霧霾文獻綜述與經濟分析

彭件新

(西北大學經濟管理學院，陜西 西安 710127)

1.引言

2014年各地都發生了不同程度的霧霾事件，引起了社會公眾的廣泛關注。在社會經濟日益發展的今天，人們越來越重視周邊的環境。環境不僅影響到未來發展的基礎，還影響著人們的健康。勞動力的健康得不到保證，經濟進一步發展所需的人力資源就變成無源之水。

北京適值APEC，通過人工驅霾、限行、禁燃等措施保證了此次會議的成功舉辦;然而這終究是治標之策。若要治本，還得從控制污染源頭，監控污染過程等加以入手，分析霧霾發生的成因，并制定相應的減少霧霾和維持環境安全的政策。輔之以廣泛的公眾參與，相信解決霧霾問題還是可能的。

在氣象學上，把由于大量微小水滴浮于空中，使水平能見度小于1.0km的稱為霧;由于細微干塵粒浮于空中，使水平能見度小于10.0km的稱為霾，有時形象的稱之為灰霾。兩者的混合就是通常所說的霧霾［1］。而我們要治理的主要對象是霾，而霧相對次要一些。盡管大霧天也影響人們的安全出行，但比起霾所引起的環境問題就要遜色的多。

2.綜述霧霾文獻

本文通過分析國內外關于霧霾的相關文獻，把所有的文獻歸并為幾個主題，然后分主題詳細闡述。并總結目前關于霧霾分析的理論成果，以期對將來的理論研究有借鑒作用。

2.1 霧霾的英文文獻綜述

通過資源與環境經濟學的學習我們知道，命令型的治理機制往往效率較低。僅僅利用命令控制這樣高度規制性的工具，不能很好地起到減少霧霾的作用。Yongyut Tiyapairat－Edsel E.Sajor在泰國清邁的案例研究中指出“一刀切”的模式失敗之處在于未考慮各地區的異質性、復雜性和灰分燃燒的背后動因，因此作者建議應將本地案例研究中的經驗推廣到計劃和政策的制定過程中，鞏固本地政府的自治權利，加強跨區域的合作［2］。中國學者進行了更細致的研究，分析了灰霾的組分問題，對霧霾的形成機制有一個更清晰的認識。他們認為灰霾天氣比非灰霾天氣，顆粒物集中度增加，顆粒物中的水溶性無機物離子量也增加。研究空氣顆粒物的水溶性成分可以了解城市灰霾形成的關鍵因素。在城市案例分析中，他們認為北京顆粒物形成過程中起主要作用的是汽車尾氣排放。通過研究11種不同直徑范圍的顆粒物，比較灰霾天和非灰霾天顆粒物中水溶性無機物的分布范圍，分析哪種無機物對霧霾形成的影響最大。他們還糾正了以往對霾的定義，過去只注重可視度，并不強調濕度，而濕度對霾的形成和延續有重大影響。灰霾指的是可視性低于10公里且濕度小于90%的天氣狀況。實證分析的結果:灰霾天PM1.8/PM10的值相關性非常高，主要是由于來自地層表面的粗顆粒物比新形成的細顆粒物消散的快，穩定的天氣和薄邊界層強化了這一現象。灰霾天的顆粒物分布范圍比非灰霾天峰值更高，3.2－5.6μm的粗顆粒物峰值要比0.56－1.0μm的細顆粒物更高。由于采樣時間在四月，北京相對較高的風速也有助于道路灰塵的懸浮。銨根、硝酸根、硫酸根離子在霧霾形成中的影響最大。濕度高有助于液滴狀顆粒物的形成。10月北京顆粒物的主要來源是玉米收獲之后的生物質燃燒(灰分中無機離子含量高)。鉀離子作為云層凝固核對于放熱和可視性的降低有顯著作用。懸浮的道路灰塵、土壤塵、建筑灰塵主要是鎂離子和鈣離子的來源。PM1.8和PM10中的硫酸根、硝酸根和銨根在灰霾天更多，原因在于相對高濕度下二氧化硫、氮氧化物和氨氣經過多階段反應的快速轉化。硝酸根與硫酸根的物質比例可以用來作為污染來源于點源污染還是移動污染的指標，因為汽車尾氣更多得排放氮氧化物，而硫化物更多的來自于煤的燃燒［3］。

還有研究者認為2013年中國中東部地區的灰霾天氣主要原因在于初始氣體污染物(二氧化硫、二氧化氮)快速轉化為無機離子(硫酸鹽、硝酸鹽)導致PM2.5的爆炸性增長，尤其是化石燃料燃燒和尾氣排放加大氮氧化物形成;金屬離子是氧化過程的催化器，二氧化氮在二氧化硫轉化成硫酸鹽的過程中也扮演著催化劑的作用，無機硫化、氮化離子加重了灰霾的形成。外部原因在于強冷空氣和地理大氣狀況的不尋常循環。空氣污染使大氣氧化能力增強，減少可見度，惡化環境質量。污染來源與沉積物之間的轉化過程非常復雜，共同影響環境。根據中國大氣懸浮顆粒物研究小組，空氣污染定義為PM2.5日含量超過75微克每立方米。京津冀地區的二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳主要來自于化石燃料燃燒和尾氣排放，燃燒和尾氣排放產生的氮氧化物對二氧化硫轉化為硫酸鹽有重要的作用。中國中東部地區持續的灰霾天氣，也跟地理和大氣環境阻止污染物擴散有關。灰霾天氣大氣低壓積累污染物，高溫高濕，南風速度偏低，大氣邊界層太薄，水平對流更常見，污染物空間擴散大幅減少，導致區域污染物的聚集，使得京津冀灰霾持續很長時間。同時，高濕導致各種污染物的協同作用，有機物、硫酸鹽和硝酸鹽導致了PM2.5迅速增加。京津冀地區的PM2.5如此之高的原因還在于被西北風吹來的西北地區的灰塵。大氣循環、當地大氣因素、邊界層結構和地理條件都會影響污染擴散。地區集中計劃共同減少排放，對區域環境質量的改善、減弱不同污染物的協同作用有重要作用［4］。還有學者分析了北京地區霧霾的來源(汽車尾氣、塵暴、灰塵和工業排放)，深度分析了PM2.5的來源、組成和污染程度，對未來的PM2.5的管制進行了展望［5］。

2.2 區域霧霾治理

彭應登分析了霧與霾的異同性。霧是水蒸氣的凝結，而霾是懸浮顆粒物漂浮在空中形成。兩者的共同性在于可見度低，不過還受空氣濕度影響，空氣濕度在80% －90%之間的是霧和霾的混合體，這才是我們所說的霧霾。他對北京近期霧霾形成的原因、PM2.5的組分及其來源進行了分析，認為不利氣象條件是13年初北京霧霾形成的主要原因，空氣污染物是次要原因，并對治理霧霾提出了措施和建議。在減排得不到減緩的條件下，控制機動車和燃煤污染勢在必行，必須加強重污染日應急措施的研究和制定［6］。周濤和汝小龍主要提供了解決北京霧霾的對策，包括制定標準體系，京津冀地區大氣污染聯防聯控，健全極端不利氣象條件下大氣污染監測和預警體系［7］。周蓉也強調大氣污染聯防聯控，加大超標排放污染物的處罰力度［8］。李家才強調灰霾是一次污染物和二次污染物的混合體，治理灰霾需從控制氮氧化物、二氧化硫、揮發性有機物和顆粒物等一次性污染物入手;并認為珠三角地區可以借鑒洛杉磯的治理經驗，設立空氣質量標準和實施計劃、組建區域性空氣質量管理機構、全方位控制空氣污染源、嚴格技術標準和采用先進檢測方法控制機動車尾氣排放、排放權交易等，珠三角地區應該修改空氣質量標準并制定達標計劃，建立區域性空氣污染控制機構，擴展污染源和污染物的控制范圍，通過技術控制機動車尾氣排放，且可以運用市場激勵手段［9］。盡管并未考慮擴大控制范圍的經濟成本，但他的這篇文章準確區分了haze、fog、smog，三者分別對應霾、霧和煙。譚明華從區域經濟發展的角度分析了珠三角地區的灰霾治理，他認為珠江三角洲地區城市灰霾增加的原因主要是區域經濟的發展，該地區發達的市場經濟條件使得經濟政策比灰霾治理的技術政策更有效率。譬如從大氣污染的外部性著手用征稅或補貼改善大氣環境，對排放進行管制，探索排污權交易。政府須加大財政支持力度，并建立灰霾治理聯席會議制度［10］。崔紅艷、劉翠、薛科社等對西安的霧霾成因進行了分析，并給出相應的治理對策。崔認為西安空氣污染物主要由機動車尾氣、煤煙、揚塵和有機廢氣組成。冬季供暖也導致霧霾出現頻率增加，這在北方城市中應該不是個別現象。秦嶺的存在使西安出現“冷湖效應”，污染物更難排出。而宣傳環保意識，綠色出行;制定空氣質量標準;加強城市氣候環境評估和預報，加強城市綠化建設等可以有效預防霧霾［11］。另外兩位則認為西安PM2.5主要來源于燃煤、燃油和揚塵，近年來西安細小顆粒物(PM2.5和PM1.0)呈增加趨勢。總的來說，霧霾成因包括:風速小的氣候因素，汽車尾氣和城市建設等人類活動，北黃土高原南秦嶺造成類似盆地的地理區位［12］。相對較復雜的是從大氣物理角度說明霧霾的形成過程。趙桂香，杜莉，衛麗萍等對山西省天氣實況資料分析計算物理量，從環流形勢、形成條件和維持機制方面分析持續性霧霾天氣的原因［13］。吳慶梅，張勝軍則利用觀測資料對北京持續性霧霾天氣進行分析，并對低空擾動、山谷風及熱島效應對PM10的影響進行了分析［14］。

2.3 一般化霧霾成因和治理

孫太利指出尾氣排放、煤燃燒、建筑揚塵和秸稈焚燒是霧霾主要因素，并指出需要加大環境立法和應急預案制定［15］。渠雪從氣象和人為活動兩個方面解釋霧霾成因。提出可以通過以下途徑解決霧霾問題:確定城市排放清單和控制措施，提高企業環境準入門檻，最重要的是分析城市經濟發展特征，合理解決人力資源矛盾［16］。張興贏認為霧和霾相互伴生，無法完全分離，所以常常一起提及。能源結構的優化而不是限行才是治理之本［17］。還有人指出霧霾是由氣象因素和環境因素共同造成的。較高的空氣濕度和靜風是霧霾形成的基本氣象條件。計量分析表明能見度與空氣濕度顯著負相關，能見度與風速正相關，但可決系數偏低，能見度與溫差呈負相關，可決系數也偏低，能見度與PM2.5的濃度顯著負相關。應把屬地管理與聯防聯控相結合，以便更好得控制霧霾［18］。張小曳，孫俊英，王亞強等指出霧－霾問題的主因是氣溶膠污染，霾呈區域性分布與氣象條件有關，且主要影響二次氣溶膠。2013年中東部地區的持續性霧－霾天氣主要原因在于異常的靜穩天氣(Plam指數)和高氣溶膠濃度。人為氣溶膠粒子活化為云霧凝結核CCN，使得霧的形成超越了自然現象本身。通過PM10(俗稱飄塵)的組分分析發現其主要成分是礦物氣溶膠、硫酸鹽氣溶膠、碳氣溶膠(OC有機碳和元素碳)、硝酸鹽氣溶膠、銨(源于農業氮肥分解和動物排放有機質分解)。北京氣溶膠粒子主要源于燃煤、燃油和居民活動排放。因而需要調整能源結構來根治這個問題［19］。胡名威分析霧霾產生的原因還提及了工業廢氣的排放，包括汽車在內的機動車保有量的上升是主要成因之一。至于提出改變工業布局的治理措施是否可行，很多文獻都沒有做經濟分析［20］。劉新靜、張書成認為應對城市霧霾，國家層面須轉變經濟增長方式，個人層面須轉變生活方式［21］。楊小陽、白志鵬提及了針對霧霾法律層面的應對:制定清潔空氣法律，分解責任，設定達標期限，對策建議是:優化能源結構，聯防聯控嚴格行業準入，控制靜止源和移動源污染物，提高公眾環保意識［22］。鄒進上、莫天麟、江怒認為2013年北京霧霾的主要原因是本身大量排污、周邊城市污染物的疊加和不利氣象條件。分析空氣污染物的種類及組分，主要是硫化物、一氧化碳、光化學煙霧、氮化物、二氧化碳、重金屬、放射性污染物、煤煙顆粒等。提出治理途徑如節能減排，防護林工程，加強排放前的預處理，加強預報［23］。他們未分析節能減排所帶來的經濟下行的后果，也沒有對已有的防護林體系進行考察，沒有考慮對地方財政的壓力和企業的不作為。

2.4 別國的治理經驗與其他

方曉介紹了美國、歐盟和日本的經驗。美國的做法是全國空氣質量全天候監測、針對排放源發布規范;歐盟是制定空氣質量標準，征收擁堵費和汽車稅;日本是制定環境標準，設立大氣污染監視系統并實時公布監測數據，加強環境立法和強制柴油機汽車安裝過濾器［24］。王新、何茜介紹了英美日德法等發達國家的做法。英國是立法確立檢測標準(清潔空氣法1956)、發展公共交通(進入市中心的小汽車收擁堵費，嚴格車輛執照頒發)、嚴控汽車尾氣(新車安裝催化器，發展電動汽車和自行車交通)、建設城市綠化帶、開發谷歌地球圖層實時公布空氣質量;美國則從立法(空氣污染控制法1955)、強制執行、監控、技術改進、定點監測分享數據聯動治理(區域管理)、使用節能家電等入手;日本也是立法(汽車安裝過濾器)、城市綠化;德國則通過空氣清潔與行動計劃、技術減排(未安裝過濾裝置的汽車征收附加費)、開發清潔能源、集中供暖使用可再生能源等實現;法國也監測并公布空氣質量、嚴格空氣質量法令(規定PM2.5和PM10的濃度)、減少污染方案(減排方案、大氣保護方案等)［25］。中國應完善大氣污染法律體系，調整經濟結構，規劃區域布局，倒逼企業升級改造，向公眾提倡低碳生活。王旭光視角比較獨特，研究霧霾治理和經濟發展的關系。霧霾治理需要從時間、空間、各行業配套治理開始，建立霧霾數據庫以及分析數據的應用軟件，還要政府、企業、公眾共同參與，短期內在霧霾治理和經濟發展上求平衡，長期根治霧霾，促進經濟增長的良性發展［26］。

3.霧霾治理——一個理論分析視角

3.1 霧霾成本效益分析的局限性

防治霧霾的CBA(成本效益分析)方法可能用處不大，因為準確估計霧霾治理的收益和防治的成本都比較困難。當這兩者都有較大誤差時，經成本效益分析所得的凈收益的參考意義并不大。事實上，霧霾夠嚴重就值得付諸行動去治理。環境的不可逆性使得我們不敢冒險，聽之任之其不斷惡化。我們不需要知道準確的凈收益究竟為多少，只要凈收益大于0就值得行動。從長遠來看，治理霧霾無疑是利國利民的;需要抉擇的是，當下我們可以拿出多少收入來治理霧霾。至于要治理到什么程度，是效率政策所要求的。大部分環境問題的治理中，人類是短視的，并不充分要求成本有效性，往往采取命令規制直接達到某一個目標，即使代價可能超過有效成本水平。下文擬從理論分析視角得出社會最優的霧霾污染水平。

3.2 理論模型的推導

設霧霾污染水平為Q，由于能見度與霧霾之間是負相關關系，實證分析也可以用1－能見度水平來表示。人口總數為P，霧霾導致的呼吸道疾病死亡率增加的平均值為γ，單位時間工資為W，社會總收入由人均收入乘以社會總人數表征。治理總成本為C，無疑C是Q的函數C=C(Q)，要求其滿足凸性假設，即一階導數大于0，二階導數小于0。

治理霧霾會減少因呼吸道感染而意外死亡的人數，雖然對個人生命估價是不道德的，但為了計量生命的價值，需要估算工作年限與污染水平的函數關系，并且隨著污染加深工作年限會不斷減少，且污染極其嚴重時工作年限的變動會相當劇烈。這可以從日本的水俉病和痛痛病對工作人口的巨大影響中得到印證。同時，治理霧霾還可以獲得舒適性價值，日本學者就比較強調舒適性的重要性。通過直接詢問法調查居民的支付意愿或受償意愿，由于被調查者并未涉及真正的貨幣支付，因而為了得到更高的舒適性水平可能會高估舒適性的價值，隱藏其真實估價。為了防止這種偏誤，現在可以使用一些調查技巧。由于無法避免偏差，可以通過間接的陳述偏好方法，得出舒適性的經濟價值與污染水平的關系，理論分析可知舒適性對污染水平的一階導數應為負值。現采用中級微觀經濟學方法，來推導社會總效用最大化合意的污染水平。

令社會效用函數為U(C，Q)，且U(C，Q)具有良好凸性狀。總效應關于消費C的一階導數為正值，對污染Q的一階導數為負值;各自的二階導數符合凸性假定。并設單位治理成本為g，治理污染的支出會影響工資收入，一方面治理污染導致環境改善增加勞動力的工作時間，因此增加社會總收入;另一方面治理污染本身需要技術研發支出、環保設備投資等支出，這又會減少社會總收入。建模時我們認為g是獨立的，不受其他因素影響。總收入水平為WL(Q)，工作時間L是污染水平Q的減函數。這樣總治理成本g*Q，是一個關于Q函數。

規范解法為Max U(C，Q)

不存在政府稅收、投資的簡單經濟，治理的成本加上消費支出不能超過總收入水平。保證總支出水平小于總收入，從另一個側面也是為了增加社會的總體福利，這樣收入的大部分可以用來提高社會總體福利水平。

構造拉格朗日方程L(C，Q)=U(C，Q)+λ［g*Q+CW*L(Q)］

通過以上兩式，最優化可解得最優的污染水平Q，則因治理霧霾減少呼吸道疾病而獲得收益大致為P*γ*W*L(Q)，治理霧霾獲得舒適性的貨幣價值可以定義為g*Q，從預防支出角度人均舒適性價值大于單位治理成本，為便于建模我們取兩者相等，治理總成本為g*Q，則凈收益為NR=P*γ*W*L(Q);

3.3 進一步研究的方向

中國的環境統計起步較晚，需要加強統計體系和人才梯隊的建設，收集大量數據資料，充分利用計量模型進行實證研究。只要有足夠的時間序列，通過年度縱向比較，可以看出中國人均機動車保有量的變化，并通過研究年度工業產值占GDP的比重變化得到中國工業發展的概況;此外還可以通過新建住房面積的變動情況獲悉建筑行業的發展態勢。再加上詳細的關于空氣污染指數及顆粒物濃度的環境統計，就可以實證分析霧霾成因，分析機動車尾氣、工業污染和建筑揚塵是否是導致霧霾的主要因素，從而治理霧霾的建議也會更加有效、更有針對性。

4.政策建議

大部分非實證的研究指出霧霾的成因有機動車尾氣、工業污染、建筑揚塵等。那么首先，減少高耗能汽車使用、發展低排放、綠色能源汽車，可以大大降低汽車尾氣排放，減少霧霾的發生;其次，合理進行城市功能區規劃，妥善安排工業區域分布，可以減少不利天氣條件下霧霾擴散的可能性;最后，建筑工地可以適當覆蓋防塵膜，有效減少建筑揚塵，也有助于減弱多發的霧霾天氣。霧霾的治理必須從能源和產業結構入手，中國經濟的能源依賴性很強，且能源以煤炭和石油等高碳燃料為主，這些燃料的燃燒會加重霧霾的發生頻率。開發新型能源穩步實現能源替代可以在不減弱經濟增長的條件下，減少霧霾發生的可能性。且中國經濟增長以第二產業為主，而工業發展常常需要消耗大量能源，這潛在得推動能源消費，引發不利氣候條件下的霧霾發生。因此推動第三產業發展以及加快農業現代化進程，引入新增長極，可以確保經濟從以工業為主向以服務業和農業為主轉變。深化改革迫切要求轉變經濟發展方式，只有以低消耗、高產出、低污染的方式發展經濟，中國經濟的發展才是可持續的，霧霾的發生才會大大降低。

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