浅谈茂名市环境空气质量预报预警系统的建设

梁明（茂名市环境保护监测站广东茂名525000）

浅谈茂名市环境空气质量预报预警系统的建设

梁明
（茂名市环境保护监测站广东茂名525000）

为落实大气污染防治行动计划，全国各地陆续推进建设环境空气质量预报预警系统。本文就系统的主要技术方法和分类做了简单介绍，简单阐述了茂名市环境空气质量预报预警系统的建设情况并就建设框架、存在问题及未来发展提出意见和建议。

环境空气质量预报预警；数值预报；发展

1 前言

近年来，我国大气环境污染日益严重，影响人们的身体健康，影响经济、社会的可持续发展。党中央、国务院、各级人民政府均高度重视大气污染防治。2013年，国务院出台《关于印发大气污染防治行动计划的通知》（国发[2013]37号），要求建立监测预警应急体系，妥善应对重污染天气。要求做好重污染天气过程的趋势分析，完善会商研判机制，提高监测预警的准确度，及时发布监测预警信息[1]。2014年，广东省人民政府关于印发广东省大气污染防治行动方案（2014-2017年）的通知（粤府[2014]6号），第三点保障措施中明确健全监测预警体系。环境保护和气象部门要加强合作，2015年底前推进珠三角地区其他城市完成大气重污染监测预警系统建设任务[2]。

2013年，中国环境监测总站预报中心制定了《环境空气质量预报预警业务工作指南（暂行）》指导各地预报预警业务工作。按其要求，各预报部门至少应配置4组值班预报员（市级至少8名预报员，省级和区域相应增加），预报预警业务范围包括提供辖区内例行24小时预报（凌晨00：00前连续24小时）、未来3天污染潜趋势预测、重度及以上空气污染过程的预测预警等信息。预报信息包括空气质量指数（AQI)范围、空气质量级别范围和首要污染物[3]。

城市大气环境污染预警是指根据城市空气污染物排放状况及未来一段时间内气象条件、大气扩散情况、下垫面等因素，通过监测、评价、预测等手段，确定城市大气环境状态和环境质量变化的速度和趋势，以及达到某一变化限度的时间，预测未来一段时间内城市大气污染程度和对人群日常活动的影响和危害。适时给出大气环境恶化和产生危害的各种警戒信息，提出相应对策[4]。从而控制污染源，以及引导人民群众做好相应的卫生防范，保障人民群众的身体健康。

2 中国环境空气质量预报方法

中国各城市空气质量预报工作始于20世纪80年代[5]，目前环境空气质量预报系统常用的预报方法主要有两种，统计预报和数值预报。

统计预报模式常用神经网络、线性回归建模对历史气象、环境空气质量数据统计分析处理，预测大气主要污染物的浓度变化，具有简单易用性。在合理的选择影响因素和进行参数优化也能达到较好的空气质量预报精度，应用广泛，但其缺点在于无法对污染的过程和机制进行定量化的分析，对于污染防治的决策支持能力有限。[6]

数值预报是以大气动力学理论为基础，基于对大气物理和化学过程的理解，建立大气污染浓度在空气中的输送扩散模型，借助计算机来预报大气污染物浓度在空气中的动态分布。由于数值预报模式很好的考虑了污染过程与机制，能够为污染控制决策提供更为丰富的信息，是更有前景的一种预报方法，但由于模型构建复杂，对于源清单等基础数据要求高，且运算量大对于硬件基础设施要求较高，目前在我国的应用仍处于起步阶段。[6]

由于数值模式仍处于起步阶段，国内很多城市采用统计预报与数值预报相结合的方式预报空气质量。两者相结合，可充分融合两者优缺点，更好地进行科学预报工作，为大众服务。

目前，广东各城市在建或已建成的环境空气质量预报预警系统多采用统计模型进行预报。省中心和部分城市同时采用统计和数值模型。茂名市在建设预报预警系统时，初始阶段拟采用较为简单的统计模型，逐步发展为统计模型和数值模型相结合进行预报。

3 茂名市环境质量预报预警建设现状

3.1 茂名市区空气质量监测能力

2013年底，茂名市已完成按环境空气质量新标准的要求完成监测能力建设，现有空气质量监测国控点位有4个，分别是：健康路、茂石化七小、高岭、市环保局茂港分局。完成在线监测环境空气项目有：二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）六个项目。

3.2 茂名市环境空气质量及预报基本情况

茂名市位于广东省西南部，是广东省地级市，下辖茂南区、电白区2个市辖区，代管高州市、信宜市、化州市3个县级市。近2年来，茂名市环境空气质量在广东省内年排名均在前六名以内，环境空气质量较好。茂名市主要经济支柱是石化产业，在石油炼制过程中产生大量的二氧化硫、氮氧化物、有机挥发物等污染物，此外，茂名市主要污染源还有其他工业排放的污染物、农村生活排放污染物、交通污染物等，如不对这些污染源进行控制，特别是在不利气象条件下，这些污染物将会对人民群众健康造成影响。茂名市属于广东省珠三角地区以外的其他城市，按照《广东省大气污染防治行动方案（2014-2017年）》应于2015年6月建立环境空气质量预报预警体系［2］。但建设资金较迟落实等、人员配置不足等原因，该系统仍未建立，目前存在较多问题：

4 茂名市环境空气质量预报预警系统框架

根据茂名市实际情况，拟在系统建设初期采用统计预报模式，到统计预报较为成熟之后，逐渐转变为统计与数值相结合的模式预报。预报预测茂名市环境空气质量，建立茂名市环境空气质量预报预警系统，为公众服务，应按照《指南》及充分利用茂名市环境监测站环境空气质量实时监测数据以及茂名市气象局实时监测的气象数据。

茂名市环境空气质量预报预警系统应包括以下五个部分：在线监测仪器、资料收集、信息处理、预测结果加工制作、预测结果发布。

在线监测仪器是整个系统的最基层，每个站点的在线监测站点均安装有在线监测仪，按监测要求对至少包括SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO六项污染物进行实况监测。

资料收集是整个系统的第二层，包括气象资料、下垫面资料、污染物实时监测数据资料、污染物排放源清单等。

信息处理是利用计算机对收集到的数据资料进行处理分析得到预测结果，同时发现对空气质量影响较大的主要因子及主要污染源。

预测结果加工制作是将预测结果根据需要加工制作成不同时间长度、不同区域范围和不同形式的预测报告信息，并提出相对应的对策建议和出行参考意见。预测结果加工制作，如基于GIS可视化处理预测结果，制作成表、或图等文件形式。

预测结果发布是预报预测系统的最终成果体现。预测结果发布可以通过网络、电视、APP、报纸、电台、短信等途径发布，为民众提供服务。

图1 茂名市环境空气质量预报预警系统框架

5 展望预报预警系统未来发展趋势

随着环保的发展要求，公众对环境空气的需求也越来越高。目前，茂名市仅设有4个在线监测站点，不能全面覆盖茂名市整个区域。在建设预报预警系统后，应逐年增加在线监测站点，向覆盖面广发展，全面预测茂名市空气质量情况

逐步完善空气质量应急预案，发现重大污染情况，一方面及时向公众发布消息，引导公众做好防卫，保障公众的身体健康。另一方面，有效控制污染源的产生，如通过控制交通污染源、工业污染源等，控制环境空气污染物的浓度，减少对公众健康的危害。

目前，全国各城市均未对有毒有害气体以及重金属污染进行预报预警，未来预报预警应增加这些项目。参考文献

[1]国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知，国发（2013）37号

[2]广东省环境保护厅关于印发广东省大气污染防治2016年度实施方案的通知（粤环〔2016〕31号）

[3]关于印发《环境空气质量预报预警业务工作指南（暂行）》的通知

[4]城市大气环境污染预警方法研究，汤洁、林年丰、赵凤琴，城市环境，第15卷，第6期2001年12月

[5]阎吉昌环境分析[M]，北京：化学工业出版社，2002

[6]《宇图》环境空气质量预报预警体系在我国发展目标及应用功能评述中科宇图资源环境科学研究院谢涛、徐劲草、曹茜、陈亚新http://blog.sina.com.cn/s/blog_6a051c0b 0102uy2c.html

[7]茂名市环境保护局公众网http://hbj.maoming.gov.cn/ zwgk_01/jgszyzn/

[8]区域环境空气质量预报的一般方法和基本原则王晓彦，刘冰，李健军，丁俊男，汪魏，赵熠琳，鲁宁，许荣等