1、 空气质量评估报告（九） “3+99”城市 2013-2021 年区域污染状况评估 为了蓝天 让我们用数据解读污染 “3+99”城市六污染物年均浓度及 10%-90%分位数区间 北京大学统计科学中心，北京大学光华管理学院 大数据分析与应用技术国家工程实验室 二零二二年四月 1前言这是本环境统计团队完成的第九份空气质量评估报告，也标志着我们对中国重点区域的空气质量追踪评估进入第九个年头。前八份报告分别发布于 2015 年 3 月、2016 年 3 月、2017 年 3 月和 8 月、2018年 4 月、2019 年 4 月、2020 年 7 月、2021 年 5 月。第一份报告 1 分析了北京城
2、区 2010 年至 2014 年基于单站点（美国大使馆）的 PM2.5污染状况；第二份报告 2 通过研究中国五城市 2013 年至 2015 年美国使领馆和相邻国控站点的 PM2.5数据，对比了两个数据源的数据质量和一致性，也度量和分析了这五个城市的 PM2.5浓度的变化趋势；第三份报告 3 集中研究了北京市全部（36 个）空气质量监测站点 2013 年至 2016 年的空气质量变化情况，量化了 APEC 会议、大阅兵和冬季供暖期间所采取的污染管控措施对空气质量的影响，并且将纳入分析的污染物从 PM2.5增加到常规的六种污染物；第四份报告 4 通过分析京津冀地区 13 个城市 73 个国控站点
3、2013 年 3 月至 2017 年 5 月六种常规污染物的数据，总结了京津冀地区空气质量的状况和变化趋势；第五份报告 5 综合评估了“2+31”城市（比“2+26”多 5 个城市）172 个国控站点 2013 年 3 月至 2018 年2 月的状态和变化趋势；第六份报告 6 综合评估了“2+43”城市（相比于报告五增加了汾渭平原 11 市和延安市）247 个国控站点 2013 年 3 月至 2019 年 2 月的状态和变化趋势；第七份报告 7 综合评估了“2+66”城市（相比于报告六补齐了山东、河南、山西、陕西余下的城市）354 个国控站点 2013 年 3 月至2020 年 2 月的状态和
4、变化趋势，并对新冠肺炎的影响进行了评估。第八份报告 8 综合评估了“3+95”城市（相比于报告七增加了上海、安徽、江苏全部地级及以上共 30 个城市）520 个国控站点 2013 年 3月至 2021 年 2 月的状态和变化趋势。本报告在上一份报告基础上增加内蒙古呼和浩特、包头、鄂尔多斯、乌兰察布四个城市 28 个站点，填补了河北和山西西北部的空白区域，统称“3+99”城市。报告将基于上述八省三市“3+99”城市近 11 年的气象和污染数据，给出其六种常规空气污染物的变化趋势和最新一年污染程度的评估。本报告各章节内容编排如下： 第 1、2章介绍评估区域背景和数据构成； 第 3、4章对六种常规污
5、染物污染状态和变化趋势进行城市级别详细分析 第 5章给出最近两年“人努力-天帮忙”指数结果与分析 第 6章总结本年度各污染物主要结论和治理意见感兴趣的读者可以根据需求选择阅读的章节，亦可直接阅读第 6章查看主要结论与建议。目录2目录1背景介绍32采用数据说明33六种常规空气污染物评估73.1PM2.5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73.2PM10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173.3二氧化硫. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253.4一氧化碳. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .323.5二氧化氮. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .393.6八小时臭氧 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .474六种常规空气污染物综合评价575“人努力-天帮忙指数”676主要结论与建议706.1春夏臭氧现下降迹象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .706.2臭氧和 PM102.5成为主要污染物 . . .
8、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .716.3PM2.5继续显著下降、河南浓度最高 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .716.4PM102.5下降缓慢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .736.5二氧化硫和一氧化碳 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9、. . . . . . . . . . . . . . .736.6二氧化氮首显改善. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .746.7极端污染. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .766.8三个重点监测区域污染差异变小 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10、 . .766.9提高空气质量“良”的标准 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .791背景介绍31背景介绍2013 年 9 月，国务院发布大气污染防治行动计划9（简称“国十条” ） ，对京津冀及周边地区（称“2+26”城市）大气污染治理提出要求。同时期，为贯彻落实“国十条” ，加快“2+26”城市大气污染综合治理，生态环境部会同其他有关单位，制定了京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则10。2018 年 6 月，在生态环境部印发的2018-2019 年蓝天保卫战重点区域强化督查方案1
11、1，汾渭平原地区首次被提及。2020 年 2 月，生态环境部印发2020 年挥发性有机物治理攻坚方案 ，重点强调了苏皖鲁豫交界地区和长三角地区的臭氧防治任务。2021 年 11 月，国务院印发关于深入打好污染防治攻坚战的意见 ，进一步明确了“十四五”期间细颗粒物污染与臭氧污染治理的任务：在 2025 年实现全国重度及以上污染天数控制在 1% 以内，挥发性有机物与氮氧化物的排放量下降至少 10% 12。“2+26”城市包括京津冀大部分区域、山东西部、山西东部、河南北部，地处太行山与泰沂山脉之间，构成大气污染传输通道，不利于污染物的扩散。汾渭平原北接忻定盆地，东西受吕梁山脉与太行山脉地形阻隔，渭河
12、平原南依秦岭，北仰黄土高原，西接陇山山脉，二者均沿汾渭地堑方向延伸，呈狭长形，全年风速较小，易造成污染物的聚集。近年华北江淮及长江三角洲地区臭氧污染持续严重，防治任务也亟待关注。我们去年发布的空气质量报告（八） ，在上述“2+26”城市、汾渭平原地区 11 城市外，补全河北、山东、河南、山西、陕西五省的其余城市，并将空气质量评估范围扩展至上海和安徽、江苏全部城市。本报告在此基础上补充内蒙古呼和浩特、包头、鄂尔多斯和乌兰察布 4 市。自 2013 年 1 月 1 日起，我国建立大气污染监测网络，实时监测包括 PM2.5在内的六种常规污染物（PM2.5、PM10、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和臭氧
13、）的浓度。基于数亿条数据，本报告将空气污染物浓度的变化可视化，针对其中存在的问题加以分析，并对其气象与人为因素的比例进行量化分析与解读。2采用数据说明本报告所使用的污染物数据来自于生态环境部的国控站，共包含八省三市（即河北、河南、山东、山西、陕西、安徽、江苏全部地级市，内蒙古四市，以及北京、天津、上海三市）全部“3+99”城市 698个监测站点（不包含 71 个县级市国控站点和 24 个背景站点） ，具体可细分为“2+26”城市（用红色标记） 、汾渭平原 11 市（用黄色标记） 、苏皖鲁豫交界地区（用蓝色标记） 、长三角地区（不含上述区域已有城市，用绿色标记）以及区域内其他城市（用灰色标记）
14、，研究区域涵盖全国超过 40% 的人口。按照省市口径统计如下： 北京市：11 个国控空气质量监测站（不包括定陵背景站） 天津市：位于中心城区的 15 个国控空气质量监测站 上海市：位于中心城区的 9 个国控空气质量监测站 河北省：11 个地级市（石家庄、保定、邢台、衡水、邯郸、沧州、廊坊、唐山、秦皇岛、承德、张家口）共 61 个国控空气质量监测站（不包含石家庄封龙山、张家口北泵房、承德离宫背景站，以2采用数据说明4及县级市辛集和定州的 6 个站点） 河南省：17 个地级市（郑州、开封、安阳、鹤壁、新乡、焦作、濮阳、洛阳、三门峡、平顶山、许昌、漯河、南阳、商丘、信阳、周口、驻马店）共 106 个
15、国控空气质量监测站（不包含郑州岗李水库、安阳棉研所、焦作影视城、三门峡风景区背景站） 山东省：17 个城市（济南、淄博、济宁、德州、聊城、滨州、菏泽、莱芜、青岛、枣庄、东营、潍坊、泰安、日照、临沂、烟台、威海）共 117 个国控空气质量监测站（莱芜 2018 年并入济南市，不包括青岛仰口背景站点，以及章丘、即墨、平度、黄岛、胶州、莱西、胶南、招远、莱州、蓬莱、寿光、乳山、文登和荣成的 39 个站点） 山西省：11 个城市（太原、阳泉、长治、晋城、晋中、运城、临汾、吕梁、大同、朔州、忻州）共79 个国控空气质量监测站（不包含太原上兰、晋城白马寺背景站） 陕西省：10 个城市（西安、铜川、宝鸡、咸
16、阳、渭南、延安、榆林、汉中、安康、商洛）共 65 个国控空气质量监测站（不包含西安草滩、宝鸡庙沟村、咸阳气象站、渭南农科所、延安枣园、汉中汉川机床厂子校背景站） 安徽省：16 个城市（合肥、蚌埠、淮南、滁州、六安、马鞍山、芜湖、宣城、铜陵、池州、安庆、黄山、淮北、亳州、宿州、阜阳）共 93 个监测站（不包含合肥董铺水库、淮南焦岗湖风景区、马鞍山市教育基地、黄山黄山区政府五号和池州平天湖对照站） 江苏省：13 个城市（南京、无锡、常州、宿州、南通、淮安、盐城、扬州、镇江、泰州、徐州、连云港、宿迁）共 114 个监测站（不包含苏州上方山和南通南郊对照站，宜兴、江阴、溧阳、金坛、吴江、太仓、常熟、张
17、家港、昆山、海门和句容共 26 个站点） 内蒙古：4 个城市（呼和浩特、包头、鄂尔多斯、乌兰察布）共 28 个监测站本报告选取的数据时段为 2013 年 3 月到 2022 年 2 月。其中河南、山东、山西、陕西、安徽和江苏部分城市在 2013 年并未开始监测，这些城市从开始监测的时刻算起。本报告使用的“年”并非自然年，而是一年的 3 月份到下一年 2 月份的“季节年” ，涵盖一个完整的四季，这同我们之前发布的第三至第八份报告一致。我们的空气质量评估以季节为基本时间单元，其中春季是 3 月到 5 月，夏季是 6 月到 8月，秋季是 9 月到 11 月，冬季是 12 月到次年 2 月。本报告将分
18、析六种空气常规污染物:PM2.5、PM10、二氧化硫（SO2） 、一氧化碳（CO） 、二氧化氮（NO2）和臭氧（O3） 。由于气象条件对观测污染物浓度的影响很大，本报告沿用前八份报告的统计学方法，对污染物浓度进行气象调整，剔除气象因素的影响，得到可比的污染指标 1317。具体来说，我们基于 2011 年 3 月到 2021 年 2 月累计十年的小时气象数据，对“3+99”城市分别构造基准气象条件。我们之所以采用这十年的气象数据，是为了构造更稳定的基准气象条件，同时确保不同年间相似气象条件占比不会过少。我们在此基准气象条件下计算各季度污染物的浓度，其中河北、河南、山东、山西、陕西、安徽、江苏、内
19、蒙古八省 99 个地级市的气象数据主要来源于对应城市的气象站点， 县级市和对照站匹配至距离最近的站点；北京市的气象数据来源于朝阳、海淀、丰台、昌平、顺义、怀柔和石景山共 7 个气象站点；天津市2采用数据说明5图 1: “3+99”城市区划及其站点分布（代表空气质量监测站点，代表气象站点）（图中红色区域为京津冀周边地“2+26”城市，黄色区域为汾渭平原 11 市，蓝色区域为苏皖鲁豫交界地区，绿色区域为长三角地区，灰色区域为其他城市）中心城区的气象数据来源于西青、北辰和东丽共 3 个气象站点；上海市的气象数据来源于上海、浦东和宝山共 3 个气象站点。由于春季期间沙尘天气会造成 PM10浓度的急剧上
20、升，导致这一指标的高估，空气质量评估中通常会将这一时段剔除。本报告使用了一种沙尘过程检测和追踪程序，基于“3+99”城市及外围的甘肃、宁夏、辽宁和内蒙其余城市地面站点的 PM10浓度小时数据，检测沙尘过程时间和空间变化点，并将对应时段六个污染物浓度予以去除。具体可见 18。2采用数据说明6图 2: “3+99”城市用作本报告分析的且处于运行状态的国控站点数量变化情况3六种常规空气污染物评估7图 1给出上述 793 个污染物监测站点（包括地级市站点 698 个、县级市站点 71 个和背景站 24 个，红色圆点）和 140 个气象站点（蓝色三角形）的位置。总体可以看出，污染物监测站点与气象站点地理
21、位置比较相近，空间匹配度高。图 2给出了各地级市共 698 个站点中处于运行状态的站点数量随时间变化的情况，其中有部分城市（北京、天津、上海、西安等）只选取了距离市区较近的站点。从图中可以看出，保定、沧州、承德、渭南、邢台、周口这些城市从开始设立监测站点以来站点数完全没有变化；安康、北京、亳州、鄂尔多斯、汉中、合肥、鹤壁、淮安、淮北、黄山、晋城、六安、南京、南阳、日照、上海、朔州、铜陵、信阳、许昌、宣城、榆林、枣庄、郑州、驻马店、淄博这些城市在设立监测站点之后只出现了新增站点的情况，并没有出现站点停运的情况。可以认为，这些城市的污染物监测网的运行较为稳定。另一方面，池州、东营、济南、济宁、开封
22、、临汾、洛阳、马鞍山、宿州、天津、潍坊、芜湖、咸阳、烟台、扬州、运城这些城市的监测站点在运行过程中都出现了至少六次的变动，这可能影响数据的一致性，对于城市监测网的运行来说并非一个好的现象。3六种常规空气污染物评估为了客观和公平地评价空气质量情况，需要剔除气象因素对空气质量数据的影响，以得到背景排放的度量。本报告沿用前八份报告所使用的统计学气象调整方法，具体而言，我们以 2013-2018 年各年气象交集确定每个气象变量的取值范围，并在此范围下以 2011-2020 年累计十年气象构造平均气象分布，计算各年污染物在此平均气象分布下的浓度，这一调整的主要目的在于提高气象因素在不同年的可比程度。我们
23、将计算各个城市在其可比气象条件下各污染物的平均值浓度，并对其进行比较和分析。关于气象调整的统计学原理，感兴趣的读者可以参看本团队发表的论文 1315,19。3.1PM2.5PM2.5是指悬浮在空气中空气动力学当量直径小于或等于 2.5 微米的颗粒物，又称细颗粒物。直径为 0.5-5 微米的粒子可以直接到达肺泡内，并进入血液通往全身。大量流行病学研究发现颗粒物浓度和发病率及死亡率有明显联系，尤其是细粒子与心肺疾病的相关性更为明显。我国目前的 PM2.5平均浓度标准如下表 1所示。表 1: 我国目前 PM2.5平均浓度标准污染物项目平均时间浓度限值单位一级二级PM2.5年平均1535微克/立方米2
24、4 小时平均3575图 3-4、图 5、图 6和图 7分别展示了“3+99”市 PM2.5经气象调整的季节平均浓度时间序列图，季节平均浓度地图，六年和一年累计降幅，年度平均浓度及排名。图 8-9还展示了 PM2.5经气象调整的季节 90% 分位数浓度时间序列图。根据上述六图一表，我们可以总结出 PM2.5浓度如下特征：3六种常规空气污染物评估8 季度评估一般来讲，PM2.5浓度在冬季最高，春秋两季次之，夏季最低。其中，华北地区 PM2.5浓度在秋季普遍高于春季，而江淮流域在春季普遍高于秋季。2015 年春季“3+99”城市 PM2.5浓度均值（标准误差）为 60.7（1.6）微克/立方米，20
25、20 年已下降至 40.1（0.6）微克/立方米，2021 年春季无明显的持续下降，为 39.7（0.7）微克/立方米。相比 2020 年，区域内有 60 个城市的 PM2.5浓度下降，同时有 42 个城市浓度上升。 2021 年春季邢台平均浓度最高，为 58.0 微克/立方米；黄山最低，为 22.2 微克/立方米。与 2020 年相比，2021 年春季“3+99”城市整体浓度下降不显著，一年变化的平均值为 0.8%，其中临汾增幅最大，为 47.1%；亳州降幅最高达 26.9%，仍有 4 个城市降幅超过 20%，20 个城市降幅超过 10%。42 个反弹城市在河北、山西、陕西分布最多，分别有
26、10、9、7 个，此外，河南、山东、安徽、江苏、内蒙古分别有 5、5、2、2、2 个。2015 年夏季“3+99”城市 PM2.5浓度均值（标准误差）为 49.1（1.4）微克/立方米，2020 年下降至 30.0（0.7）微克/立方米，2021 年夏季继续下降至 26.5（0.5）微克/立方米。相比 2020 年，区域内仍有 81 个城市浓度下降。 2021 年夏季临汾平均浓度最高，达 42.5 微克/立方米；黄山最低，为11.4 微克/立方米。相比 2020 年夏季， “3+99”城市一年降幅的平均值为 10.0%，其中 4 个城市（北京、天津、廊坊、唐山）降幅超过 30%，18 个城市降
27、幅超过 20%。2015 年秋季“3+99”城市 PM2.5浓度均值（标准误差）为 61.3（1.8）微克/立方米，2020 年下降至 44.5（1.1）微克/立方米，2021 年秋季微弱反弹至 45.0（1.3）微克/立方米。相比 2020 年，区域内有 46 个城市的 PM2.5浓度下降，但有 56 个城市浓度上升。2021 年秋季新乡平均浓度最高，达 70.9微克/立方米，黄山最低，为 20.1 微克/立方米，16 个城市平均浓度超过 60 微克/立方米。相比 2020 年秋季， “3+99”城市的一年增幅平均值为 0.9%，其中新乡、平顶山、三门峡、周口 4 个城市的增幅超过30%，均
28、为河南城市。2021 秋季 46 个城市改善，共有 7 个城市降幅超过 20%，其中汉中改善最大，降幅达 27.1%；7 个城市降幅在 20% 至 30% 之间，其中有 5 个是陕西城市，其余两个是北京和南通。2015 年冬季“3+99”城市 PM2.5浓度均值（标准误差）为 103.8（3.4）微克/立方米，2020 年为 70.9（1.9）微克/立方米，2021 年下降至 61.0（1.6）微克/立方米。 2021 年冬季咸阳平均浓度最高，达 89.8 微克/立方米，张家口最低，为 22.3 微克/立方米，5 个城市冬季 PM2.5浓度均值低于 35 微克/立方米，仍有 14 个城市平均浓
29、度超过 80 微克/立方米。相比 2020 年冬季，2021 年冬季“3+99”城市一年降幅的平均值达 12.9%，91 个城市改善，其中张家口的降幅达到 34.1%；23 个城市降幅超过 20%，其中山东最多有 9 个城市，河南、河北、山西、内蒙古、陕西分别有 5、3、2、2、1 个以及北京市。此外，晋中增幅达到 27.8%，是唯一增幅超过 10% 的城市。 PM2.5年度评估：年度变化趋势与城市相对排名根据图 7， 2015 年 “3+99” 城市的 PM2.5浓度均值 （标准误差） 为 68.8 （1.9） 微克/立方米， 2020年下降至 46.4（1.0）微克/立方米，2021 年进
30、一步下降至 43.1（0.9）微克/立方米。2021 年， “3+99”城市的年度平均 PM2.5浓度首次全部下降到 60 微克/立方米以下，其中有 31 个城市季节年平均浓度超过 50 微克/立方米。从累计降幅来看，根据图 6，相比 2015 年，2021 年“3+99”城市 PM2.5累计降幅均值为 35.1%（1.3%） ；相比 2020 年，2021 年累计降幅均值为 6.9%（0.6%） 。3六种常规空气污染物评估9图 3: “3+99”城市气象调整后 2013 年至 2021 年 PM2.5季节平均浓度（微克/立方米）变化序列图图中实线 (虚线) 代表在 5% 统计学显著水平比上一
31、年有 (无) 显著的增加或减少3六种常规空气污染物评估10图 4: “3+99”城市气象调整后 2013 年至 2021 年 PM2.5季节平均浓度（微克/立方米）变化序列图图中实线 (虚线) 代表在 5% 统计学显著水平比上一年有 (无) 显著的增加或减少3六种常规空气污染物评估11图 5: “3+99”城市气象调整后 2015 年至 2021 年 PM2.5季节平均浓度（微克/立方米）3六种常规空气污染物评估12图 6: “3+99”城市气象调整后 PM2.5浓度过去一年（蓝色） 、六年（红色）的累计降幅蓝色和红色竖线分别代表“3+99”城市的一年和六年平均降幅3六种常规空气污染物评估13
32、图 7: “3+99”城市气象调整后 2013 年至 2021 年 PM2.5季节年平均浓度（微克/立方米）年际变化表(浓度列底纹从红到绿表示季节年平均浓度由大到小；排名列前/中/后 1/3 分别用红/黄/绿圆点标记)3六种常规空气污染物评估14图 8: “3+99”城市气象调整后 2013 年至 2021 年 PM2.5季节 90% 分位数浓度（微克/立方米）变化序列图, 图中实线 (虚线) 代表在 5% 统计学显著水平比上一年有 (无) 显著的增加或减少3六种常规空气污染物评估15图 9: “3+99”城市气象调整后 2013 年至 2021 年 PM2.5季节 90% 分位数浓度（微克/
33、立方米）变化序列图, 图中实线 (虚线) 代表在 5% 统计学显著水平比上一年有 (无) 显著的增加或减少3六种常规空气污染物评估16年均 PM2.5浓度最高的三个城市分别是临汾（59.9 微克/立方米） 、安阳（56.7 微克/立方米）和渭南（55.9 微克/立方米） ，其中安阳与渭南的 PM2.5浓度较上一个季节年有所下降，而临汾却有所上升，城市相对排名也从 2020 年的 28 位上升到第一位。相比 2020 年，PM2.5恶化（降幅为负）城市较多，这可能是受 2020 年新冠疫情的影响，其中临汾市单年污染增幅为 10.3%，污染恶化最严重。这两个事实都表明临汾市的 PM2.5污染在上个
34、季节年出现了恶化。截至 2021 年，仅 24 个城市年均 PM2.5浓度低于 35 微克/立方米，其中黄山、张家口、乌兰察布、威海与上海年均 PM2.5浓度最低，低于 30 微克/立方米。2015-2021 年排名升高（相对恶化）最多的前 20 个城市中，有 13 个城市 2021 年均 PM2.5浓度城市排名位于最高的前 1/3。这其中，太原、鹤壁、咸阳、濮阳、开封属于“2+26”城市，临汾、渭南、运城位于汾渭平原，需要持续关注。而排名上升最多的是位于长三角地区的淮南。这几年间，淮南市年均 PM2.5浓度上下起伏，污染情况并未明显改善，因而相对排名上升较多。排名下降最多的前 20 个城市中
35、，东营、日照、无锡、泰州、平顶山、潍坊、苏州、滁州、枣庄这 9 个城市不属于“2+26”及汾渭平原城市，非重点关注区域城市，仍改善显著。聊城、郑州、东营的年均 PM2.5浓度相对排名在这些年间稳步下降，呈现出良好的改善态势。从六年累计降幅来看， “3+99”城市除鄂尔多斯增加 13.9% 外，其余城市 2021 年均 PM2.5浓度均小于 2015 年的浓度。北京累计六年降幅最高，达 58.3%，保定、廊坊、德州和东营也超过了 55%。2015年至 2021 年有 10 个城市 PM2.5浓度的累计降幅超过了 50%，其中 4 个位于京津冀地区、2 个位于河南省、4 个位于山东省，且有 8 个
36、属于“2+26”城市。相比于 2015 年，降幅最小的前二十个城市中分别有8 个、4 个和 3 个城市位于山西、安徽和陕西，这三个省累计降幅也相对较低，分别为 22.8%、29.5% 和26.9%。此外，降幅最小的前二十个城市中有 7 个城市（临汾、太原、阳泉、渭南、晋中、鹤壁、运城）属于“2+26”和汾渭平原城市，这些城市较早开始污染治理，但改善相对不足。在降幅最大的前十个城市中分别有 4 个，4 个和 2 个城市位于山东、京津冀与河南，这三个地区六年累计降幅相对较高，分别为 44.9% 和 46.1% 和 39.8%。上述关于 PM2.5年度趋势的讨论说明，京津冀地区、山东与河南近年已然形
37、成稳定的下降趋势；山西和陕西整体降幅相对较低，省内许多城市虽建立了 PM2.5浓度的下降趋势，但改善程度不足；江淮地区改善较小但整体污染水平相对较低，部分城市（如淮南）的污染情况需要给予关注。 PM2.5极端污染（90% 分位数）我们也计算了经过气象调整的 90% 分位数浓度， 它们代表了最严重的 10% 污染情况。 极端污染是衡量空气质量的另一重要标准，如美国的考核指标为 PM2.5日均浓度 98% 分位数浓度不超过 35 微克/立方米。图 8-9展示了研究区域城市过去 36 个季节（2013 年春季至 2021 年冬季）经气象调整的 PM2.5浓度 90% 分位数随时间变化的情况以及给定季
38、节的时间序列。从 90% 分位数角度，各城市 PM2.5浓度仍具有同均值浓度类似的区域和季节特征。太行山东侧从保定向南到河南北部、山东西部和河南、陕西地区仍为 PM2.5高浓度区域，尤其在秋冬两季污染最为严重，江淮地区整体浓度较低，污染更轻。2015 年“3+99”城市 PM2.5的 90% 分位数浓度均值（标准误差）为 130.7（3.1）微克/立方米，2020 年下降至 85.9（1.8）微克/立方米，2021 年略微改善，为 83.0（1.7）微克/立方米。近年来全国大部分地区 90% 分位数浓度下降显著，安徽、河南小部分城市存在小幅反弹。3六种常规空气污染物评估17从具体数值上看，20
39、21 年 90% 分位数年均浓度以邢台最高，达 111.9 微克/立方米，濮阳次之，达110.7 微克/立方米，共 4 个城市（安阳、渭南、临汾、邯郸）90% 分位数年均浓度在 105-110 微克/立方米，19 个城市 90% 分位数年均浓度超过 100 微克/立方米。除相对低的夏季外，90% 分位数浓度在秋春季仍普遍高于 60 微克/立方米。在沿太行山东侧的河北、河南及关中平原城市，2018 年冬季 90% 分位数曾高于 200 微克/立方米，而 2019 和 2020 年冬季 90% 分位数仍能达到 150 微克/立方米，如河南2019 和 2020 年冬季 90% 分位数浓度平均值分别
40、为 167.4 微克/立方米和 169.2 微克/立方米，2021 年冬季下降至 146.8 微克/立方米，但还有很大改善空间。 五种风向下的平均污染浓度：不同城市有利减轻污染的风向不同本报告延续从第五份报告开始计算的每个城市五个主要风向下的污染物气象调整浓度，这可以让我们窥视各城市的污染输入和输出方向。通过图 5（详情可见 pdf 放大图片） ，发现由于 PM2.5在静风条件下不易扩散，在各个季节静风下的 PM2.5浓度都显著高于其它风向。对于北部长城一线的大同、张家口、北京、承德来说，西北风普遍最有利于 PM2.5的扩散，东南风普遍不利。对于环渤海城市来说，北侧边缘的秦皇岛东面临海，平时东
41、风较强，较西风更有利于 PM2.5的扩散；渤海内侧的唐山、天津则与河北北部相近，在西北风下最有利于污染物扩散。河北沧州及山东半岛的滨州、东营、潍坊、烟台、威海北邻渤海、黄海，故东北风最有利于 PM2.5的扩散；而日照、青岛东南面沿海，东南风最有利于 PM2.5的扩散。对于江淮地区临海城市，由于东临黄海、东海，故东风最有利于 PM2.5的扩散。另外，各个城市污染源分布也影响着不同风向下 PM2.5的扩散情况（对各城市感兴趣人员可从图 5查阅细节） 。3.2PM10PM10是指悬浮在空气中空气动力学当量直径小于或等于 10 微米的颗粒物，又称可吸入颗粒物。在2013 年之前，PM10是我国使用的主
42、要空气质量指标，用于计算城市的蓝天天数。2013 年 PM2.5取代PM10成为大气污染的主要指标。2014 年及以后，PM10缺失比例有所下降。PM10数据缺失高的一个原因是 PM2.5和 PM10数值可能会发生“倒挂” ，即 PM10的观测值低于 PM2.5的观测值。因为 PM2.5是PM10的重要组成部分，PM10的浓度值应该大于 PM2.5。但实际观测中由于观测误差可能出现倒挂现象。一种处理数据倒挂的方法是用 PM2.5的观测浓度对 PM10的缺失进行插补，这样做会低估 PM10浓度，但比直接将倒挂的 PM10观测设为缺失的计算误差小。本报告将使用这一方法。另一种方法是对 PM10和
43、PM2.5关系进行建模，以推算缺失的 PM10水平。我国目前的 PM10平均浓度标准如表 2所示。美国环境保护署关于 PM10的一、二级标准均是 24 小时平均浓度 150 微克/立方米，但其明确规定 3 年内平均每年不达标的次数不能超过一次。这实际上是非常严格的标准。图 10-11、图 12、图 13和图 14分别展示了“3+99”市 PM10经气象调整的季节平均浓度时间序列图，季节平均浓度地图，六年和一年累计降幅，年度平均浓度及排名。根据上述四图一表，我们可以总结出 PM10浓度如下几个特征： 季度评估3六种常规空气污染物评估18表 2: 我国目前 PM10平均浓度标准污染物项目平均时间浓
44、度限值单位一级二级PM10年平均4070微克/立方米24 小时平均50150同 PM2.5一样，PM10浓度也有比较明显的季节特征，其中夏季污染最轻，冬季或春季最严重。此外，PM10还有独特的、不同于 PM2.5的特征。一方面，PM10浓度最高的季节与城市的地理位置密切相关。河北中南部、河南、山东中西部、山西中南部、陕西中南部、安徽中北部，冬季的 PM10浓度最高；河北北部及京津地区、山西北部，春季浓度最高；陕西北部，苏沪城市冬春季 PM10浓度相差不大。另一方面，研究区域城市绝大部分城市和年份春季 PM10浓度要高于秋季。2015 年春季“3+99”城市 PM10浓度均值（标准误差）为 11
45、9.2（3.3）微克/立方米，2020 年浓度均值已降至 84.9（1.6）微克/立方米，2021 年春季反弹为 92.5（2.2）微克/立方米。2021 年春季安阳平均浓度最高，为 164.3 微克/立方米；黄山最低，为 39.9 微克/立方米。相比 2020 年春季，区域内仅 25 个城市浓度下降，其余 77 个城市反弹， “3+99”城市一年增幅的平均值达到了 8.9%。其中安阳的增幅超过 60%，为 60.6%；有 7 个城市增幅超过 30%。晋城降幅最大，为 13.5%，浓度下降的其余 24个城市的降幅均未超过 10%。2015 年夏季“3+99”城市 PM10浓度均值（标准误差）为
46、 84.9（2.4）微克/立方米，2020 年下降至 58.9（1.5）微克/立方米，2021 年夏季略微改善，下降至 52.4（1.2）微克/立方米。2021 年夏季朔州平均浓度最高，为 77.7 微克/立方米；黄山最低，为 20.2 微克/立方米。相比 2015 年，鄂尔多斯、吕梁和临汾恶化，增幅分别为 14.3%、6.8% 和 5.7%，邢台降幅最大为 58.9%，有 19 个城市的降幅均超过50%。相比 2020 年， “3+99”城市一年降幅的平均值为 9.5%。2021 年夏季 85 个城市改善，仅 17 个城市不降反增；有 18 个城市降幅超过 20%，其中临沂降幅最大为 35.
47、1%，近四年浓度持续下降，改善显著。2015 年秋季“3+99”城市 PM10浓度均值（标准误差）为 103.8（2.9）微克/立方米，2020 年下降至 85.8（2.1）微克/立方米，2021 年秋季继续略微下降至 79.1（1.9）微克/立方米。2021 年秋季新乡平均浓度最高，为 120.3 微克/立方米；黄山最低，为 31.4 微克/立方米。相比 2020 年，2021 年秋季有 73 个城市改善，仅 29 个城市恶化。2021 年秋季“3+99”城市一年降幅的平均值为 7.2%，邯郸降幅最大，达到 33.3%，有 13 个城市降幅超过 20%，除了北京，陕西、河北、山西、安徽分别有
48、 5、3、3、1 个；平顶山增幅最大，达到 19.4%，合肥增幅也达到了 15.8%，其余城市增幅低于 15%。2015 年冬季“3+99”城市 PM10浓度均值（标准误差）为 157.2（5.3）微克/立方米，2020 年为116.4（2.8）微克/立方米，2021 年冬季大幅度下降至 90.6（2.0）微克/立方米，改善显著。2021 年冬季渭南平均浓度最高，为 130.7 微克/立方米；黄山最低，为 42.5 微克/立方米。相比 2020 年， “3+99”城市一年降幅的平均值达到了 21.3%。其中，张家口降幅最大，高达 37.4%，有 10 个城市降幅超过 30%，有 66 个城市降
49、幅均超过 20%，2021 年冬季 PM10浓度得到了极大的改善；仅合肥恶化，增幅为 16.7%。相比 2015 年冬季，区域内有 5 个城市（阜阳、忻州、大同、吕梁和淮北）恶化；同时有 3 个城市（衡水、3六种常规空气污染物评估19郑州和德州）降幅均超过 60%。 PM10年度评估：年度变化趋势与城市相对排名根据图 14，2015 年“3+99”城市的 PM10浓度均值（标准误差）为 116.3（3.2）微克/立方米，2020 年下降至 86.5（1.9）微克/立方米，2021 年进一步下降至 78.7（1.6）微克/立方米。有 9 个城市季节年平均浓度超过 100 微克/立方米，相比 20
50、20 年的 30 个大幅减少。从累计降幅来看，根据图13，相比 2015 年，2021 年“3+99”城市 PM10累计降幅均值为 30.4%（1.3%） ；相比 2020 年，2021 年累计降幅均值为 8.9%（0.6%） 。年均 PM10浓度最高的三个城市分别是安阳（113.5 微克/立方米） 、渭南（112.6 微克/立方米）与新乡（105.2 微克/立方米） ，其中渭南与新乡的 PM10浓度较上一个季节年有所下降，而安阳却有所上升。这表明安阳市的 PM10污染在上个季节年出现了恶化。在 2021 季节年，有 25 个城市年均 PM10浓度低于 65 微克/立方米，相比 2020 年的
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