城市中霧霾的形成機理及其對策研究

□文/王雨田 李衛(wèi)東

（1.北京交通大學(xué)交通運輸學(xué)院；2.北京交通大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院 北京）

2013年1月，我國東部城區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重的霧霾天氣，覆蓋范圍大，持續(xù)時間長并造成呼吸道疾病率上升、航班延誤、高能耗企業(yè)關(guān)閉等問題，其影響不容小覷。黨中央、國務(wù)院及相關(guān)部門對此高度重視。2012年，環(huán)境保護部將PM2.5 納入空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，中國氣象局也加強了對霧霾天氣的監(jiān)測預(yù)警工作。2013年1月，中央氣象臺將反映空氣質(zhì)量的PM2.5 濃度列為預(yù)警的重要指標(biāo)。2013年9月12日，國務(wù)院發(fā)布的《大氣污染防治行動計劃》提出整治目標(biāo)。2013年10月16日，中國氣象局京津冀環(huán)境氣象預(yù)報預(yù)警中心成立。2013年10月22日，《北京市空氣重污染應(yīng)急預(yù)案（試行）》正式發(fā)布。到目前為止，霧霾現(xiàn)象看似有所好轉(zhuǎn)，但其形式依舊很嚴(yán)峻，很多專家學(xué)者都研究過霧霾，但大家對此說法不一，分析研究的方面也不同，因此有必要對其進行深入研究和探討。

一、霧霾的本質(zhì)及危害

（一）霧霾的本質(zhì)。霧霾，是霧和霾的統(tǒng)稱。空氣中的灰塵、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成視覺障礙的叫霾。一般認(rèn)為，空氣濕度達(dá)90%以上為霧，未達(dá)90%為霾。霧霾是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述，是一種大氣污染狀態(tài)，PM2.5（英文全稱為particulate matter），是大氣中直徑小于或等于2.5 微米的固體或液體顆粒狀物質(zhì)，被認(rèn)為是造成霧霾天氣的“元兇”，下文的分析中以PM2.5 為指標(biāo)進行討論。

（二）霧霾的危害。PM2.5 顆粒隨呼吸進入人體后會到達(dá)呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)，從而造成傷害，包括對呼吸系統(tǒng)造成的刺激、影響肺功能、導(dǎo)致氣管炎等疾病，以及對心血管系統(tǒng)造成的心律變化、誘發(fā)心臟病、加重心臟病等。病毒和細(xì)菌容易利用PM2.5，廣泛傳播呼吸道傳染病。在歐盟國家中，PM2.5 導(dǎo)致人們的平均壽命減少8.6 個月。根據(jù)2013年1月份14 個省所屬的27 家醫(yī)院門/急診公開數(shù)據(jù)統(tǒng)計，門/看病人數(shù)增加范圍為10%～150%。

除此以外，顆粒物中1 微米以下的微粒因為沉降速度慢，也別容易滯留在空氣中，而且隨著空氣的環(huán)流污染物被帶到其他的地方，造成更廣范圍的污染，霧霾不僅困擾著工業(yè)發(fā)達(dá)的大城市，也波及到其他原本環(huán)境狀態(tài)良好的小城市。此外，霧霾籠罩在空氣中致使能見度低，增加交通事故幾率，并且具有腐蝕作用，由二氧化硫和氮氧化物化學(xué)轉(zhuǎn)化生成的硫酸和硝酸微粒是形成酸雨的主要物質(zhì)。酸雨會使土壤酸化，農(nóng)作物減產(chǎn)，品質(zhì)降低，破壞自然生態(tài)系統(tǒng)，對建筑、金屬等破壞力也極強。

（三）國內(nèi)外研究情況。文獻(xiàn)綜述：鐘無涯、閆瑋對城市經(jīng)濟發(fā)展與PM2.5 關(guān)系進行探析，發(fā)現(xiàn)城市迫切需要改變當(dāng)前的經(jīng)濟績效考核方式，使城市和區(qū)域的發(fā)展能夠?qū)⒊杀竞褪找妗⒍唐谂c未來以及居民和管理者的激勵結(jié)合在一起，并以法律制度強化、固化。周濤、汝小龍認(rèn)為要積極開展前沿科學(xué)PM2.5 及PM10 研究，制定嚴(yán)格達(dá)標(biāo)規(guī)劃，在京津冀地區(qū)開展大氣污染聯(lián)防聯(lián)控，提高環(huán)境準(zhǔn)入門檻，切實加強機動車污染防治等。周艷軍通過研究認(rèn)為，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，完善全民低碳生活方式才是當(dāng)前降低PM2.5 的有益之路。郝新東、劉菲運用我國2001～2010年省區(qū)面板數(shù)據(jù)，考察了煤炭消費因素對PM2.5 的影響，實證結(jié)果表明，我國煤炭消費量與PM2.5 為正相關(guān)，而且是我國PM2.5 污染的主要成因。要通過控制煤炭消費總量，提高煤炭利用效率，加強機動車污染防治、優(yōu)化工業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)來治理霧霾。白洋、劉曉源則進行了霧霾成因的法律層面的思考，并提出預(yù)防為主、防治結(jié)合立法理念的指引下，落實政府環(huán)境責(zé)任等一系列措施。

在世界一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，良好的空氣質(zhì)量得益于完備的大氣環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和健全的大氣環(huán)境信息公開制度。美國在1997年率先提出監(jiān)測PM2.5 標(biāo)準(zhǔn)。截至2013年底，在倫敦、紐約、洛杉磯、東京和墨西哥城等大城市，地方政府都會監(jiān)測PM2.5 數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)都會及時向民眾公布。

二、霧霾的成因

目前，對造成霧霾的原因眾說紛紜，直接來源主要有工業(yè)廢氣、汽車尾氣，也就是與汽車數(shù)量和尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)、高排放類工廠數(shù)量和布局有關(guān)。繼續(xù)深入探究則不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前經(jīng)濟水平、交通狀況、能源結(jié)構(gòu)等因素決定了污染程度和范圍，下面依次展開論述。

（一）社會經(jīng)濟。通過分析前人研究，我們發(fā)現(xiàn)霧霾的產(chǎn)生與城市內(nèi)車輛尾氣排放、煤炭消費等密切相關(guān)，而車輛數(shù)的迅猛增長、居高不下的煤炭消費水平又是社會經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r的直接反映。近30年來的迅猛發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)，我國經(jīng)濟水平大幅上升，GDP 總值已躍居世界第二位，此外大城市數(shù)量增加，大量人才涌入城市，越來越多的交通需求激發(fā)更多居民購買小汽車，交通擁堵已成為城市通病。經(jīng)濟結(jié)構(gòu)尚處在轉(zhuǎn)型進程中，支柱產(chǎn)業(yè)仍舊依靠高能耗高污染的第二產(chǎn)業(yè)，無疑給環(huán)境帶來很大壓力。所以說，社會經(jīng)濟是霧霾產(chǎn)生的根本原因。

1、經(jīng)濟發(fā)展階段與霧霾。霧霾現(xiàn)象，是特定經(jīng)濟發(fā)展階段的必然結(jié)果。縱觀歷史，世界八大公害事件中，有5 個（馬斯河谷、倫敦?zé)熿F、多諾拉、光化學(xué)、四明市）事件是工業(yè)廢氣、汽車尾氣等引起霧霾而造成的。1952年的倫敦?zé)熿F事件，就發(fā)生在正處于工業(yè)化中后期的倫敦，從經(jīng)濟發(fā)展階段看，1952年的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和人均GDP 水平與目前的中國相似，都是工業(yè)化發(fā)展最快的時期，鋼鐵化工產(chǎn)業(yè)、火力發(fā)電、汽車都是經(jīng)濟增長的支柱產(chǎn)業(yè)，而且其主導(dǎo)性地位在相當(dāng)長的時間內(nèi)很難改變。

目前，我國仍處于快速的現(xiàn)代化進程之中，然而與發(fā)達(dá)國家的發(fā)展模式不同，我國的現(xiàn)代化進程是工業(yè)化、城市化、信息化和低碳化同時推進的發(fā)展模式，而發(fā)達(dá)國家是在時間上分階段性推進的。在這種模式下，我國經(jīng)濟增長依靠強度極高的物質(zhì)消耗，比較單位國土面積在單位時間內(nèi)消耗蓄積資源的強度和污染物排放物強度時，發(fā)現(xiàn)比發(fā)達(dá)國家現(xiàn)階段高得多。所以，在如此大的投入產(chǎn)出比情況下，現(xiàn)階段我國發(fā)生PM2.5 霧霾的頻度和程度高于美國也是必然的。

2、城市生產(chǎn)方式對霧霾的影響。我國目前的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)與霧霾現(xiàn)象的產(chǎn)生有極大的聯(lián)系，而廣義的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)包含很多方面。為了便于分析，我們從生產(chǎn)方式角度做一探討。國內(nèi)PM2.5超標(biāo)的城市，除少數(shù)如蘭州、烏魯木齊等因為氣候地形等自然因素占較大成分外，絕大部分根源于其城市發(fā)展所依賴的生產(chǎn)方式。長期以來，我國經(jīng)濟發(fā)展的大部分貢獻(xiàn)力量來自于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)以及高能耗產(chǎn)業(yè)，但同時也耗費了巨大的環(huán)境成本，例如珠三角。巨大的環(huán)境成本反作用于整個社會，企業(yè)在獲利的同時卻沒有承擔(dān)起保護環(huán)境的社會責(zé)任。因此，我國近幾十年來的飛速發(fā)展，其環(huán)境成本之巨大也是可想而知的。

3、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不協(xié)調(diào)也導(dǎo)致了嚴(yán)重的空氣污染問題。以北京為例，雖然作為重要生產(chǎn)原料的燃煤使用量逐年減少，2012年僅有1，500 萬噸，并且未來仍將繼續(xù)下降，但同年北京周邊省份的燃煤量卻增至超過2 億多噸，重化工也已遍布周邊各省，煤燃燒的污染現(xiàn)象依然困擾北京。經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)主要是各大城市，污染最嚴(yán)重的也是大城市，為了改善重要城市的空氣質(zhì)量而把高污染企業(yè)遷到周邊地區(qū)是治標(biāo)不治本的措施，嚴(yán)重的污染依然存在，而且可能會危及到更多人的健康。

（二）交通運輸。交通運輸與社會經(jīng)濟是相輔相成的關(guān)系，把“交通運輸”一項單獨提出來討論是因為交通運輸晝夜不停，汽車尾氣不斷排向空氣中給霧霾的形成做了貢獻(xiàn)，貢獻(xiàn)率高達(dá)50%。影響尾氣排放空間、時間分布的因素有很多，比如路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、路面設(shè)計、機動車保有量、交通擁堵、汽車怠速等。

1、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、線路設(shè)計、路面狀態(tài)對霧霾的影響。城市中交通運輸對霧霾的影響主要表現(xiàn)在汽車尾氣，汽車在公路上行駛，所以路網(wǎng)形式、路網(wǎng)密度、路面設(shè)計等都會影響車輛尾氣的分布和濃度。以北京市為例，由于北京市作為首都是全國的重要交通樞紐，承載不僅有市內(nèi)交通，還有過境交通，使交通運量大、人員密集。而且北京路網(wǎng)結(jié)構(gòu)呈典型的環(huán)形放射狀，交通道路建設(shè)滯后，而且道路的增長速度低于車輛的增長速度，不可避免地使交通擁堵成為家常便飯，機動車尾氣排放最嚴(yán)重的就是在車輛停停開開或車輛運行很慢時，小轎車20km/h 的HC和CO2排放量比50km/h 高出近50%。加上道路路面一般與地面水平，有些地方高出地面，立交橋使尾氣立體地彌漫在環(huán)境中，而且道路兩旁多為高大建筑物使空氣流速減緩，汽車尾氣難以擴散，從而造成嚴(yán)重污染。

2、機動車。機動車是尾氣排放的直接來源，機動車保有量、實際運行機動車量、尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)影響著PM2.5 問題。2013年機動車尾氣排放在PM2.5 構(gòu)成中的比例已經(jīng)超過50%，且仍在大幅增加，已成為形成PM2.5 顆粒的重要“元兇”之一。另外，沒有先進廢氣處理裝置的柴油汽車也是顆粒物的來源。當(dāng)前，柴油機不能完全滿足歐Ⅲ以上的排放法規(guī)要求，廢氣處理技術(shù)比較滯后。耗能大，污染重，成為大氣污染的一個污染源。據(jù)“2014年中國主要城市汽車保有量排名”統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，北京居汽車保有量之首，擁有汽車總量537.1 萬輛，其中私人汽車407.5 萬輛，到2012年末全市汽車保有量495.7 萬輛，僅2013年一年增加將近40 萬輛。

3、管理制度。對汽油質(zhì)量的監(jiān)察疏漏使得一些不達(dá)標(biāo)汽油面向消費者，低質(zhì)量燃油燃燒產(chǎn)生污染物增加PM2.5 含量。駕駛?cè)藛T的駕駛行為不規(guī)范容易造成交通事故，阻礙正常交通運行，車流速減緩，在一定程度上加重尾氣污染。另外，公共交通還不完善，尤其是軌道交通，還不能滿足便捷的乘坐或換乘需求，大量居民仍舊更傾向于駕駛小汽車出行。

（三）能源結(jié)構(gòu)。從歷史數(shù)據(jù)分析，我國煤炭消費維持在65%以上；石油消費總體趨勢緩慢上升，但上升幅度不大，近年來都在25%上下浮動；天然氣占比仍在2%左右波動，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家；水電、核電及其他能源所占比重總體趨勢緩慢上升?？梢?，我國能源消費依舊嚴(yán)重依賴煤炭，其燃燒直接對空氣質(zhì)量破壞，引發(fā)大規(guī)模的霧霾天氣，而且霧霾冬天比夏天嚴(yán)重。最后，能源浪費情況比較嚴(yán)重。盡管中國的能源利用率在逐年提高，但受資金、技術(shù)、能源價格等因素的影響，能源利用效率仍比發(fā)達(dá)國家低十多個百分點，生產(chǎn)單位產(chǎn)品的能耗比發(fā)達(dá)國家高出50%～100%。能源結(jié)構(gòu)的不合理，使我國不能盡快從霧霾的影響中脫離出來，說明要根治霧霾還有很長的路要走。

（四）其他原因。霧霾屬于天氣現(xiàn)象的一種，其產(chǎn)生受人為影響，也離不開自然因素，影響因素有氣候類型、地形、城市布局、建筑類型等。如，蘭州城市沿黃河帶狀分布，南北都是山，這樣地形不利于污染物的擴散，北京則受城市布局、建筑類型影響較大，大面積的高樓林立使空氣不便流通，亞熱帶季風(fēng)氣候降雨降雪并不很多，空氣中的顆粒物沒辦法成為凝結(jié)核而隨雨雪落到地面進入水圈循環(huán)。但是，我們觀測到，一旦下大雨或者刮大風(fēng)，北京的天空很快就湛藍(lán)起來，絲毫不像曾受霧霾的嚴(yán)重干擾。還注意到，隨著近幾年三北防護林等防風(fēng)沙工作越來越好，沙塵暴肆虐的情況有所好轉(zhuǎn)，但霧霾也隨之出現(xiàn)，二者的出現(xiàn)時間有無必然聯(lián)系還需要進一步探究，可以肯定的是，阻止風(fēng)刮過北京城也在一定程度上阻礙了風(fēng)對空氣的凈化作用。

三、治理對策

（一）優(yōu)化經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，加強區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。改善并逐漸摒棄高能源、高投入甚至高污染的生產(chǎn)方式，尋找使用清潔能源低污染的生產(chǎn)方式發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大幅減低高能耗、高污染排放產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品需求。對于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和績效的評價標(biāo)準(zhǔn)，必須充分重視環(huán)境代價，制定有利于可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境成本指標(biāo)，改善區(qū)域經(jīng)濟績效的評判原則和體系，從而由政府以“看得見的手”對各城市發(fā)展進行科學(xué)、客觀的監(jiān)督和評價。這里強調(diào)區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展，并不是單個城市就可以完成可持續(xù)發(fā)展的任務(wù)，而是需要區(qū)域協(xié)同發(fā)展，共同促成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，淘汰高能耗、高污染、低效率的產(chǎn)業(yè)，從而走向更現(xiàn)代化的發(fā)展。

（二）交通運輸

1、改善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、路面設(shè)計，適當(dāng)提高公路密度。針對城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點，適當(dāng)提高公路密度而非增加寬度可改善交通擁堵狀況，也符合北京市城市規(guī)劃局道路建設(shè)的規(guī)劃方向。可以借鑒路面低于道路兩側(cè)的方法來減少污染物擴散到道路周圍，便于集中治理。因此，加強道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高交通效率，從而減少污染，是實現(xiàn)社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展緩解霧霾現(xiàn)象的重要舉措。

2、切實加強機動車污染防治，控制汽車保有量。根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃，合理控制機動車保有量，城市中要嚴(yán)格限制機動車保有量。通過鼓勵綠色出行、增加使用成本等措施，降低機動車使用強度；實施公交優(yōu)先戰(zhàn)略，提高公共交通出行比例，加強步行、自行車交通系統(tǒng)建設(shè)。

3、加強制度管理。加快推進車用燃油品質(zhì)與機動車排放標(biāo)準(zhǔn)實施進度同步，提升車同燃油清潔化水平；加強機動車環(huán)保監(jiān)管能力建設(shè)，強化在車用環(huán)保檢驗機構(gòu)監(jiān)管，全面提高機動車排放標(biāo)準(zhǔn)的控制。

（三）改善能源結(jié)構(gòu)。一是節(jié)約能源資源，提高能源效率，走集約式經(jīng)濟發(fā)展道路；二是加大能源勘探投入，建立必要的戰(zhàn)略儲備。積極發(fā)展先進核能及清潔能源，以緩解能源供需矛盾。減輕環(huán)境污染；三是價格機制是市場機制的核心，要善于協(xié)調(diào)不同集團的利益需求，給予市場和消費者承受能力方面充分的考慮，進一步深化煤炭價格改革。

四、總結(jié)

PM2.5 指數(shù)從一個方面反映霧霾的嚴(yán)重程度，要根治霧霾就要找各種因素對它的影響程度，再對癥下藥。結(jié)合前人研究結(jié)果，以及通過對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的分析，我們發(fā)現(xiàn)造成霧霾的根本原因是社會經(jīng)濟，當(dāng)前階段工業(yè)對國民經(jīng)濟貢獻(xiàn)最大，而這些工業(yè)中大部分為高能耗、高排放的企業(yè)，工廠建在城市中或城市周圍，其產(chǎn)生的廢氣造成PM2.5 指數(shù)上升，不僅如此，大城市中由于道路基礎(chǔ)設(shè)施的布置不合理、交通組織不得力、公共交通欠發(fā)達(dá)等因素使得機動車尾氣也極大地增加了PM2.5 的破壞力，進而促成霧霾的形成。目前，我國的能源消費結(jié)構(gòu)依舊以煤炭為主，而且短時間內(nèi)很難改變，若想要治理霧霾，要從根本原因開始治理。平衡經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護、協(xié)調(diào)生產(chǎn)效率與能源安全、結(jié)合環(huán)境成本核算經(jīng)濟效益，是當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展尤其是城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要問題。這項任務(wù)無疑是復(fù)雜而艱巨的，但是在技術(shù)和觀念都不斷改善的條件下，相信霧霾會盡快離我們遠(yuǎn)去。

［1］周艷軍.PM2.5的污染危害及預(yù)防對策［J］.產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013.12.11.

［2］李斌蓮，管峰，蔣建華等.淺析中國PM2.5現(xiàn)狀及防控措施［J］.能源與節(jié)能，2012.6.

［3］鐘無涯，顏瑋.城市經(jīng)濟發(fā)展與PM2.5關(guān)系探析［J］.城市觀察，2013.1.