監(jiān)測數(shù)據(jù)下降，緣何公眾感覺越來越重?

北京大學(xué)自2004年開始全年監(jiān)測PM2.5，監(jiān)測數(shù)據(jù)分析顯示，除了2008年因舉辦奧運(yùn)年均濃度最低外，最近幾年P(guān)M2.5年均濃度較2006年和2007年略有下降。PM2.5的濃度在降低，但是為何公眾卻覺得灰霾越來越嚴(yán)重呢了?對此，北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授胡敏解釋說，“2012和2013年的極端重污染天數(shù)增多，可能是公眾感到灰霾加重的原因。”

北京市環(huán)境監(jiān)測中心主任張大偉用數(shù)據(jù)印證了這一觀點(diǎn)：從1998年開始，北京市一直監(jiān)測的二氧化硫、二氧化氮和PM10濃度都在下降。其中PM10下降了40%左右，PM10包含PM2.5，PM2.5應(yīng)該也隨之下降。北京市環(huán)保部門自2013年才開始正式監(jiān)測并發(fā)布PM2.5的數(shù)據(jù)。在此之前的科技論文中，北京城區(qū)點(diǎn)位PM2.5的監(jiān)測數(shù)據(jù)，總體在80~120微克/立方米之間波浪變化。2000年最高，之后開始下降，到2006、2007年又出現(xiàn)了一個(gè)高峰。

“2013年和2014年，北京市PM2.5的年均濃度分別是89.5微克/立方米和85.9微克/立方米，所以對比來看，PM2.5的濃度并不是一下子漲起來的，歷史上比現(xiàn)在可能還要高。有一種可能是，現(xiàn)在的PM2.5組分發(fā)生了變化，影響能見度的部分增加了，導(dǎo)致灰霾的視覺沖擊加大。”張大偉說。

與此同時(shí)，很多業(yè)內(nèi)專家指出，由于環(huán)保部門和氣象部門在對霾的觀測、預(yù)報(bào)、預(yù)警指標(biāo)的判識上存在一定的差別，導(dǎo)致公眾對霾的污染程度存在混淆。氣象部門關(guān)于霾的預(yù)報(bào)，包括輕度霾、中度霾、重度霾是以能見度為標(biāo)準(zhǔn)，在濕度達(dá)到一定程度時(shí)，按照地面觀測規(guī)范規(guī)定的描述或大氣成分指標(biāo)進(jìn)一步判識，從而依據(jù)霾的程度來進(jìn)行霾的預(yù)警的。環(huán)保部門則是依據(jù)PM2.5的濃度進(jìn)行黃色、橙色和紅色的重污染天氣預(yù)警。雖然本質(zhì)都是PM2.5,但是因?yàn)榕卸ǖ臉?biāo)準(zhǔn)不一，往往造成霾預(yù)警的等級不一樣。

相比其他城市，為何北京灰霾形成更迅速?

北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院胡敏教授課題組與美國德克薩斯州農(nóng)工大學(xué)張人一教授合作研究揭示北京霾形成的機(jī)制。這一成果基于北京大學(xué)環(huán)境模擬與污染控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在校園內(nèi)長期運(yùn)行“城市大氣環(huán)境定位觀測站”觀測研究，成果于2014年11月24日發(fā)表在美國著名科學(xué)期刊《美國科學(xué)院院報(bào)》上。

霾主要是由于空氣中高濃度的細(xì)顆粒物(PM2.5)對太陽光的消光作用導(dǎo)致的能見度下降的現(xiàn)象。這項(xiàng)研究分析了北京初秋典型霾污染過程，霾發(fā)生時(shí)表現(xiàn)出以高臭氧和高PM2.5為特征的大氣復(fù)合污染特征。

胡敏介紹說，北京的霾從形成到結(jié)束一般以4天~7天為周期，而且從藍(lán)天白云的清潔天到嚴(yán)重的霾天只需要幾天時(shí)間。每個(gè)周期都包括兩個(gè)重要的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程——在清潔天，主要是氣態(tài)污染物生成納米顆粒物的過程，也稱為顆粒物的核化過程，這個(gè)過程中產(chǎn)生了大量的納米級粒子;在隨后幾天，是顆粒物持續(xù)快速的增長過程，使得在清潔階段“種植”的種子得以長大到亞微米大小，這樣大小的顆粒物對太陽光的消光作用明顯，因此導(dǎo)致能見度的降低從而形成霾。北京PM2.5質(zhì)量濃度的增長非常迅速，在清潔天細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度不足50微克每立方米，但在兩天至4天后的污染階段會增至數(shù)百微克每立方米。

應(yīng)該說，這項(xiàng)研究從機(jī)理上解釋了北京的霾比世界上其他地區(qū)形成更迅速且更嚴(yán)重的原因。北京大氣顆粒物化學(xué)組成與世界上其他地區(qū)非常相似，主要是硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和二次有機(jī)物等二次顆粒物，表現(xiàn)出明顯的二次形成特征，并無特殊之處。但是，在我國大氣復(fù)合污染條件下，強(qiáng)氧化性和高濃度的氣態(tài)污染物使得顆粒物具有更強(qiáng)的核化能力和持續(xù)快速增長的能力。

對此，胡敏解釋說，霾的形成過程中，成核過程在世界上許多地區(qū)也會發(fā)生，但北京成核的潛力遠(yuǎn)高于其他地區(qū);更為獨(dú)特的是顆粒物的持續(xù)快速增長過程，同時(shí)具有這兩個(gè)方面就使得北京的霾更加嚴(yán)重。相比之下，國外發(fā)達(dá)國家城市中氣態(tài)污染物濃度較低，大氣氧化性也沒有北京強(qiáng)，因此很難同時(shí)出現(xiàn)顆粒物有效的核化及持續(xù)快速增長。

胡敏解釋說，夏秋季，研究發(fā)現(xiàn)在北京的地形地勢和不同氣象條件下，PM2.5呈現(xiàn)4天~7天的周期性波動。例如，第一天是來自清潔地區(qū)的北風(fēng)，且風(fēng)速較大，將北京地區(qū)的污染物驅(qū)除�？墒前胩熘烈惶旌�，風(fēng)速減緩為靜穩(wěn)天氣或風(fēng)向轉(zhuǎn)為來自污染地區(qū)的南風(fēng)，顆粒物快速生成，導(dǎo)致在剩下的3天~5天，濃度持續(xù)上升，直至新一輪北風(fēng)降臨，驅(qū)除污染。

這就意味著，即使在秋高氣爽、藍(lán)天白云下，大氣污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程仍在進(jìn)行。由機(jī)動車、工業(yè)企業(yè)排放的氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)化成可凝結(jié)蒸汽，進(jìn)而核化成納米級的最小的顆粒物，盡管對顆粒物的質(zhì)量濃度增加不多，但是在大氣中播撒了大量顆粒物的“種子”;一旦出現(xiàn)不利的氣象條件，其他的氣體污染物在這些小顆粒物上不斷凝結(jié)，這些顆粒物就會迅速長大，就像種子迅速生根發(fā)芽一樣，霾就出現(xiàn)了。這個(gè)過程很快，常常是上午還是藍(lán)天，中午就出現(xiàn)了大量的種子，下午種子就開始發(fā)芽長大，藍(lán)天就隨之消失了。這是北京成霾的獨(dú)特過程。

二次污染是元兇，怎樣才能有效治理?

胡敏科研團(tuán)隊(duì)的研究成果再次證實(shí)了通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二次污染對我國灰霾加劇貢獻(xiàn)巨大。

2014年2月，京津冀地區(qū)一輪持續(xù)的大范圍灰霾天氣發(fā)生時(shí)，一些城市二次污染的貢獻(xiàn)成分比例甚至高達(dá)80%。

在大氣細(xì)顆粒物的重要組分中，硫酸鹽與灰霾形成密切相關(guān)。中科院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“大氣灰霾追因和控制”首席科學(xué)家賀泓表示，硫酸鹽在成霾的過程中起到了非常重要的作用。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，通�；姻残纬珊螅蛩猁}在大氣PM2.5顆粒中的占比在15%~20%之間。二次污染生成過程中，燃煤、重化工、機(jī)動車排放的二氧化硫和氮氧化物本身是氣體，這些氣體經(jīng)過大氣氧化作用，變成硫酸鹽和硝酸鹽顆粒，從而加劇灰霾的發(fā)生。

通常情況下，二氧化硫在常見的礦質(zhì)氧化物表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，主要產(chǎn)物為亞硫酸鹽，短時(shí)間內(nèi)難以轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，但共存的氮氧化物卻可以極大地促進(jìn)二氧化硫和亞硫酸鹽向硫酸鹽轉(zhuǎn)化。賀泓和研究團(tuán)隊(duì)在更接近實(shí)際大氣環(huán)境的煙霧箱中對上述反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了驗(yàn)證，確認(rèn)了氮氧化物和懸浮礦質(zhì)氧化物顆粒對生成硫酸鹽的促進(jìn)作用和機(jī)理。

賀泓說，2013年1月北京地區(qū)強(qiáng)霾期間監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，北京城區(qū)和北部遠(yuǎn)郊區(qū)的二氧化硫濃度接近，但PM2.5濃度卻呈現(xiàn)城區(qū)高、郊區(qū)低的特點(diǎn)，進(jìn)一步研究則發(fā)現(xiàn)PM2.5濃度和城郊的氮氧化物濃度呈正相關(guān)，即城市中汽車尾氣等排放的氮氧化物多于郊區(qū)，使得這一城區(qū)PM2.5濃度增高。

美國德克薩斯州農(nóng)工大學(xué)大氣化學(xué)與環(huán)境研究中心主任張人一分析說，我國灰霾的形成機(jī)制比英國倫敦和美國洛杉磯早先的煙霧事件要復(fù)雜得多。倫敦?zé)熿F產(chǎn)生的主要成因是燃煤，以硫氧化物為主;洛杉磯的煙霧則主要因?yàn)闄C(jī)動車排放，主要是氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物的影響，而我國恰恰是兩種污染的高度復(fù)合。我國的燃煤量非常大，城市機(jī)動車保有量也在快速增加，同時(shí)鋼鐵、建材、水泥、陶瓷玻璃等高排放的一些行業(yè)依舊在發(fā)展，短時(shí)間內(nèi)多種污染物的復(fù)合出現(xiàn)，使得我國灰霾成因非常復(fù)雜。

北京PM2.5源解析成果顯示，本地污染排放貢獻(xiàn)率為64%~72%。在本地污染中，機(jī)動車來源貢獻(xiàn)率最高。

張大偉說：“PM2.5的主要成分無非是硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、有機(jī)物，還有一些黑炭、礦物塵等。這些物質(zhì)是燒出來的，飄出來的，揚(yáng)出來的。”他解釋，燒出來的主要是硫酸鹽、硝酸鹽，由化石能源燃燒排放的二氧化硫、氮氧化物轉(zhuǎn)化而來，還有部分不完全燃燒排放的有機(jī)物。飄出來的是工業(yè)生產(chǎn)及機(jī)動車尾氣中的VOCs(揮發(fā)性有機(jī)化合物)，以及主要來自畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等揮發(fā)排放的氨氣，城市里的機(jī)動車也會排一部分氨。揚(yáng)出來的則是揚(yáng)塵類。

胡敏強(qiáng)調(diào)，除了本地污染源，北京頻發(fā)灰霾受外來輸送的影響也很大。“控制PM2.5前體物，即城市機(jī)動車VOCs和氮氧化物的排放，以及控制區(qū)域工業(yè)SO2的排放是治霾的關(guān)鍵所在。”胡敏說。

追問藍(lán)天

APEC期間吹來哪些東風(fēng)?

APEC期間氣象條件不利，那么藍(lán)天是如何實(shí)現(xiàn)的?

張大偉介紹說，2014年11月1日，專家預(yù)報(bào)11月4日~5日、8日~11日將有兩次不利氣象條件。4日~5日是偏西南風(fēng)向，所以西南方向沿太行山東麓的廊坊、保定、石家莊，邢臺、邯鄲5個(gè)城市啟動最高級別減排措施。8日~11日的預(yù)報(bào)是先偏東風(fēng)，再轉(zhuǎn)偏南風(fēng)，所以西南的5個(gè)城市繼續(xù)最高級別，東南方向的天津、唐山、滄州、衡水，包括山東的6個(gè)城市，啟動最高級別減排措施。另外，山西、內(nèi)蒙古等部分城市也相應(yīng)采取了措施。最終區(qū)域內(nèi)共有17個(gè)城市1萬多家工業(yè)企業(yè)停產(chǎn)停工，4萬多個(gè)工地停工。除此之外，燃煤電廠減排50%，鋼鐵、水泥等高架源全部停產(chǎn)，涉及VOCs(揮發(fā)性有機(jī)化合物)的工序全部停產(chǎn)，機(jī)動車限行，7個(gè)省份減排了約一半污染物，這才實(shí)現(xiàn)了藍(lán)天目標(biāo)。

胡敏的課題組也觀測了APEC期間顆粒物的增長過程，發(fā)現(xiàn)雖然APEC期間也遭遇了靜穩(wěn)天氣，污染擴(kuò)散不利，但顆粒物污染的增長明顯變慢。

“說明APEC期間的減排措施是有效的，因?yàn)闄C(jī)動車和工業(yè)過程排放的VOCs、氮氧化物、二氧化硫減少，導(dǎo)致這些氣態(tài)污染物形成的二次污染物減少了。”胡敏說。

APEC期間的減排量是依靠工業(yè)企業(yè)停限產(chǎn)、機(jī)動車限行、工地停工等實(shí)現(xiàn)的，這些措施大都是非常規(guī)措施，難以常態(tài)化。對此，張大偉認(rèn)為，從長遠(yuǎn)看，還需要通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)等的調(diào)整優(yōu)化，以及末端治理的加強(qiáng)等來實(shí)現(xiàn)減排效果的常態(tài)化，這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。當(dāng)下每年的常規(guī)減排力度通常最多也不超過10%，大幅度減排才能有根本性的改善，小幅度減排只能有小幅的改善，所以說空氣污染治理改善是復(fù)雜的、艱巨的、長期的過程。

APEC會議空氣質(zhì)量保障工作，是京津冀協(xié)同治理的一次成功的嘗試和實(shí)踐，大幅減排是根本，而區(qū)域協(xié)同治理與污染物協(xié)同治理是關(guān)鍵

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