霾的成因及治理措施

□李 林，李 斌，刘惠青，常文英

( 1.山西广播电视大学，山西 太原 030027; 2.山煤集团山西铺龙湾煤业有限公司，山西 左云 037104)

霾的成因及治理措施

□李 林1，李 斌2，刘惠青1，常文英1

( 1.山西广播电视大学，山西太原030027; 2.山煤集团山西铺龙湾煤业有限公司，山西左云037104)

近年来，我国多次爆发大面积的霾事件。究其原因，霾的发生与加剧主要与大量的PM2.5的排放有关，气态污染物如SO2、NOX等也具有很大贡献。此外，不利的气候变化也促进或影响霾天气的发生。通过对霾成因的分析，提出一些针对性较强的措施，首先合理规划工业布局，充分利用清洁能源，加强民众的环境教育，制定严格的排放标准和禁排举措，从而提高防霾治霾的有效性。

霾；成因；PM2.5；治霾措施

近年来，我国大部分地区在秋冬季节多频次爆发大面积的霾事件，而且霾发生的次数大有持续增长的态势，这已引起社会各界的广泛关注。2013年1月，我国发生四次大面积霾天气，影响到全国30个城市[1]，2014年11-12月和2015年1月，共发生11次大范围、持续性霾过程。SONG等[2]调查了1961-2012年我国664个气象局霾天气的数据，结果显示我国东部霾发生的天数要远远多于西部，其中中东部大部分地区霾发生的年均天数为5-30 d，甚至超过30 d，而且霾发生的天数每十年以1.7 d的趋势增长。根据2016年中国环境公报报告，全国338个城市全年共发生重度污染2464天次，严重污染784天次，其中以PM2.5为首要污染物的天数占重度污染天数及以上的80.3%。国家环保部的遥感监测数据可见，2016年12月20日我国中东部地区出现面积达188万km2的灰霾，其中，重霾面积达92万km2，占灰霾面积比例的49%。当日全国空气质量日均值达到重度及以上污染的城市达90个，仅京津冀及周边地区就有54个，超过总数一半之多。霾事件持续时间之长、污染程度之强、影响范围之大，不仅改变了地球的辐射平衡，破坏了森林和庄稼，污染了河流湖泊[3]， 而且还给城市居民的出行以及身心健康带来严重影响。

一、霾的严格定义

根据气象标准-霾的观测和预报等级(QX/T113-2010)的定义，霾(或称灰霾，Haze)是一种可产生视程障碍的天气现象，具体来说是指大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10.0 km的空气普遍浑浊的现象[4]。这些干尘粒主要为尘粒、烟粒和盐粒等，其集合体构成了霾[5]。在实际生活中雾常和霾同时出现， 称为雾霾天气或事件。其实，从气象学的角度辨析，雾和霾分属于不同的概念和现象。雾(Fog)是大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能见度小于1.0 km的天气现象[6]。雾仅仅造成视程障碍，不会对人体产生毒害。因此，本文仅对霾及其成因、危害及治理措施作一综述。

二、霾的成因

(一)霾与PM2.5的关系

大量研究表明，我国霾天气的产生和恶化与PM2.5有着密不可分的关联。刘俊仪等[7]研究指出大量的PM2.5的产生会引发并加剧霾天气，而霾天气的形成又导致PM2.5的聚集。PM2.5和PM1分别指的是空气动力学直径小于2.5 μm和1 μm的颗粒物，其中PM1的质量浓度约占PM2.5的60%[3]。霾天气最直观的特征是大气能见度下降，其主要原因是空气中的PM2.5通过散射和吸收对光线产生了消光作用，从而阻止了空气的透明度。颗粒物的消光作用与颗粒物的粒径、形态等密切相关。比如PM2.5中直径在0.4-1 μm之间的颗粒具有最强的消光作用(可见光的波长在0.4～0.7 μm之间)[3]。由此判识霾发生的依据之一是PM2.5的质量浓度超过75 μg/m3或PM1的质量浓度超过65 μg/m3[4]。霾的形成还与PM2.5的数量浓度有关。所谓数量浓度是指单位体积空气中所含颗粒物的数量个数。PM2.5的数量浓度越大，表明越多的PM2.5参与了可见光的散射或折射作用。比如，当PM2.5的数量浓度达3500 cm-3就会出现轻霾，当PM2.5的数量浓度超过15,000 cm-3时大气能见度急剧下降从而导致大面积地区霾污染[3]。

(二)霾与NOx、SO2等气态污染物的关系

气态污染物如NOx、SO2等对霾的形成或加剧也作出了贡献。方宁杰等[8]指出SO2或NOX这些气态污染物被吸附在具有较大的比表面积的超细颗粒物上，并与其表面的活性基发生反应，生成粒径约为1μm的消光性极强的粒子，从而引发霾现象，这一现象称之为“颗粒物的熟化”[3]。通过熟化过程，气态污染物在大气中的分布状况不仅发生改变，而且颗粒物本身的理化性质和化学成分也发生了变化。例如，超细颗粒物CaCO3本身的消光能力很弱，但与酸性气体SO2和NOx反应后生成的CaSO4和Ca(NO3)2颗粒具有很强的吸湿性，从而成长为具有较强消光作用的致霾颗粒[3]。钟史明[9]认为人为排放的NOx、SO2等被大气氧化剂(如O3)氧化生成的二次PM2.5是严重霾天气的主凶，并通过分析2013年北京大学气象站的监测数据佐证了上述结论。可见，无论是何种气态污染物，都是以初级粒子为载体，通过异质反应生成次级粒子(即二次PM2.5)，从而达到致霾目的。

综上，由于颗粒态或气态大气污染物的理化性质较复杂、时空分布较广泛，致霾因子或影响因素又较多，因此，霾的形成机理还需要进一步科学论证。

(三)霾与气候条件的关系

不利的气候条件会促使或加重霾天气的发生。换句话说，污染是导致霾的主因，而不利气象条件是霾发生的诱因或外因。SONG等[2]收集了1961-2012年664个气象站有关霾发生的天数、降水天数、平均风速天数和强风天数、微风天数等数据，通过分析其相关性后指出均风和强风天数下降而微风的天数增加，会导致污染物扩散能力下降，从而使霾发生的频次更多。王咏梅等[10]认为1961-2013年期间山西省的各个城市的霾和烟幕出现天数较多的原因除主要与人类活动排放的大气污染物数量增加以外，还与该时间段厄尔尼诺事件的发生以及冬季气温偏高具有较好的相关关系。Zhang等[11]认为大气能见度与风速成正比，与相对湿度和主要污染物量成反比。Zhuang等[3]则分析了气象条件影响霾的原因，他认为环境因素会影响气态污染物与尘颗粒之间的异质反应。

三、霾治理措施的建议

(一)调整能源结构，大力发展和利用清洁能源

我国是一个多煤、贫油、少气的国家，资源分布很不均衡，能源结构主要以煤炭为主。一次生成的PM2.5主要来自煤炭等石化能源的燃烧，因此，调整能源结构、增强化石能源的清洁利用效率尤为重要。同时促进清洁能源比如天然气、太阳能和风能的充分利用对于减少来自化石燃料的大气污染更是有效的途径。

(二)加强实验和技术力量，强化监测体系建设

目前，我国的空气质量标准(GB3095-2012)中PM2.5的年均和小时限值分别为35 μg/m3、75 μg/m3，而世界卫生组织发布了PM2.5的长期浓度控制在10 μg/m3，短期浓度控制为25 μg/m3的指导数值[3]。这对于我国各地要想满足世界卫生组织发布的指导值仍是一个巨大的挑战。一方面，要切实加强监测技术的发展，完善监测体系的建设。另一方面，由于霾污染随着地区和功能区不同所呈现的毒性也不同，应从多方面入手进行PM2.5源解析以及污染暴露与人体健康之间关系的科学研究，从而提出合理的预防污染的措施或建议。

(三)加强公民的环境教育，制定严格的禁排措施

逐步使环境教育制度化。[12]通过媒体的宣传，对管理者和公民进行思想教育和疏导，使他们认识到霾的危害及治霾的紧迫性，认识到治霾人人有责，使大家都担负起社会责任，从“我”做起，选择绿色出行方式，少开一天车，减少汽车尾气排放。同时，政府通过修订《环境空气质量标准》和《霾预警信号标准》，出台和全面落实《大气污染防治行动计划》([2013]37号文)(简称《大气十条》)等方式加强了防霾治霾的法律建设，根据空气重污染应急预案，制定严格的强制性禁排措施。一旦出现重污染天气，当地重点排污单位必须减产来减少排污，党政机关和企事业单位带头停驶公务用车，限制公车和私家车的出行等。此外，各级政府还加大了污染治理投入力度，从2010年起全国大气污染治理资金逐年提升，到2014年，年投入资金约为337.5亿元，同比增长14.99%[5]。

总之，霾事件已引起了政府和各级部门以及社会各界的高度关注。2017年1月中国生态文明研究与促进会将“各方采取有力措施应对长时间、大范围雾霾问题”发布为“2016年度中国生态文明建设十件大事”之一，以此推动霾的综合治理。事实是通过多方努力，我国在大气污染治理方面已经取得一定的成效。但即便如此，我国大气质量依然面临严峻的形势，根据多年环境质量状况公报显示，我国区域PM10及PM2.5污染负荷仍然很高，特别是北方冬季重污染问题依然十分突出，因此，防霾治霾仍任重而道远。

[1]KAI L, YU Q, XUE H G, et al. The Impact of Haze Weather on Health: A view to future [J]. Biomed Environ Sci, 2013(12): 945-946.

[2]SONG L-C, RONG G, YING L, et al. Analysis of China’s Haze Days in the Winter Half-Year and the Climatic Background during 1961-2012 [J]. Advances in Climate Change Research, 2014(1): 1-6.

[3]ZHUANG X, WANG Y, HE H, et al. Haze insights and mitigation in China: An overview [J]. Journal of Environmental Sciences, 2014(1): 2-12.

[4]中国气象局. 霾的观测和预报等级-气象行业标准(QX/T113-2010). 2010.

[5]高颖, 高闽敏, 李智等. 中国雾霾治理的研究及思考 [J]. 自然科学, 2016(4): 287-288.

[6]王润清. 雾霾天气气象学定义及预防措施 [J]. 现代农业科技, 2012(7): 4.

[7]刘俊仪, 吕墨钰, 王海阳等. 大气中细颗粒物对人类健康的影响 [J]. 山东化工, 2016(23): 170-173.

[8]方宁杰, 郭家秀, 尹华强. 颗粒物与雾霾的形成及防治措施 [J]. 四川化工, 2015(1): 49-52.

[9]钟史明. 认知PM2.5与治理雾霾 [J]. 区域供热, 2015(6): 69-72.

[10]王咏梅, 武捷, 褚红瑞. 1961年-2012年山西雾霾的时空变化特征及成因分析 [J]. 山西气象, 2013(4): 23-30.

[11]ZHANG F, XU L, CHEN J, et al. Chemical characteristics of PM2.5 during haze episodes in the urban of Fuzhou, China [J]. Particuology, 2013(3): 264-272.

[12]李志龙.低碳经济视野下政府(环境)管理的完善[J].山西广播电视大学学报，2010(4)：70-75.

FormationofHazeandItsPreventionMeasures

LiLin1,LiBin2,LiuHuiqing1,ChangWenying1
(1.ShanxiTVUniversity,Taiyuan,Shanxi, 030027; 2.ShanxiPulongwanCoalIndustryCO.Ltd,Zuoyun,Shanxi, 037104)

In recent years, a large number of haze events have occurred in china. The reason why haze has occurred and aggravated is mainly related to the amount of PM2.5emissions, and gaseous pollutants, such as SO2, NOX, have also great contribution to the occurrence of haze. In addition, unfavorable climate change has promoted or affected the occurrence of haze weather. Some targeted measures of the prevention and control of the haze, including reasonable industrial layout, the full use of clean energy, people's ideological education, strict emission standard and the row measures, have been proposed in order to improve the effectiveness of the haze prevention and control.

haze; cause; PM2.5; measures of tackling haze

2017—09—04

李 林(1970—)，女，山西怀仁人，山西广播电视大学，讲师，博士；李 斌(1979—)，男，山西怀仁人， 山煤集团山西铺龙湾煤业有限公司，助理政工师；刘惠青(1965—)，女，山西临汾人，山西广播电视大学，副教授，硕士；常文英(1971—)，女，山西晋城人，山西广播电视大学，讲师。

X51

B

1008—8350(2017)04—0097—03

本文责编：董 娜