)，橙色代表 2 個污染物超標(biāo)，紅色代表 3 個污染物超標(biāo)，黑色代表 4 個污染物超標(biāo)

經(jīng)過八年治理，八省三市PM2.5污染已有明顯改善。與2015年相比，北京改善最為顯著，PM2.5累計降幅達(dá)58.3%；上海、河北、山東和天津改善次之，分別下降46.3%~44.6%；河南、江蘇累計下降39.8%、39.2%；安徽、陜西、內(nèi)蒙四市和山西改善最低，累計下降29.5%~22.5%。

河南自2017年超過河北后就一直是八省三市最高的，而河北近兩年已降到第四高。2021年河南PM2.5年平均濃度達(dá)52.3微克/立方米。其他省市年平均濃度都降至50微克/立方米以下，年均濃度從高到低依次為山西（45）、山東（45）、河北（43）、安徽（41）、天津（41）、陜西（41）、江蘇（37）、北京（32）、內(nèi)蒙四市（31）和上海（29）。北京市PM2.5年均濃度已經(jīng)低于長三角地區(qū)的江蘇、安徽。

（四）PM10?2.5下降緩慢

盡管過去六年P(guān)M10顯著下降，但PM10中空氣動力學(xué)直徑大于2.5微米的顆粒物，即PM10?2.5的下降速度遠(yuǎn)低于PM2.5的下降速度。相較于2015年，“3+99”城市中有18個城市PM10?2.5年均濃度上升，PM10?2.5的平均濃度六年累計降幅只有12微克/立方米（25.1%）。可吸入顆粒物PM10?2.5對呼吸道疾病患者，尤其是哮喘，慢性支氣管炎和肺氣腫患者可以導(dǎo)致急性發(fā)作。2020年，中國慢阻肺（肺氣腫及慢性支氣管炎兩種主要形式）患者數(shù)目已經(jīng)超過1億人，哮喘患者數(shù)目達(dá)6千5百萬。我們建議加強(qiáng)對地面揚(yáng)塵，野外生物質(zhì)或垃圾焚燒，建筑工地和工業(yè)源排放的管理，以有效減少PM10?2.5的濃度。

圖3：八省三市去除氣象因素影響后PM2.5、PM10年平均濃度時間序列（微克/立方米），實線（虛線）代表在 5% 統(tǒng)計學(xué)顯著水平比上年有（無）顯著增加或減少

（五）二氧化硫和一氧化碳

各省市近些年逐漸推行燃煤綜合治理和排放改造舉措，得益于此，八省三市二氧化硫濃度近八年穩(wěn)步顯著下降，河北、河南、山東、山西較2015年降低75.4%~72.7%；陜西、安徽、江蘇和內(nèi)蒙四市則分別下降56.5%、63.8%、69.6%和47%；北京、天津和上海較2015年分別下降69.6%~65.4%。相比2020年，八省三市二氧化硫濃度仍保持了下降趨勢，山西和河北平均濃度分別下降5.3和4.6微克/立方米，降幅分別為26%和31.9%；內(nèi)蒙四市和山東則分別下降2.3（13.9%）和2.2（15.7%）微克/立方米；其他省市改善幅度則在2微克/立方米以內(nèi)。

北京在八省三市中二氧化硫濃度最低，年均3.5微克/立方米，比第二低的上海還低2.3微克/立方米。區(qū)域性二氧化硫的顯著下降是八省三市自2013年大氣污染治理的最大亮點(diǎn)，也是區(qū)域范圍顆粒物濃度顯著下降的主要推手。

一氧化碳的下降幅度低于二氧化硫，但同樣顯著。相比2015年，河北、河南、山東、山西和陜西降低48.7%~43.6%；安徽、江蘇和內(nèi)蒙四市則下降30.1%~20.2%；北京、天津和上海較2015年分別下降47.9%、33.8%和20.7%。相比2020年，八省三市一氧化碳濃度仍有改善，全年平均濃度下降幅度在0.02—0.15毫克/立方米之間，其中河北、山西和北京降幅超過10%，分別為16.3%、10.5%和10.1%，其他省市降幅則在10%以內(nèi)。截至2021年，八省三市年均濃度均已降至1毫克/立方米以下，北京年均濃度已降至0.62毫克/立方米。

山西和內(nèi)蒙四市二氧化硫仍有改善空間，其年均濃度分別為15.1和14.3微克/立方米，遠(yuǎn)高于其余省市（排名第三的山東為11.8微克/立方米，其余省市均不超過10微克/立方米）。山西近七年一氧化碳雖然下降明顯，但仍是八省三市中濃度最高的地區(qū)，達(dá)0.94毫克/立方米。由于一氧化碳也會促進(jìn)臭氧的生成，我們建議通過有效減少一般工業(yè)排放、機(jī)動車排放和生物質(zhì)燃燒來使一氧化碳也有更顯著的下降。

（六）二氧化氮首顯改善

2021年，八省三市二氧化氮濃度首次發(fā)生一致性的改善，河南、河北和陜西改善最為顯著，年均濃度下降5.9~5.1微克/立方米（降幅16.7%~13.1%）；山西、安徽、山東改善4.1~3.8微克/立方米（降幅11.7%~10.4%）；天津、江蘇和內(nèi)蒙四市下降3.5-1.7微克/立方米（7.8%~5.5%）；北京和上海只降低1.5（4.4%）和0.4（1%）微克/立方米。

相比2015年，北京二氧化氮年均濃度下降最為顯著，累計減少34.9%；河南、河北和山東改善程度次之，分別下降32%~22.4%；江蘇、上海、陜西、內(nèi)蒙四市和安徽也有一定改善，累計下降16.2%~10.6%；天津改善微弱，6年累計下降6.8%；山西濃度不降反升，累計增加0.3%。

2015年，在“3+99”城市二氧化氮年平均濃度排名最高的前十名中，河北、河南分別有4個城市，其余2個城市在山東和江蘇。2021年年平均濃度最高的排名前十位中無河南和山東城市，山西、陜西各有3個城市出現(xiàn)在前十位，其他城市是河北唐山、安徽合肥、江蘇常州和天津。另外2021年排名前27的城市中有7個省會城市、2個直轄市，這在其它污染物是沒有的，側(cè)面說明了機(jī)動車排放對二氧化氮濃度的重要影響。

鑒于本研究涉及的國控站點(diǎn)多在城市中心區(qū)，其所度量的二氧化氮主要源于機(jī)動車排放，故機(jī)動車排放的控制應(yīng)是下一步大氣治理的重點(diǎn)。

圖4：八省三市去除氣象因素影響后二氧化硫（微克/立方米）和一氧化碳（毫克/立方米）年平均濃度時間序列，實線（虛線）代表在 5% 統(tǒng)計學(xué)顯著水平比上年有（無）顯著增加或減少

（七）極端污染

極端污染是衡量空氣質(zhì)量的另一重要標(biāo)準(zhǔn)，如美國環(huán)保署的考核指標(biāo)是對PM2.5日均濃度98%分位數(shù)濃度不超過35微克/立方米，8小時臭氧每年第四高日均濃度不超過137微克/立方米。報告給出了各市PM2.5和8小時臭氧的90%分位數(shù)濃度，用以衡量污染最嚴(yán)重的10%天數(shù)的情況，這比98%分位數(shù)是較為寬松的標(biāo)準(zhǔn)，但比均值濃度要嚴(yán)格。

伴隨PM2.5均值濃度下降，“3+99”城市90%分位數(shù)均值從2015年的130.7微克/立方米下降至2021年的83.1微克/立方米，降幅達(dá)36.4%。2021年P(guān)M2.5極端污染仍以京津冀及周邊地區(qū)較重，其中河南和天津90%分位數(shù)濃度最高，分別為99.7和99.3微克/立方米；河北、山東和山西極端污染情況次之，分別為89.9~86.1微克/立方米；北京、陜西和安徽略低，介于78.9~74微克/立方米；江蘇、內(nèi)蒙四市和上海則不超過70微克/立方米。

圖5：八省三市去除氣象因素影響二氧化氮和八小時臭氧（春夏）平均濃度時間序列（微克/立方米），實線（虛線）代表在 5% 統(tǒng)計學(xué)顯著水平比上年有（無）顯著增加或減少

雖然PM2.5的90%分位數(shù)濃度六年來已有顯著減少，“3+99”城市中仍有19個城市90%分位數(shù)濃度超過100微克/立方米。而在污染最高的冬季，“3+99”城市90%分位數(shù)濃度平均值可達(dá)118.1微克/立方米；有13個城市超過150微克/立方米，這意味著這13市冬季至少有9天達(dá)到重度污染。因此在污染物平均濃度普遍改善的情形下，考核標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該從平均濃度向分位數(shù)濃度轉(zhuǎn)變，同國際上的考核指標(biāo)接軌。

圖6：八省三市去除氣象因素影響PM2.5和八小時臭氧（春夏）平均 90% 分位數(shù)濃度時間序列（微克/立方米），實線（虛線）代表在 5% 統(tǒng)計學(xué)顯著水平比上年有（無）顯著增加或減少

相比2020年，2021年春夏8小時臭氧的90%分位數(shù)濃度在安徽和內(nèi)蒙四市有反彈，分別增加5.7和2.9微克/立方米；其他省市則有所下降，其中以北京、上海和天津降低10.7、22.2和8微克/立方米最為顯著。相比2015年春夏，北京和上海分別下降9.5%和15.2%，其他八省一市均無顯著改善跡象，其中，安徽和天津春夏8小時臭氧90%分位數(shù)濃度分別上升38.7%和20.7%，極端污染惡化最為嚴(yán)重；其他省市則有不同程度的惡化趨勢，其中山西和陜西上升明顯，分別上升13.9%和10.3%；河北、河南和山東也略有增長，增幅分別為8.7%、6.2%、5.5%；江蘇和內(nèi)蒙四市則無顯著改變。

（八）三個重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域污染差異變小

過去幾年京津冀及周邊地區(qū)“2+26”城市、汾渭平原11市以及蘇皖魯豫交界地區(qū)均作為生態(tài)環(huán)境部大氣污染治理的重點(diǎn)區(qū)域被評估。

圖7: “2+26”城市、汾渭平原和蘇皖魯豫交界地區(qū)六種污染物年平均濃度時間序列圖（一氧化碳的單位為毫克/立方米，其余污染物的單位為微克/立方米）

2021年均濃度上，PM2.5、二氧化硫、一氧化碳和二氧化氮“2+26”城市和汾渭平原污染各有高低差距不大；PM10污染以汾渭平原污染程度最高，“2+26”城市次之；春夏八小時臭氧則以“2+26”城市最高，汾渭平原次之；蘇皖魯豫交界地區(qū)在六污染物中均為濃度最低，且在顆粒物和二氧化氮污染上顯著優(yōu)于“2+26”城市和汾渭平原。

相較2015年，PM2.5、PM10、二氧化硫、二氧化氮四污染物均以“2+26”城市改善最大，降幅分別為43.6%、39.6%、76%、28.9%；PM2.5、PM10和二氧化氮以汾渭平原改善最小，降幅分別為26.3%、20.5%、7.9%；二氧化硫則以蘇皖魯豫交界地區(qū)改善最小，累計下降71.8%；一氧化碳以汾渭平原改善最大，累計下降52%，蘇皖魯豫交界地區(qū)改善最小，累計下降37%。8小時臭氧以汾渭平原惡化最多，六年增加41.6%；蘇皖魯豫交界地區(qū)增加較少，六年增加18.6%。

從2015到2021年，三個重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域間的污染差異正逐步縮小。從濃度極差的角度（即三個區(qū)域平均濃度最大值與最小值之差），PM2.5，PM10、二氧化硫、二氧化氮和臭氧（春夏）五個污染物的極差分別從20.2、31.5、12.6、11.4、18.7微克/立方米下降至2.7、11.2、1.6、6.8、13微克/立方米；一氧化碳則從0.56毫克/立方米下降至0.12毫克/立方米；只有PM10和臭氧（春夏）的極差相對較大。

PM2.5與臭氧協(xié)同污染治理將是三個區(qū)域的共同挑戰(zhàn)。“2+26”和汾渭平原城市PM10、一氧化碳和二氧化氮污染水平較蘇皖魯豫交界地區(qū)仍有差距，可成為未來進(jìn)一步的工作目標(biāo)。蘇皖魯豫交界地區(qū)雖然在臭氧外的五個污染物有著最低的濃度，但伴隨著區(qū)域間污染差異縮小，較其他兩個區(qū)域不再呈現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，故該地區(qū)應(yīng)保持污染治理力度，確保污染濃度的進(jìn)一步降低，避免被超越。

（九）提高空氣質(zhì)量“良”的標(biāo)準(zhǔn)

“3+99”城市涵蓋中國污染最嚴(yán)重的區(qū)域，這些城市的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)驗證了中國的空氣質(zhì)量已有非常顯著的改善。我們認(rèn)為目前以PM2.5為75微克/立方米作為日尺度空氣質(zhì)量“良”的上限過于寬松，建議使用50微克/立方米為空氣質(zhì)量“良”的上限。

我們注意到印度和孟加拉國相應(yīng)的PM2.5“良”的上限標(biāo)準(zhǔn)分別為60和65微克/立方米，均比中國目前使用的WHO“過渡時期”的初級指標(biāo)所建議的75微克/立方米嚴(yán)格。我們建議使用WHO“過渡時期”第二級指標(biāo)所給定的50微克/立方米作為“良”的上限。這樣將提高大氣污染預(yù)警提示的范圍，以減少中國公民的長期污染暴露水平。大量科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)長期暴露在PM2.5濃度35至75微克/立方米的空氣中會對人體健康造成傷害。隨著我國PM2.5的持續(xù)下降，提高“良”的標(biāo)準(zhǔn)就更加迫切。我們自2018年的報告就開始這一呼吁，希望能得到管理層的重視。

（a）平均濃度

（b）90%分位數(shù)濃度

圖8: “3+99”城市2013-2021年平均濃度和90%分位數(shù)濃度變化趨勢，藍(lán)色區(qū)間為“3+99”城市年均濃度10%-90%分位數(shù)區(qū)間，白色折線為“3+99”城市逐年平均濃度，黑色虛線為第四章設(shè)定參考標(biāo)準(zhǔn)，除一氧化碳外污染物濃度單位為微克/立方米，一氧化碳為毫克/立方米

課題組成員：

孫浩軒，北京大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院碩士研究生

羅山杉，北京大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院碩士研究生

張馨語，北京大學(xué)光華管理學(xué)院本科生

詹皓翔，北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院本科生

林鴻斌，北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院本科生

陳涵玥，北京大學(xué)元培學(xué)院本科生

賴弘越，北京大學(xué)元培學(xué)院本科生

童培峰，北京大學(xué)光華管理學(xué)院博士研究生

郭斌，西南財經(jīng)大學(xué)統(tǒng)計研究中心、統(tǒng)計學(xué)院副教授

陳松蹊，北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院、光華管理學(xué)院、統(tǒng)計科學(xué)中心講席教授，課題負(fù)責(zé)人

（原題為《陳松蹊團(tuán)隊發(fā)布〈空氣質(zhì)量評估報告九〉——“3+99”城市2013—2021年區(qū)域大氣污染狀況評估主要結(jié)果》）