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    昌平南口风资源对北京城区空气质量的时空影响研究

    作者:丁军 李冉 刘薇 出版时间:2015年06月
    摘要:

    南口地区位于北京城区西北强风通过带,这里空气干燥,极易扬沙起尘,是对北京中心城区空气质量影响最大的上风口。特别是处于南口地区核心位置的马池口西部,不仅是各大沟口风带的交汇区,还是各种污染源群落的聚集区,这一区域的风口扬尘和污染排放成为北京城区空气颗粒物污染的重要来源。由于气候条件、地理环境以及下垫面等因素的不同,本地风口颗粒物污染与高原高空沙尘在输送方式、污染物成分和季节变化等方面有显著的不同。北京颗粒物污染浓度与西北风口冬春季节的大风天气具有显著的相关性,说明本地风口扬尘和污染排放对北京空气质量具有重要影响,亟须采取措施进行规划治理。

    北京昌平南口地区是距离北京中心城区最近的西北自然风口。由于北京西北的西山与东北的军都山两大山脉在昌平关沟一带交汇,形成了主要的进风口。北京城市地形依山面向东南倾斜走低,构成了面向东南渤海凹向展开的半圆形簸箕状地势,学者称其为“北京湾”。由于北京的这种区域构造和气候地理位置,以及在北京环境容量日益超载的严峻形势下,南口作为北京中心城区空气更新和净化的主要新风资源地,其生态战略地位日显重要。

    长期以来,城市新风资源一直未被学界和政府所认知。对新风资源地的环境净化、涵养、保护和利用,以及与下风向城区的生态环境关系没有充分的认识,是导致北京西北风口的生态环境没有得到有效整治和利用的重要原因。

    一 南口地区生态治理现状与问题

    (一)南口自然地理概况

    南口地区位于昌平西北部,距昌平城区7.5公里,是昌平卫星城重要组成部分之一,南距北京二环德胜门38公里,北距八达岭长城18公里,东距明十三陵9公里。据北京市园林局防沙治沙办公室的资料显示,南口地区系北京五大风沙危害区之一,其风沙危害区包括南口西部、南口农场、流村镇、马池口镇和阳坊镇。南口镇属于昌平区西部半山区镇,因其位于关沟的南口而得名。南口镇地域面积201.7平方公里,其中64%面积为山区,山场面积120平方公里,林木覆盖面积100平方公里,森林覆盖率58.41%,林木绿化率76.75%。南口作为北京中心城区空气更新的主要源头,是北京西北生态带上重要的生态战略节点。

    与北京另外两大风口——西南风口三家店和东北风口古北口相比,西北风口——南口具有如下七大特征:一是距离北京中心城区最近;二是处于春冬盛行风向为西北风的北京中心城区的上风向[1];三是南口地区同时还是北京的五大风沙危害治理区之一[2];四是南口地区的产业结构层次偏低;五是北京五大风沙危害治理区之一的康庄风沙区位于南口上游,该区是北京市降水量最少的区域[3];六是在北京的三大风带中,南口地区所在的西北风带风速最大,最高曾达34m/s[4];七是南口生态环境尚未得到有效治理,东北风口古北口下游由于长期以来对密云水库水源地采取了严格的生态保护措施,以及怀柔大型国际会议项目的建设,如世界妇女大会、APEC等,东北风带的区域环境得到了较好的治理。北京西南风口三家店由于世博园大型环保公益项目的落地,使得永定河风沙区周边空气颗粒污染浓度下降了约60%。由于以上七个方面的叠加影响,南口地区对北京中心城区空气质量影响最为显著。

    图1所示为昌平区2011~2013年的风速情况。由图可知,昌平区全年以春季风速最大,冬季次之,夏季风速最小。这三年中,逐月的月最大风速都在5m/s以上,最高值出现在2011年的5月,月最大风速为12.3m/s。前十位的月极大风速在16.4m/s以上,其中最高值也出现在2011年5月,为21.5m/s。由此可见西北风带的风速之高。

    图1 昌平区2011~2013年月最大风速与前十位月极大风速

    (二)风沙治理现状

    南口地区不仅是北京西北强风通过带,也是北运河水系重要的发源地之一。马池口还是北京四大应急水源地之一,其水源保护区面积达149km2。南口地区在历史上由于河流改道、河床退化以及洪水决口泛滥,形成了大面积的冲击、洪积扇,并随着长期的人类活动和气候变化,逐渐形成风沙危害区,成为北京中心城区扬沙扬尘的主要来源。

    近20多年来,南口地区形成了以砂石加工厂、砂石屯料场、混凝土搅拌站为主的建材加工和配套产业,由此给当地的自然环境带来很大影响。根据《昌平西部地区砂石坑修复规划》[5]所示,位于昌平西部地区的砂石坑是北京地区的风沙来源之一。2010年前,在“打造京北现代物流、高端物流、京北高端储运中心”的规划指导下,马池口西部地区先后聚集了56家煤场,形成了京北最大的煤炭储运产业群落。煤场大多坐落在干枯的河道和滩涂露天作业,风天黑风骤起、雨天黑水漫沿。而马池口西部位于南口风沙危害区中部、北依南口风口的下风向,是关沟南口风口由北向南的强风廊道;煤场聚集区以西还是白羊沟、柏峪沟、兴隆口和高崖口沟各大沟口强风通过带;煤场向东约2公里处便是京密引水渠,一旦山洪暴发,后果不堪设想。

    2012年以来,昌平区政府采取多种措施进行综合治理,在马池口地区开展植树造林活动,并清退了54家煤场