我國重點(diǎn)區(qū)域大氣污染近況評估

文 王躍思

我國重點(diǎn)區(qū)域大氣污染近況評估

文 王躍思

我國大氣污染治理已經(jīng)進(jìn)入深水區(qū)。從全國總體情況看，污染物中的二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物主要來自工業(yè)和電廠，然后是機(jī)動(dòng)車排放，農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放和居民生活排放也不可小覷。從數(shù)據(jù)分析和理論推測結(jié)果來看，治理空氣污染，重點(diǎn)還是減少工業(yè)排放。

大氣污染物成分構(gòu)成主要取決于能源獲取或使用過程的排放。2012年以來我國能源結(jié)構(gòu)沒有太大改變，所以近年來大氣污染成分的構(gòu)成比例也沒太多改變。但一個(gè)重要的改變就是：我國大氣污染狀況在2013年出現(xiàn)了拐點(diǎn)，也許預(yù)計(jì)的2030年碳排放的拐點(diǎn)能提前到來。這說明，雖然我國碳排放總量還在增長，但大氣污染已經(jīng)開始下行，也就是說我們對污染的治理已經(jīng)開始起作用了。接下來需要做的，就是如何堅(jiān)持、如何調(diào)整現(xiàn)行治理政策，加速大氣污染的治理進(jìn)度。

在眾多的污染物中，公眾最關(guān)注的仍然是細(xì)顆粒物引發(fā)的霾污染。霾是氣象學(xué)名詞，大量極細(xì)微干塵粒子均勻地浮游在空氣中，使水平能見度小于10km的空氣普遍混濁的現(xiàn)象稱作霾。簡單說就是大氣中的灰塵多了，對人的視覺造成了遮擋，看不見遠(yuǎn)處的景物了。

關(guān)于霾的成因大致可分為兩類：一類是污染源（如煙囪）直接排放到空氣中的顆粒物較多，在大氣中經(jīng)過吸濕增長（吸收水汽），譬如原來很小的肉眼看不見的顆粒，經(jīng)過吸水后“變胖”了，就成為了可見的“霾”；另外一類是氣態(tài)污染物之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成顆粒物。人眼可見光范圍是400-700納米，當(dāng)大氣中的顆粒物對波長400-700納米的光線有顯著的吸收和散射作用時(shí)，人就會感覺天空灰蒙蒙的，遠(yuǎn)處景物不清。一次排放的污染物和二次產(chǎn)生的顆粒物混合在一起，叫大氣復(fù)合污染物，這是霾的主要組成。霾具有消光的作用。霾形成的宏觀機(jī)制基本清楚，但微觀形成過程和機(jī)理仍在探索之中。

客觀上，大氣混合層高度對霾的形成也有直接影響。晴天時(shí)混合層高度是2000-3000米，此時(shí)即便地面有少量污染排放，也會快速擴(kuò)散。無風(fēng)高濕天氣，譬如北京冬季某些時(shí)段，大氣混合層高度有時(shí)降低到200-300米，這時(shí)天空就像給蒸鍋蓋上蓋子，地面產(chǎn)生的污染物（如汽車尾氣）跑不出去，并且還被“壓縮”了10倍，必然會引發(fā)重霾。北京夏天的桑拿天，水汽大、溫度高，造成大氣中的化學(xué)反應(yīng)加快，也可能引發(fā)霾污染。

從科學(xué)的角度來說，霧就是水，霾就是干顆粒，因此“霧霾”這個(gè)詞大氣科學(xué)家認(rèn)為不科學(xué)。但從我國現(xiàn)階段大氣污染的情況分析，尤其是城市污染，一般公眾無法區(qū)分霧和霾，事實(shí)上也不存在單純的霧或單純的霾，“霧霾”就是霧跟霾的混合體，是個(gè)被普遍接受的科普名詞。

霾的危害可以從三方面效應(yīng)來描述，分別是對氣侯、環(huán)境和人體健康的影響，但污染級別的劃分則主要依據(jù)對人體健康的影響程度。由于人體對外界環(huán)境具有適應(yīng)性，所以，空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也會隨之調(diào)整。譬如，當(dāng)前我國顆粒物污染較為嚴(yán)重，PM2.5空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)采用的是世界衛(wèi)生組織第一階段標(biāo)準(zhǔn)，即75微克/立方米；而美國目前標(biāo)準(zhǔn)是25微克/立方米，世界衛(wèi)生組織制定的最終標(biāo)準(zhǔn)是15微克/立方米。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)到底定到多少合理？原則上是越低越好，但考慮到各國的實(shí)際地理氣候條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，各國采取的標(biāo)準(zhǔn)不完全一樣。我國空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定，是主要參照世界衛(wèi)生組織和發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合自身情況的一個(gè)逐步加嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)制定和執(zhí)行過程。但從科學(xué)依據(jù)方面，亟待開展環(huán)境污染與人體健康關(guān)系的研究。

從全國總體情況看，污染物中的二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物主要來自工業(yè)和電廠，然后是機(jī)動(dòng)車排放，農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放和居民生活排放也不可小覷。北京機(jī)動(dòng)車排放污染最多，尤其是氮氧化物。

氮氧化物與霾的產(chǎn)生相關(guān)度最高。氮氧化物在大氣反應(yīng)過程中能生成硝酸，稀硝酸在大氣中幾乎可以把所有東西都溶解掉，沙塵、無機(jī)鹽和有機(jī)物等，全都可以在硝酸的作用下體積膨脹、密度變小，更容易漂浮在空氣中，且不容易沉降。這是霾快速爆發(fā)和持續(xù)時(shí)間長的重要原因之一。幾年前我提出的“氮氧化物中心說”這一理論假設(shè)，一直持續(xù)地得到證實(shí)。氨也與霾的產(chǎn)生相關(guān)。城市排放的污染物中含有硝酸氣體和硫酸氣體，它們與氨氣作用，變成硫酸銨、硝酸銨顆粒物，其結(jié)果是原來看不見的污染氣體，轉(zhuǎn)變成了可見的顆粒物。揮發(fā)性有機(jī)物也有類似的過程。成千上萬種揮發(fā)性有機(jī)物，在大氣中的降解過程，很多都是通過轉(zhuǎn)化成顆粒物（霾污染的重要組成）沉降到地面而最終脫離大氣?，F(xiàn)階段我國大氣污染治理，必須要控制住氮氧化物、氨和揮發(fā)性有機(jī)物，其他的污染物也會隨之而去。

我國目前大氣污染治理出現(xiàn)了新情況，PM2.5污染下降，臭氧濃度持續(xù)增加。這是一個(gè)科學(xué)界可預(yù)測到的結(jié)果，但臭氧濃度如此快速地跳升，還是有些出乎預(yù)料。大氣臭氧濃度的增加與前體物氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物增加及外部條件紫外輻射增強(qiáng)直接相關(guān)。監(jiān)測數(shù)據(jù)分析表明，最近兩年全國及各大經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)域氮氧化物排放有所反彈，尤其是京津冀及周邊、長三角和珠三角區(qū)域，2016年氮氧化物排放量均顯著高于2015年；全國揮發(fā)性有機(jī)物大氣濃度沒有顯著降低；但由于PM2.5下降，大氣透明度增加，中東部地區(qū)大氣紫外輻射顯著增強(qiáng)，臭氧濃度增加在所難免。目前的預(yù)測結(jié)果是，大氣中的氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物對于臭氧的生成是足量的，主要限制因子是氣象條件（紫外輻射強(qiáng)度和溫度）。氣象條件不可控，而且還會向著更加有利于臭氧生成的方向繼續(xù)發(fā)展，因此，降低臭氧污染的唯一途徑是大幅度降低大氣中產(chǎn)生臭氧的前體物濃度。測算的結(jié)果是要將氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物等減少到目前排放量的2/3以上。從數(shù)據(jù)分析和理論推測結(jié)果來看，治理空氣污染，重點(diǎn)還是減少工業(yè)排放。

我國大氣污染治理已經(jīng)進(jìn)入深水區(qū)，任重道遠(yuǎn)，唯有堅(jiān)持，才能取得最后的勝利。

王躍思：中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員