《大气污染防治攻坚战气象工程与非工程措施研究》是作者根据“大气污染防治攻坚战气象工程与非工程措施研究”(2019ZDIANXM07)的科研成果,结合重庆市气象局12年蓝天保卫战人工影响天气大气污染防治野外科学试验的实践经验,参考、借鉴、吸收四川、上海、北京、天津等部分省(市、自治区)人工影响天气实践成果和有关大气物理、大气化学、云雾微物理学、高分子化学、人工影响天气工程技术、大气污染治理工程技术等方面的研究成果与文献资料编著而成。
《大气污染防治攻坚战气象工程与非工程措施研究》共分六章和一个附录,分别对气象工作在大气污染防治攻坚战中的重要性、紧迫性、可行性,大气污染防治攻坚战及其气象工作的相关理论基础,不利气象条件下的大气污染形成机理研究、大气污染风险管理及其对策措施研究、大气污染防治攻坚战中人工影响天气大气污染防治实践与思考等方面进行了详细论述,可供气象部门从事大气污染防治、人工影响天气等方面工作的气象管理人员、理论研究人员、一线工程技术人员参考,同时也可供生态环境部门和其他经济行业从事大气污染防治工作的管理人员和科研人员参考。
随着我国经济社会高速发展,工业化和城市化不断推进,机动车辆迅速增加,导致我们赖以生存的大气环境受到污染物的严重影响,全国多个城市大面积、长时间的重污染天气时有发生。如2015年12月,北京市就曾发生2次重污染天气,为此北京市政府启动了2次空气质量红色预警,采取了相应的应急管控措施;2016年12月20日河南省南阳市发生重污染天气,00-09时南阳市的空气污染持续“爆表”,PM2.5超过350μg/m3,10时至15时PM2.s浓度持续大于300μg/m3,为应对该污染天气过程,20日0时南阳市政府启动了重污染天气橙色预警应急响应。可见,重污染天气的发生,严重影响了城市环境空气质量和居民的身心健康,制约了我国经济社会的发展。
虽然2013年国务院发布的《大气污染防治行动计划》实施后,PM2.5、PM10、NO2、SO2和CO等大气污染物的年均浓度逐年下降,总体环境空气质量有所改善,如2017年京津冀、长三角和珠三角区域的PM2.。年均浓度相对2012年分别降低了25%、20%和10%,但我国城市空气质量仍然面临严峻的形势。东部城市和区域的PM2.5、PMio污染仍然较重,北方部分城市和区域冬季空气污染十分严重,国内部分重点区域大气臭氧超标仍然严重。2016年我国约80%的城市PM2.5年均浓度高于国家标准,2017年1月,我国338个城市的PM2.5月平均浓度达到了78μg/m3,较2016年同期上涨了14.7%,尤其是京津冀区域PM2.5月平均浓度达到128μg/m3,较2016年同期上涨了43.8%;2018年3月“两会”前后的2月26-28日、3月2-4日、3月9-15日北京连续遭遇多轮重污染天气;2019年1月1012日北京又连续遭遇重污染天气;2020年春节期间(1月24-28日)京津冀及周边地区、汾渭平原和东北地区出现区域性重污染天气。因此,大气污染治理成为现在我国城市空气质量改善最为紧迫的任务。
大气污染作为工业化和城市化进程的伴生物,在英国、美国、日本、德国、法国、比利时等发达国家也曾不同程度上经历过大气污染事件,甚至成为世界环保史上引以为戒的案例。例如,比利时马斯河谷烟雾事件:1930年12月1-5日,比利时马斯河旁一段长24km的河谷地段的工业园区出现大雾天气,且园区上空有很强的逆温层,在逆温层和大雾共同作用下,马斯河谷工业园区13个工厂排放的大量烟雾弥漫在河谷上空无法扩散,有害气体在大气层中越积越多,其积存量接近危害健康的极限。在SO2等几种有害气体和粉尘污染耦合叠加效应作用的第3天,河谷工业园区上千人发生胸疼、咳嗽、流泪、咽痛、声嘶、恶心、呕吐、呼吸困难等呼吸道疾病,一个星期内就有60多人死亡,是同期正常死亡人数的10.5倍,成为20世纪最早记录到的大气污染惨案和20世纪十大环境公害事件之一。美国多诺拉烟雾事件:1948年10月26-31日,美国宾夕法尼亚州匹兹堡市南边30km处一个马蹄形河湾内侧山谷中(两边山丘高约120m)的多诺拉镇,在持续雾和静风、微风(V≤0.5m/s)天气控制下,空气潮湿寒冷,天空阴云密布,并且在小镇上空形成逆温层,但镇中的硫酸厂、钢铁厂、炼锌厂等工厂烟囱在这种极端天气下却没有停止烟雾排放,使工厂排放的含有S02等有毒有害物质的气体及金属微粒在重污染天气条件下聚集在山谷中积存不散,这些有毒有害物质附着在悬浮颗粒物上,严重污染了大气,导致小镇中6000人由于在短时间内大量吸入有毒有害气体而突然发病,症状为眼病、咽喉痛、流鼻涕、咳嗽、头痛、四肢乏倦、胸闷、呕吐、腹泻等,造成原患有心脏病或呼吸系统疾病的20人很快死亡,成为20世纪十大环境公害事件之一。美国洛杉矾光化学烟雾事件:1940-1960年,拥有大量汽车的美国城市洛杉矶(西面临海、三面环山)每年从夏季至早秋,只要是晴朗的日子,洛杉矶城市上空就会出现一种由汽车尾气和工业废气排放进入大气的烯烃类碳氢化合物和N02在强烈的阳光紫外线照射下形成的有毒二次污染混合物的浅蓝色烟雾,弥漫在天空使整座城市上空变得浑浊不堪。这种烟雾使人眼睛发红、咽喉疼痛、呼吸憋闷、头昏、头痛等;使植物大面积受害、松林枯死、家畜患病,妨碍农作物及植物的生长;使橡胶制品老化,材料与建筑物受腐蚀而损坏;使大气浑浊,降低大气能见度从而影响汽车、飞机安全运行,造成车祸、飞机坠落事件增多;还促进患有心脏病、呼吸系统疾病等患者的死亡。仅1955年,洛杉矶因光化学烟雾就导致呼吸系统衰竭死亡的人数超过400,成为最早出现由汽车尾气造成的大气污染事件和20世纪十大环境公害事件之一。英国伦敦烟雾事件:1952年12月4-9日,伦敦市高空受高压系统控制形成逆温层,大量工厂生产和居民燃煤取暖排出的CO2、CO、SO2、粉尘等气体与污染物难以扩散,积聚在城市上空,使整个伦敦城连续5d笼罩在黑暗的烟雾中,由于烟雾影响,不仅伦敦大批航班取消,甚至白天汽车在公路上行驶都必须打开大灯,室外音乐会等公共场所活动也被迫停止,结核病、支气管炎、肺炎、肺癌、心脏衰竭等呼吸系统疾病患者显著增多,伦敦市民发病率和死亡率直线上升,在烟雾持续的5d里,丧生者超5000人,在烟雾过去之后的两个月内有8000多人相继死亡,成为20世纪世界上最大的由燃煤引发的城市烟雾事件和20世纪十大环境公害事件之一。
李良福,博士、教授级高工,***注册安全工程师,成都信息工程大学兼职教授、硕士生导师,重庆市气象局副局长,重庆市人工影响天气指挥部办公室主任,重庆市雷电灾害鉴定与防御工程技术研究中心主任,全国雷电防护标准化技术委员会副主任委员,全国雷电灾害防御行业标准化技术委员会主任委员,中国气象学会雷电委员会副主任委员,IEC/TC81/雷电防护系统构成部件标准化工作组中国专家。主要从事雷电防护、安全气象、土壤电学、接地技术、气象灾害风险评估等方面研究和气象事业发展规划研究、人工影响天气改善空气质量科学实践研究。主持完成了16项省部级科研课题,编著了《计算机场地安全系统工程》《计算机网络防雷技术》《气象信息与安全生产》等22部专著;主持制定了《自动气象站场室防雷技术规范》(QX30-2004)、《建筑防雷设计评价技术规范》(DB50/217-2006)、《建筑防雷施工质量控制与验收规程》(DBJ50-060-2006)、《跨座式单轨交通防雷技术规范》(DBJ/T50-092-2009)等25个标准;获得发明专利3个,实用新型专利6个;发表了论文85篇,其中SGI、EI论文9篇;曾获重庆市科技进步三等奖、重庆市软科学成果二等奖、首届全国气象软科学二等奖、首届邹竞蒙气象科技人才奖、第九届全国气象科普作品图书类二等奖,并获得全国优秀青年气象科技工作者、全国气象系统先进工作者等称号。
前言
第一章 概论
第一节 气象保障大气污染防治攻坚战的重要性分析
第二节 气象保障大气污染防治攻坚战的紧迫性分析
第三节 气象保障大气污染防治攻坚战的可行性分析
第二章 大气污染防治攻坚战及其气象的相关理论基础
第一节 大气污染防治的相关基础知识
第二节 大气污染防治攻坚战的相关基础知识
第三节 大气污染防治相关的气象基础知识
第三章 不利气象条件下的大气污染形成机理研究
第一节 气象因素对大气污染的影响分析
第二节 诱发大气污染的不利气象条件分析
第三节 不利气象条件下大气污染形成机制
第四章 不利气象条件下大气污染风险管理研究
第一节 不利气象条件下大气污染风险管理的科学内涵
第二节 不利气象条件下大气污染风险管理的风险分析方法
第三节 不利气象条件下大气污染风险管理的风险分级方法及其评估程序
第四节 不利气象条件下大气污染风险管理的风险评估原则与原理及评估方法
第五节 不利气象条件下大气污染风险管理的风险评估实用模型
第六节 不利气象条件下大气污染风险管理的风险预警与控制
第五章 不利气象条件下大气污染风险管理的对策措施研究
第一节 大气污染气象风险管理常态化的非工程性对策措施研究
第二节 大气污染气象风险管理常态化的工程性对策措施研究
第三节 大气污染气象风险管理的非常态化非工程性对策措施研究
第四节 大气污染气象风险管理的非常态化工程性对策措施研究
第六章 大气污染防治攻坚战的人工影响天气大气污染防治实践与思考
第一节 人工影响天气大气污染防治实践的可行性
第二节 人工影响天气大气污染防治实践的案例分析
第三节 人工影响天气大气污染防治实践的启示
附录 大气污染防治攻坚战气象工程与非工程措施研究课题总结报告
参考文献
参考书目