我國重點區域大氣污染近況評估

文 王躍思

我國重點區域大氣污染近況評估

文 王躍思

我國大氣污染治理已經進入深水區。從全國總體情況看，污染物中的二氧化硫、氮氧化物、揮發性有機物主要來自工業和電廠，然后是機動車排放，農業活動排放和居民生活排放也不可小覷。從數據分析和理論推測結果來看，治理空氣污染，重點還是減少工業排放。

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

在眾多的污染物中，公眾最關注的仍然是細顆粒物引發的霾污染。霾是氣象學名詞，大量極細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，看不見遠處的景物了。

關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，經過吸水后“變胖”了，就成為了可見的“霾”；另外一類是氣態污染物之間發生了化學反應，生成顆粒物。人眼可見光范圍是400-700納米，當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，人就會感覺天空灰蒙蒙的，遠處景物不清。一次排放的污染物和二次產生的顆粒物混合在一起，叫大氣復合污染物，這是霾的主要組成。霾具有消光的作用。霾形成的宏觀機制基本清楚，但微觀形成過程和機理仍在探索之中。

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

從科學的角度來說，霧就是水，霾就是干顆粒，因此“霧霾”這個詞大氣科學家認為不科學。但從我國現階段大氣污染的情況分析，尤其是城市污染，一般公眾無法區分霧和霾，事實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，是個被普遍接受的科普名詞。

霾的危害可以從三方面效應來描述，分別是對氣侯、環境和人體健康的影響，但污染級別的劃分則主要依據對人體健康的影響程度。由于人體對外界環境具有適應性，所以，空氣質量標準也會隨之調整。譬如，當前我國顆粒物污染較為嚴重，PM2.5空氣質量標準采用的是世界衛生組織第一階段標準，即75微克/立方米；而美國目前標準是25微克/立方米，世界衛生組織制定的最終標準是15微克/立方米。這個標準到底定到多少合理？原則上是越低越好，但考慮到各國的實際地理氣候條件和經濟發展階段，各國采取的標準不完全一樣。我國空氣質量標準的制定，是主要參照世界衛生組織和發達國家標準，結合自身情況的一個逐步加嚴的標準制定和執行過程。但從科學依據方面，亟待開展環境污染與人體健康關系的研究。

從全國總體情況看，污染物中的二氧化硫、氮氧化物、揮發性有機物主要來自工業和電廠，然后是機動車排放，農業活動排放和居民生活排放也不可小覷。北京機動車排放污染最多，尤其是氮氧化物。

氮氧化物與霾的產生相關度最高。氮氧化物在大氣反應過程中能生成硝酸，稀硝酸在大氣中幾乎可以把所有東西都溶解掉，沙塵、無機鹽和有機物等，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。這是霾快速爆發和持續時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，一直持續地得到證實。氨也與霾的產生相關。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，其結果是原來看不見的污染氣體，轉變成了可見的顆粒物。揮發性有機物也有類似的過程。成千上萬種揮發性有機物，在大氣中的降解過程，很多都是通過轉化成顆粒物（霾污染的重要組成）沉降到地面而最終脫離大氣。現階段我國大氣污染治理，必須要控制住氮氧化物、氨和揮發性有機物，其他的污染物也會隨之而去。

我國目前大氣污染治理出現了新情況，PM2.5污染下降，臭氧濃度持續增加。這是一個科學界可預測到的結果，但臭氧濃度如此快速地跳升，還是有些出乎預料。大氣臭氧濃度的增加與前體物氮氧化物和揮發性有機物增加及外部條件紫外輻射增強直接相關。監測數據分析表明，最近兩年全國及各大經濟發展區域氮氧化物排放有所反彈，尤其是京津冀及周邊、長三角和珠三角區域，2016年氮氧化物排放量均顯著高于2015年；全國揮發性有機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，中東部地區大氣紫外輻射顯著增強，臭氧濃度增加在所難免。目前的預測結果是，大氣中的氮氧化物和揮發性有機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發展，因此，降低臭氧污染的唯一途徑是大幅度降低大氣中產生臭氧的前體物濃度。測算的結果是要將氮氧化物和揮發性有機物等減少到目前排放量的2/3以上。從數據分析和理論推測結果來看，治理空氣污染，重點還是減少工業排放。

我國大氣污染治理已經進入深水區，任重道遠，唯有堅持，才能取得最后的勝利。

王躍思：中國科學院大氣物理研究所研究員