據專家分析，本次重污染過程，影響範圍較本月前兩次更廣，重污染相關城市先後啟動預警響應，各地根據預案要求和自身特點，有針對性地開展工作。北京、邯鄲、廊坊、邢台、新集、德州、衡水等7個城市啟動紅色預警，天津市將於23日0時升級為紅色預警，河北省區域橙色預警，聊城、濮陽等13個城市橙色預警，濟寧、焦作、運城等18個城市黃色預警，秦皇島、太原等5個城市藍色預警。環境保護部衛星遙感監測結果顯示，12月21日，京津冀及周邊地區灰霾面積為66萬平方公里，重霾面積達到56萬平方公里。
截至22日，京津冀及周邊地區70個地級及以上城市中，有48個城市出現重度及以上污染，其中，天津、邢台、保定、德州、新鄉、濮陽等18個城市出現嚴重污染。21日部分時段，保定、邯鄲、邢台、石家莊等地曾出現AQI達到500的情況。
根據目前的研判情況，針對此次本次嚴重污染天氣的特征與影響、此次應急應對工作的特點與產生的效果、經驗與啟示等相關問題，環境保護部組織中國科學院大氣物理研究所、清華大學、北京大學、北京工業大學、南開大學、中國環境科學研究院、中國環境監測總站等十幾家國內一流科研單位組成專家組共同進行研究分析。
“受厄爾尼諾現象影響，今年11月份以來，北京及周邊地區風速平均約1.9米/秒，較常年同期偏低5%；空氣相對濕度有較大增加，較常年同期高21%；混合層高度偏低，最低在200米左右，遠遠低於正常1000～1500米的高度，使得大氣擴散條件變差。” 中國環境科學研究院大氣所所長孟凡介紹說。
與此同時，進入采暖期後，華北地區燃煤污染排放明顯升高，特別是城鄉結合部與廣大農村地區的原煤散燒較為普遍，再加上機動車和工業源污染物的大量排放，區域性污染負荷仍然很大。這些情況導致北京及周邊地區重污染天氣頻次和天數明顯增多。
此次重污染過程相比於12月初的重污染過程，呈現出濕度較低的特點。從來源成因分析，北京地區重污染的主要貢獻源是燃煤，特別是原煤散燒，20日～21日二次轉化過程逐漸加劇，加重了PM2.5的污染。
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