在來北京開會(huì)的高速公路上,王建國看到一張廣告牌,上面寫著:嵐縣土豆,來自沒有霧霾的地方。這位中科院山西煤炭化學(xué)研究所所長感到哭笑不得:嵐縣屬山西呂梁轄縣,地處高寒山區(qū),灰霾并不嚴(yán)重;土豆是長在土里的,原本與灰霾也沒啥關(guān)系,但“沒有霧霾”卻成了土豆的賣點(diǎn)。

　　今天的中國科學(xué)院大氣灰霾研究媒體通報(bào)會(huì)上,王建國講了上述經(jīng)歷。“可見人們對(duì)灰霾既恐懼、痛恨,又無奈。”前不久,環(huán)保部公布了2017年1月份全國空氣質(zhì)量狀況,其中顯示:京津冀區(qū)域13個(gè)城市PM2.5濃度同比上升43.8%。“霧霾”警鐘再次敲響。

　　“灰霾是病,得治!”王建國在今天的通報(bào)會(huì)上說。當(dāng)天,包括他在內(nèi)的6位科學(xué)家,分別從追因溯源、數(shù)值模擬、預(yù)警預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)技術(shù)、控制技術(shù)、低階煤清潔高效利用的角度,集中發(fā)布了中科院在大氣灰霾領(lǐng)域的研究進(jìn)展,其中既談了霧霾“病因”,又講了如何“治病”。

　　空氣質(zhì)量總體向好,但在冬季差了

　　有統(tǒng)計(jì)顯示,北京市2016年P(guān)M2.5的平均值是73微克每立方米,無論是從地面觀測(cè)數(shù)據(jù),還是從衛(wèi)星遙感觀測(cè)結(jié)果來看,從2014年開始,這一區(qū)域的空氣質(zhì)量在逐年好轉(zhuǎn),但公眾的感受卻不明顯,為什么會(huì)這樣?

　　面對(duì)這一疑問,中科院區(qū)域大氣環(huán)境研究卓越創(chuàng)新中心首席科學(xué)家賀泓說,2013年以來,全國空氣質(zhì)量總體向好,重度及以上污染天數(shù)占比逐步降低,優(yōu)良天數(shù)比例明顯上升。2013年~2016年,全國平均改善幅度在30%左右,污染更重的京津冀地區(qū)改善幅度更大。但與此同時(shí),我國中東部的部分地區(qū)秋冬季節(jié)大氣污染防控的形勢(shì)依然嚴(yán)峻。

　　中科院遙感與數(shù)字地球研究所研究員程天海的一組研究數(shù)據(jù),可以作為佐證:“PM2.5月平均低值出現(xiàn)在4月至9月,而高值出現(xiàn)在11月至(次年)3月。”

　　根據(jù)灰霾衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)成果,從灰霾問題相對(duì)嚴(yán)重的京津冀地區(qū)來看,PM2.5年平均濃度從2013年開始呈明顯下降趨勢(shì)。與2013年相比,2016年京津冀PM2.5濃度年平均值下降了26.5微克每立方米,下降幅度為29.7%。但在2014年至2016年間,北京市冬季供暖季的PM2.5濃度呈逐年上升趨勢(shì),2016年冬季的PM2.5濃度高于前兩年。

　　賀泓認(rèn)為,可以說(空氣質(zhì)量)總體上好了,但在冬季差了,這也印證了群眾對(duì)空氣污染的強(qiáng)烈感受。從某種程度來說,在很多大氣污染事件中顆粒物濃度降低還遠(yuǎn)未達(dá)到能見度顯著改善的拐點(diǎn),這是公眾還沒有明顯感受到大氣質(zhì)量改善的主要原因。

　　污染排放是內(nèi)因:二次顆粒物是PM2.5最大來源

　　PM2.5的來源都有哪些?

　　根據(jù)賀泓所在團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果,PM2.5來源包括直接排放和二次生成,即一次來源和二次來源。其中,PM2.5的二次生成是指排放到大氣中的氣態(tài)污染物通過多種化學(xué)物理過程被轉(zhuǎn)化為硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和二次有機(jī)氣溶膠等細(xì)顆粒物。

　　賀泓說,一些污染源比如汽油車,雖然尾氣中一次顆粒物濃度不高,但在大氣中反應(yīng)后產(chǎn)生大量二次顆粒物,成為城市PM2.5的重要來源之一。研究表明,在我國中東部地區(qū)二次顆粒物對(duì)PM2.5的“貢獻(xiàn)率”常常高達(dá)60%,在成霾時(shí)二次顆粒物所占比例往往更高。

　　賀泓還提到,目前,科技界對(duì)二次顆粒物生成的機(jī)制還有很多不清楚的地方。例如,氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),除了產(chǎn)生二次有機(jī)氣溶膠以外,還會(huì)產(chǎn)生臭氧和羥基自由基等氧化劑,氧化劑可以進(jìn)一步氧化二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物,分別生成硫酸鹽、硝酸鹽和有機(jī)氣溶膠,造成二次顆粒物爆發(fā)增長。

　　農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等排放使華北地區(qū)形成氨超量的大氣環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn),氨氣改變大氣化學(xué)平衡,在氣態(tài)污染物向顆粒物轉(zhuǎn)變過程中發(fā)揮重要作用。其結(jié)果是,和倫敦?zé)熿F事件相比,我國京津冀地區(qū)強(qiáng)霾事件中二氧化硫的濃度比倫敦?zé)熿F事件中要低得多,相差1~2個(gè)數(shù)量級(jí),但產(chǎn)生的細(xì)顆粒物卻相當(dāng)。

　　一個(gè)重要原因就是,大量的氮氧化物和氨氣排放增加會(huì)非線性地降低大氣對(duì)二氧化硫的環(huán)境容量,促使灰霾爆發(fā)。“這些僅僅是對(duì)大氣復(fù)合污染條件下導(dǎo)致環(huán)境容量下降的初步認(rèn)識(shí),類似這樣二次顆粒物爆發(fā)增長致霾的機(jī)制還有很多認(rèn)識(shí)不清楚的地方。”賀泓說。

　　不過有一點(diǎn)是賀泓可以確定的,即污染排放是霧霾形成的內(nèi)因。

　　氣象條件是外因:40年來京津冀風(fēng)速減小37%

　　以低風(fēng)速和逆溫為特征的不利氣象條件,是科學(xué)家眼中霧霾形成的外因。

　　賀泓出示了一份氣象資料統(tǒng)計(jì),其中提到,近40年來京津冀年平均風(fēng)速逐年減小,減小幅度達(dá)37%,尤其是對(duì)京津冀污染物擴(kuò)散有利的北風(fēng)頻次和風(fēng)速都顯著下降。

　　不僅如此,內(nèi)因和外因之間也存在正反饋機(jī)制。

　　賀泓說,排放到大氣中的PM2.5一定程度上會(huì)削弱到達(dá)地表的太陽光強(qiáng)度,導(dǎo)致地表溫度下降,而上層顆粒物中的吸光性物質(zhì)會(huì)提高該層大氣的溫度,從而形成下冷上熱的穩(wěn)定大氣結(jié)構(gòu),空氣對(duì)流減弱,邊界層高度下降,進(jìn)一步加劇污染狀況。

　　“正是這種內(nèi)外因交織、特別是二次顆粒物生成的機(jī)制不明大大增加了灰霾問題的復(fù)雜性和治理的艱巨性。”賀泓說。

　　通過分析英國倫敦?zé)熿F事件、美國洛杉磯光化學(xué)煙霧事件、日本四日市哮喘事件,賀泓團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),這些地方的做法是采取嚴(yán)格立法和執(zhí)法、污染控制技術(shù)升級(jí)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整等“組合拳”,經(jīng)過20~40年的努力,使空氣質(zhì)量得以改善。

　　至于我國,面臨的灰霾問題更加復(fù)雜,能源稟賦、地區(qū)差異等更加不利。僅以能源來看,王建國說,我國的石油、天然氣資源匱乏,煤炭?jī)?chǔ)量相對(duì)豐富,在能源結(jié)構(gòu)中占比近70%,居主導(dǎo)地位。隨著核能、風(fēng)能和太陽能等新能源發(fā)展,煤炭的比例會(huì)逐步下降,但在未來相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)其基礎(chǔ)地位不會(huì)發(fā)生根本性改變。

　　此外,近年來,機(jī)動(dòng)車、工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活排放的強(qiáng)度顯著增加,導(dǎo)致各種復(fù)合污染加劇。

　　賀泓說,全國空氣質(zhì)量總體在向好發(fā)展,但要從根本上解決灰霾污染,還涉及到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和普及控制技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)成本等諸多問題,勢(shì)必需要經(jīng)過一個(gè)長期的不斷優(yōu)化調(diào)整的階段。

　　對(duì)此,中科院也開出一個(gè)治霾的藥方:力爭(zhēng)精準(zhǔn)治霾。賀泓舉了個(gè)例子,在二氧化硫和一次顆粒物排放總量已經(jīng)開始下降的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)氮氧化物控制,加快實(shí)施區(qū)域揮發(fā)性有機(jī)物總量控制,同時(shí)積極推進(jìn)氨排放控制,著力打破大氣復(fù)合污染導(dǎo)致的環(huán)境容量下降的不利局面。

　　本報(bào)北京3月1日電