跨学科集成研究雾霾成因

文 殷培红

跨学科集成研究雾霾成因

文 殷培红

希望能够进一步全面深入研究北京重污染天气形成的原因，并需要开放研究成果和必要的基础数据，让各类相关学科的外部专家和公众评判，帮助北京市政府和北京市环保局进一步完善问题识别的结论。

北京市政府及有关部门、社会各界在治理京津冀大气环境以及应对重污染天气的过程中，以壮士断腕的决心，周密部署，依法依规，重资投入，采取了大量有益的治理和预防措施，取得了较好的效果。但是由于大气环境的复杂性，首都空气质量的高度政治敏感性以及广大人民群众日益提高的环境需求，北京大气环境治理及重污染天气应对工作还任重道远。为此，结合当前科研和社会舆论中普遍热议的两个问题，即重污染天气形成的主要原因，究竟如何调整能源消费结构，提出如下建议。

集成研究

建议加强跨学科集成研究，进一步全面深入研究北京重污染天气形成的原因，为采取精准应对措施，降低应对的经济社会成本和科学决策提供可靠依据。

北京重污染天气形成的原因复杂多样，人为与自然原因交织，大气的流动性、人为排放及高密度城市群的环境特点及其与天气气候系统之间复杂的耦合关系，极大地增大了准确分析重污染天气形成原因的难度，因此，特别需要开展综合、系统、跨学科的联合攻关研究。如果对重污染天气形成的主要影响因素没有准确识别，漏掉重要影响因素而导致治理和应对决策战略方向不正确，将使政府和社会的巨大治理投入效果大打折扣，难以有效实现改善大气环境质量、保障人体健康的良好愿景。尤其是在目前覆盖所有重要污染源（包含重要生活源，如城市集中供热的燃油气锅炉等）的多污染物大气环境在线监测数据不够完善、城市污染排放清单尚未建立，气象数据与相关污染物浓度在线监测数据时空匹配性不足的数据基础上，得出的有关重污染天气形成主要影响因素的结论，存在较大的不确定性，且与不同学科背景的专家以及公众直觉判断有所不同，引发各种质疑。从通报稿中提供的源解析研究团队成员单位的不完全信息看，参与单位的学科代表性有所不足，因此，希望能够进一步全面深入研究北京重污染天气形成的原因，并需要开放研究成果和必要的基础数据，让各类相关学科的外部专家和公众评判，帮助北京市政府和北京市环保局进一步完善问题识别的结论。

三点因素欠考虑

目前，针对大气重度污染的成因，比较重要且需要补充考虑的因素和信息有如下三个方面。

首先，需要更多的关注重污染天气，主要是雾霾形成的天气和气候因素。因为，物质来源和气象条件是雾霾形成的两大不可或缺的因素，特别是以PM2.5为主要特征的重污染天气形成，源解析的技术路径不能仅仅从主要污染源的排放端以及大气输送通道等角度进行源解析，而且还应该同时考虑天气和气候因素。重污染天气，尤其是雾霾天气的形成，除了与污染物浓度有关以外，空气湿度是一个重要因素，通常雾霾天气形成的湿度要在70%以上。北京冬季正常天气气候条件下，平均相对湿度通常在30%至40%左右或以下。而2015年冬季，主要是11到12月，特别是重污染天气发生时期，很多情况下相对湿度都在80%以上甚至是90%以上。这种湿度明显异常，除了与近期是强厄尔尼诺年有关以外，不排除更多的人为原因，例如与北京大量使用天然气采暖，天然气燃烧排放大量水蒸气有关。根据测算，每立方米天然气燃烧会排放两倍体积的水蒸汽，并且因为燃烧温度高所产生的氮氧化物含量有时会比燃煤还高。按照我国年天然气燃烧产生的水蒸气量超过3200亿立方米，相对于向大气排放水汽接近3亿吨。再加上设计标准问题，北京很多燃气锅炉排放烟囱普遍低于燃煤排放烟囱，在静稳天气条件下，大量水汽悬浮于低空大气中，极大地增加了空气中的水汽含量，增高了雾霾发生的概率。

第二，天然气究竟是不是清洁能源。虽然众所周知天然气的主要成分是甲烷等烷类物质，但通常都会含有10%左右或更多的其他杂质，一般有硫化氢、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体，如氦和氩等。根据国家强制性标准（GB17820-2012《天然气》）计算，有些天然气硫含量甚至比国四油品还高。三类天然气排放的总硫和硫化氢排放标准均为350mg/m3，一类天然气则分别为60mg/m3和6mg/m3。为此，国外利用天然气会根据其中有机硫化物和硫化氢等酸类杂质含量，要求利用天然气时必须先去除，而我国则没有这些规定，燃气锅炉更没有要求安装在线监测设备，这导致一些以天然气为主要能源的城市，无法获得准确污染源排放浓度数据。

第三，北京燃煤（包括散煤）究竟是否应作为治理大气环境的重点，而继续降低其使用比例，是否需要考虑能源供应安全因素。北京的能源消费结构自2012年开始，煤炭在北京的能源消费总量中的比例就已经不到30%了，近些年进一步下降到百分之十几。因此，可以基本判断，即使包括城市热力环流（郊区向市区输送）因素，燃煤不应是造成北京，特别是主城区重污染天气的主要原因。此外，目前北京能源消费结构单一化日趋明显，油气对外依赖程度已经大大超过国际公认的能源安全警戒线。此外，根据国际能源组织IEA几年前就发布的三大化石能源耗竭期限的预测，煤炭耗竭时间最长是150年，而天然气耗竭时间最短不到50年。为此，国际能源组织及主要发达国家都在加强煤炭资源的战略储备和清洁利用技术研发，我国煤炭清洁技术也有不少相对成熟的技术储备，但因种种原因而得不到很好的应用转化。在此特别提醒，2000多万人口的北京将能源供给维系在这样一种能源上，是否合适，需要国家和政府进一步论证做出明智选择。

作者系民盟北京市委生态环境与城市建设专业委员会副主任、环保部环境与经济政策研究中心法规体制研究部副主任

责任编辑 郭隆