最近覆蓋大片中國(guó)土地的極端霧霾天氣敲響了中國(guó)環(huán)境治理的警鐘。國(guó)家各相關(guān)部門也在密集出臺(tái)文件，提高油品質(zhì)量，促進(jìn)內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排，加強(qiáng)大氣污染物控制。中國(guó)的霧霾有多少源自于煤炭與石油的燃燒的貢獻(xiàn)？作為霧霾的主要排放源，能源領(lǐng)域在治霾工程上應(yīng)該有何作為？

2013年3月2日，北京國(guó)際能源專家俱樂部特邀中國(guó)科學(xué)院“大氣灰霾溯源”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中科院大氣物理研究所王躍思研究員以“中國(guó)霧霾的能源成分與解決方案”為議題，做了“PM2.5，霾污染及調(diào)控”主題報(bào)告。來自國(guó)家發(fā)改委、環(huán)保部、財(cái)政部、能源局、中財(cái)辦、國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心、中科院、神華、中石油、中海油、中國(guó)汽車技術(shù)研究中心、中歐聯(lián)合投資基金等機(jī)構(gòu)和企業(yè)共30余位專家出席并參加了討論。

王躍思博士對(duì)全國(guó)霧霾污染和北京強(qiáng)霾的成分、影響、成因、防治建議作了介紹，主要觀點(diǎn)總結(jié)如下：

1.霧霾的化學(xué)組成成分極其復(fù)雜。霧霾是指各種源排放的污染物（氣體和顆粒物如CO、SO2、NOx、NH3、VOCs、PM），在特定的大氣流場(chǎng)條件下，經(jīng)過一系列物理化學(xué)過程，形成的細(xì)粒子，并與水汽相互作用導(dǎo)致的大氣消光現(xiàn)象。大氣污染中涉及到的顆粒物，一般指粒徑介于0.01～100μm的粒子，PM2.5是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或者等于2.5微米的大氣顆粒物（氣溶膠）的總稱，學(xué)名為大氣細(xì)粒子。PM2.5組成極其復(fù)雜，幾乎包含元素周期表所有元素，涉及30000種以上有機(jī)和無機(jī)化合物（包括硫酸鹽、硝酸鹽、氨鹽、有機(jī)物、碳黑、重金屬等），真是“小粒子、大世界”。PM2.5直接排放少，以排放源一次排放的氣體通過物理和光化學(xué)過程生成的二次粒子為主。

2.霧霾對(duì)氣候、環(huán)境、人體健康均有較大影響。霧霾中PM1~2.5影響較大，PM2.5~10即出現(xiàn)沙塵。霧霾造成氣候、環(huán)境、健康等方面的負(fù)面影響：1）PM2.5濃度的增加可能是極端天氣事件增加的原因。PM2.5影響大氣輻射平衡，導(dǎo)致地面越來越冷、大氣越來越熱，嚴(yán)重影響區(qū)域和全球氣候變化，可能加劇區(qū)域大氣層加熱效應(yīng)、增加極端氣候事件。2）細(xì)粒子污染是全球性重要環(huán)境問題之一，從1975年以來全球范圍內(nèi)，除歐洲以外，細(xì)粒子濃度都在明顯上升。PM2.5濃度的增加會(huì)引起城市大氣酸雨、光化學(xué)煙霧現(xiàn)象，導(dǎo)致大氣能見度下降，阻礙空中、水面和陸面交通。3）霾含濕度比較高，可以直接傳染細(xì)菌和病毒。PM2.5又稱為可入肺顆粒，能夠直接進(jìn)入人體肺泡甚至血液系統(tǒng)中，直接導(dǎo)致心血管病等疾病。PM2.5的比表面積較大，通常富集各種重金屬元素和有機(jī)污染物，這些多為致癌物質(zhì)和基因毒性誘變物質(zhì)，危害極大。PM2.5污染會(huì)增加重病及慢性病患者的死亡率，使呼吸系統(tǒng)及心臟系統(tǒng)疾病惡化，改變肺功能及結(jié)構(gòu)，改變?nèi)梭w免疫結(jié)構(gòu)。中科院研究已經(jīng)基本證明大氣污染與呼吸道疾病死亡率正相關(guān)。北京市近年肺癌患病率顯著提高，2012年平均每天確診104個(gè)肺癌病人。對(duì)廣州市肺癌致死率與灰霾關(guān)系的研究表明，考慮7年滯后期，肺癌致死率和氣溶膠消光系數(shù)的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.97。

3.霧霾90%來自人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)。約10%的霧霾是自然排放，其他近90%來自人為排放，直接來自人類的經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)。對(duì)北京2013年1月五次強(qiáng)霾污染分析得出，大氣污染物包括有機(jī)碳、元素碳、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、揚(yáng)塵等。硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽是基于一次排放的二氧化硫（SO2）,氮氧化物（NOx）和氨氣（NH3）氣體經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)形成。揮發(fā)性有機(jī)物（包括來自烹飪?cè)吹挠蜔熜陀袡C(jī)物、來自于汽車尾氣烴類有機(jī)顆粒物、來自光化學(xué)反應(yīng)的氮富集有機(jī)物、和從北京周邊輸送過來的氧化型有機(jī)顆粒物），在大量二氧化硫和氮氧化物的作用下發(fā)生反應(yīng)，向二次有機(jī)氣溶膠轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生更加具毒性的細(xì)顆粒污染物。它們是上世紀(jì)中期美國(guó)南加州光化學(xué)煙霧的主要成分。

這些污染物都和人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)息息相關(guān)。對(duì)北京PM2.5排放源分析發(fā)現(xiàn)燃煤、機(jī)動(dòng)車為最主要來源。北京年平均PM2.5排放中，燃煤占26%，機(jī)動(dòng)車19%，餐飲11%，工業(yè)10%。1月的強(qiáng)霾中，北京機(jī)動(dòng)車排放貢獻(xiàn)最大，占25%，其次為燃煤19%和外來輸送19%；京津冀地區(qū)的主要污染來源則是燃煤34%、機(jī)動(dòng)車16%和工業(yè)15%。此外，河北和天津地區(qū)的燃煤、化工、重金屬冶煉都是重金屬污染的來源。北京城市大量的機(jī)動(dòng)車排放是造成NOx大氣濃度上升的原因，也是硝酸鹽同步上升的原因之一。白天NO2濃度出現(xiàn)高值，并同步出現(xiàn)硝酸鹽濃度高值，但北京機(jī)動(dòng)車NOx排放造成的危害遠(yuǎn)非生成了無機(jī)硝酸鹽，更可怕的是生成了大量的含氮有機(jī)顆粒物。白天生成的硝酸鹽夜間在高濃度SO2和硫酸鹽的作用下向致癌物亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化。

4.北京強(qiáng)霾有天氣條件、周邊沙塵、局地排放、大氣環(huán)流等主要成因。1）天氣原因主要包括靜風(fēng)穩(wěn)定天氣加上高濕、混合層薄、逆溫強(qiáng)度大等氣象條件。受低壓輻合或均壓場(chǎng)的影響，天氣系統(tǒng)較弱，近地面大氣穩(wěn)定，風(fēng)速較小，并以弱偏南風(fēng)為主，濕度較大，且逆溫層厚度大（500m-1km）、強(qiáng)度強(qiáng)（逆溫溫差5~10℃），進(jìn)一步阻礙了空氣對(duì)流，導(dǎo)致區(qū)域和局地排放的污染物迅速累積，空氣污染嚴(yán)重。2）近周邊沙塵區(qū)域輸送，京津冀近周邊的沙塵層引發(fā)污染，輸送至本地，與本地的污染大陸性氣溶膠混合，加重污染；3）局地排放，包括：一是大量機(jī)動(dòng)車排放造成硝酸鹽上升；二是周邊輸送來的燃煤SO2排放造成硫酸鹽上升；三是光化學(xué)產(chǎn)物、局地烹飪、汽車尾氣等造成的揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二次有機(jī)氣溶膠；4）大氣緯向環(huán)流和氣候變化導(dǎo)致的北半球平流層升溫，使污染物向北半球中緯度區(qū)域聚攏，使中國(guó)區(qū)域大氣污染程度加劇。

5.中國(guó)霧霾成因有季節(jié)性變化。在冬季，北方的采暖加上穩(wěn)定的大氣邊界層結(jié)構(gòu)和較低的混合層高度很容易導(dǎo)致霧霾現(xiàn)象。在夏季，高溫、高輻射氣候加上高濕天氣會(huì)促進(jìn)污染物的光化學(xué)反映和吸濕性增長(zhǎng)。在秋季，白天強(qiáng)烈輻射和高溫會(huì)加速光化學(xué)氣粒轉(zhuǎn)化，而早晚低溫和高濕在穩(wěn)定的天氣系統(tǒng)中容易導(dǎo)致霾污染事件。在春季，遠(yuǎn)程沙塵輸送、局地?fù)P塵、城市酸性氣體和空氣中較多的水分也會(huì)方便霾的形成。

6.中國(guó)的霧霾污染比倫敦霧霾事件和洛杉磯光化學(xué)煙霧事件更為復(fù)雜和嚴(yán)重。2013年1月京津冀共計(jì)發(fā)生五次強(qiáng)霾污染過程。北京共計(jì)22天PM2.5超過國(guó)家2016年二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（75μg/m3），27天超過國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，只有4天晴好天氣（日均值35μg/m3）。PM2.5小時(shí)最高值達(dá)到680μg/m3。天津共計(jì)21天PM2.5超過國(guó)家2016年二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，只有5天晴好天氣。石家莊共計(jì)26天PM2.5超過國(guó)家2016年二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，只有1天晴好天氣，兩個(gè)城市PM2.5小時(shí)最高值超過690和1000μg/m3。京津冀背景地區(qū)興隆的PM2.5共計(jì)6天超過國(guó)家2016年二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),北京及京津冀空氣污染形勢(shì)十分嚴(yán)峻。長(zhǎng)三角及珠三角空氣污染形勢(shì)同樣十分嚴(yán)峻。

太行山東麓、燕山北麓的京津冀區(qū)域最為嚴(yán)重。以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)甚至在全球都領(lǐng)先的北京為例，北京地區(qū)的霧霾情況遠(yuǎn)比1952年的倫敦霧霾事件、美國(guó)四五十年代洛杉磯光化學(xué)煙霧事件復(fù)雜和嚴(yán)重。北京地區(qū)空氣中每立方米中有近20毫克氣固體污染物，1952年的倫敦每平方米也只有四毫克，如此算來，北京地區(qū)750平方公里，高度300米的大氣范圍大約有4000噸污染物。洛杉磯光化學(xué)煙霧中主要是汽車尾氣中的烯烴類碳?xì)浠衔锖投趸∟O2）排放到大氣中后，在強(qiáng)烈的陽光紫外線照射下，原有的化學(xué)鏈遭到破壞，形成新的含劇毒的光化學(xué)煙霧,主要是以臭氧為代表。北京現(xiàn)在具有類似的情況。此外中國(guó)還大范圍存在沙塵暴，而沙塵的存在又會(huì)加劇霧霾過程的化學(xué)反應(yīng)。

7.局地排放和周邊輸送增加了大氣污染物控制和治理的難度，北京不可能單獨(dú)治理霧霾問題。以北京大氣灰霾溯源為例，北京PM2.5大約30~40%來自原始排放，20~30%來自大氣中的光化學(xué)轉(zhuǎn)化，30~40%來自區(qū)域輸送。北京治霾要“三分之一靠天氣，三分之一靠自己，三分之一靠周邊”。北京本地排放主要包括大量機(jī)動(dòng)車排放造成的硝酸鹽、光化學(xué)作用產(chǎn)物、局地烹飪和汽車尾氣等排放的揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二次有機(jī)氣溶膠。而280m高空的SO2濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于8m的濃度分析表明，北京SO2來源于周邊燃煤排放帶來的硫酸鹽輸送。局部區(qū)域氣候條件分析，北京城區(qū)大量污染物通過低空氣團(tuán)來自于東南方向的近距離輸送。京津冀近周邊的沙塵層輸送至北京，與本地的污染性氣溶膠混合后加重污染。

因此，北京市雖然能努力降低自身大氣污染物的排放，卻無法解決周邊污染物排放與傳輸。對(duì)北京霧霾有直接重大影響的除了本地的汽車尾氣之外，還有天津的工業(yè)廢氣氣團(tuán)和河北的燃煤排放。

8.霧霾可以提前預(yù)測(cè)預(yù)警并緩解。對(duì)大氣污染物跟蹤檢測(cè)表明，北京奧運(yùn)會(huì)時(shí)段的大氣污染物粒子非常少，PM1~2.5不足50ug/m3。單雙號(hào)和黃標(biāo)車限行可將PM1~2.5控制在100ug/m3以下，而在汽車未限行時(shí)段這一數(shù)據(jù)可達(dá)200ug/m3。同樣對(duì)今年1月份的第四次強(qiáng)霾過程分析表明，汽車排放的氮氧化物和燃煤排放的硫化物貢獻(xiàn)超過100ug/m3，占當(dāng)時(shí)污染物濃度的一半。這些情況說明，在容易起霾的靜穩(wěn)、逆溫氣候條件下，考慮外來污染物的大氣環(huán)流，可以通過提前預(yù)測(cè)預(yù)警來加強(qiáng)局地污染控制，減輕北京等地區(qū)的大氣污染。今年1月份的5次強(qiáng)霾事件可以通過預(yù)警和臨時(shí)防治措施減緩3次。

9.從霧霾污染成因出發(fā)，有如下防治建議：

1） 根治霧霾污染需政治智慧。正像聯(lián)產(chǎn)承包、分產(chǎn)到戶解決了我國(guó)改革開放初期的農(nóng)業(yè)發(fā)展問題，經(jīng)濟(jì)特區(qū)解決了改革開放初期的工業(yè)商業(yè)發(fā)展問題，一國(guó)兩制解決了香港和澳門問題一樣，根治大氣需要在國(guó)家管理體制上要有所創(chuàng)新，有所突破。

2） 必須實(shí)施區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控。京津冀地區(qū)同處一個(gè)氣候帶，形成一個(gè)大的污染團(tuán)，根治大氣污染需要區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控。這需要突破現(xiàn)有以行政單位各自為政的管理制度。歐共體協(xié)同治理酸雨和大氣污染，美國(guó)南加州聯(lián)防聯(lián)控遏制光化學(xué)大氣污染都是成功的范例?？梢钥紤]成立京津冀大氣污染聯(lián)防聯(lián)控委員會(huì)，將該區(qū)域作為大氣污染防治的試點(diǎn)“特區(qū)”。

3） 防治霧霾要加強(qiáng)法治。僅靠政府部門、工廠企業(yè)和居民團(tuán)體自覺自律維護(hù)大氣環(huán)境顯然不夠，要逐步制定落實(shí)相應(yīng)的法律規(guī)章，依法治污才有可能長(zhǎng)治久安。具體來說，要強(qiáng)化電廠脫硫脫銷的監(jiān)控，避免三天打魚兩天曬網(wǎng)的不徹底現(xiàn)象。同時(shí)應(yīng)建立第三方數(shù)據(jù)檢測(cè)，加強(qiáng)管理油品質(zhì)量。

4） 要制定多種污染物減排的一攬子計(jì)劃，加強(qiáng)污染物協(xié)同控制。僅降低PM2.5是不夠的，應(yīng)減排所有的污染氣體與顆粒。不能只關(guān)注硫化物減排，氨氣的減排也很重要。由于PM10（粒徑小于10µm的顆粒物）濃度逐年下降，而PM2.5濃度高居不下，區(qū)域大氣污染控制應(yīng)以細(xì)粒子減排和多種污染物聯(lián)合控制為主，并在源頭上控制CO、SO2、NOx，VOCs和NH3的排放。在電力行業(yè)，同時(shí)控制SO2、NOx、VOCs及粉塵有助于降低污染治理成本。