我国重点区域大气污染近况评估

文 王跃思

我国重点区域大气污染近况评估

文 王跃思

我国大气污染治理已经进入深水区。从全国总体情况看，污染物中的二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物主要来自工业和电厂，然后是机动车排放，农业活动排放和居民生活排放也不可小觑。从数据分析和理论推测结果来看，治理空气污染，重点还是减少工业排放。

大气污染物成分构成主要取决于能源获取或使用过程的排放。2012年以来我国能源结构没有太大改变，所以近年来大气污染成分的构成比例也没太多改变。但一个重要的改变就是：我国大气污染状况在2013年出现了拐点，也许预计的2030年碳排放的拐点能提前到来。这说明，虽然我国碳排放总量还在增长，但大气污染已经开始下行，也就是说我们对污染的治理已经开始起作用了。接下来需要做的，就是如何坚持、如何调整现行治理政策，加速大气污染的治理进度。

在众多的污染物中，公众最关注的仍然是细颗粒物引发的霾污染。霾是气象学名词，大量极细微干尘粒子均匀地浮游在空气中，使水平能见度小于10km的空气普遍混浊的现象称作霾。简单说就是大气中的灰尘多了，对人的视觉造成了遮挡，看不见远处的景物了。

关于霾的成因大致可分为两类：一类是污染源（如烟囱）直接排放到空气中的颗粒物较多，在大气中经过吸湿增长（吸收水汽），譬如原来很小的肉眼看不见的颗粒，经过吸水后“变胖”了，就成为了可见的“霾”；另外一类是气态污染物之间发生了化学反应，生成颗粒物。人眼可见光范围是400-700纳米，当大气中的颗粒物对波长400-700纳米的光线有显著的吸收和散射作用时，人就会感觉天空灰蒙蒙的，远处景物不清。一次排放的污染物和二次产生的颗粒物混合在一起，叫大气复合污染物，这是霾的主要组成。霾具有消光的作用。霾形成的宏观机制基本清楚，但微观形成过程和机理仍在探索之中。

客观上，大气混合层高度对霾的形成也有直接影响。晴天时混合层高度是2000-3000米，此时即便地面有少量污染排放，也会快速扩散。无风高湿天气，譬如北京冬季某些时段，大气混合层高度有时降低到200-300米，这时天空就像给蒸锅盖上盖子，地面产生的污染物（如汽车尾气）跑不出去，并且还被“压缩”了10倍，必然会引发重霾。北京夏天的桑拿天，水汽大、温度高，造成大气中的化学反应加快，也可能引发霾污染。

从科学的角度来说，雾就是水，霾就是干颗粒，因此“雾霾”这个词大气科学家认为不科学。但从我国现阶段大气污染的情况分析，尤其是城市污染，一般公众无法区分雾和霾，事实上也不存在单纯的雾或单纯的霾，“雾霾”就是雾跟霾的混合体，是个被普遍接受的科普名词。

霾的危害可以从三方面效应来描述，分别是对气侯、环境和人体健康的影响，但污染级别的划分则主要依据对人体健康的影响程度。由于人体对外界环境具有适应性，所以，空气质量标准也会随之调整。譬如，当前我国颗粒物污染较为严重，PM2.5空气质量标准采用的是世界卫生组织第一阶段标准，即75微克/立方米；而美国目前标准是25微克/立方米，世界卫生组织制定的最终标准是15微克/立方米。这个标准到底定到多少合理？原则上是越低越好，但考虑到各国的实际地理气候条件和经济发展阶段，各国采取的标准不完全一样。我国空气质量标准的制定，是主要参照世界卫生组织和发达国家标准，结合自身情况的一个逐步加严的标准制定和执行过程。但从科学依据方面，亟待开展环境污染与人体健康关系的研究。

从全国总体情况看，污染物中的二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物主要来自工业和电厂，然后是机动车排放，农业活动排放和居民生活排放也不可小觑。北京机动车排放污染最多，尤其是氮氧化物。

氮氧化物与霾的产生相关度最高。氮氧化物在大气反应过程中能生成硝酸，稀硝酸在大气中几乎可以把所有东西都溶解掉，沙尘、无机盐和有机物等，全都可以在硝酸的作用下体积膨胀、密度变小，更容易漂浮在空气中，且不容易沉降。这是霾快速爆发和持续时间长的重要原因之一。几年前我提出的“氮氧化物中心说”这一理论假设，一直持续地得到证实。氨也与霾的产生相关。城市排放的污染物中含有硝酸气体和硫酸气体，它们与氨气作用，变成硫酸铵、硝酸铵颗粒物，其结果是原来看不见的污染气体，转变成了可见的颗粒物。挥发性有机物也有类似的过程。成千上万种挥发性有机物，在大气中的降解过程，很多都是通过转化成颗粒物（霾污染的重要组成）沉降到地面而最终脱离大气。现阶段我国大气污染治理，必须要控制住氮氧化物、氨和挥发性有机物，其他的污染物也会随之而去。

我国目前大气污染治理出现了新情况，PM2.5污染下降，臭氧浓度持续增加。这是一个科学界可预测到的结果，但臭氧浓度如此快速地跳升，还是有些出乎预料。大气臭氧浓度的增加与前体物氮氧化物和挥发性有机物增加及外部条件紫外辐射增强直接相关。监测数据分析表明，最近两年全国及各大经济发展区域氮氧化物排放有所反弹，尤其是京津冀及周边、长三角和珠三角区域，2016年氮氧化物排放量均显著高于2015年；全国挥发性有机物大气浓度没有显著降低；但由于PM2.5下降，大气透明度增加，中东部地区大气紫外辐射显著增强，臭氧浓度增加在所难免。目前的预测结果是，大气中的氮氧化物和挥发性有机物对于臭氧的生成是足量的，主要限制因子是气象条件（紫外辐射强度和温度）。气象条件不可控，而且还会向着更加有利于臭氧生成的方向继续发展，因此，降低臭氧污染的唯一途径是大幅度降低大气中产生臭氧的前体物浓度。测算的结果是要将氮氧化物和挥发性有机物等减少到目前排放量的2/3以上。从数据分析和理论推测结果来看，治理空气污染，重点还是减少工业排放。

我国大气污染治理已经进入深水区，任重道远，唯有坚持，才能取得最后的胜利。

王跃思：中国科学院大气物理研究所研究员