霧霾從何來？北京的車?天津的油?河北的煤

　　今年北京共出現4次霧霾天氣過程，在一月份中僅僅5天不是霧霾天。霧霾涉及我國中東部、東北及西南部分地區，其中污染最為嚴重的京津冀區域。

　　嚴重霧霾的成因何在？彌漫在空氣中的污染物又有哪些來源？京津冀何以成為重污染區？霧霾消散后，治理的腳步仍不會停止。霧霾污染重災區的京津冀區域應采取怎樣的應對方式？問診霧霾，等待在彌漫的霧霾中找到答案。

　　成因

　　漩渦中心的靜穩天氣讓污染頻頻爆表

　　健德橋西南角，一座高325米的鐵塔矗立著。仰頭向上，厚厚的霧霾中，已經看不到鐵塔的頂端。

　　中科院大氣物理研究所鐵塔分部就在院內，這座監測空氣質量的鐵塔靜靜地記錄下大氣PM2.5及其前體物在不同高度的濃度變化。忙碌的研究員們口中念叨最多的就是“PM2.5”和“霧霾”。

　　王躍思不停地穿梭在辦公室與實驗室間，作為中國科學院大氣物理研究所研究員，中國生態系統研究網絡大氣分中心主任、大氣邊界層物理和大氣化學國家重點實驗室副主任，大氣邊界層物理和大氣化學是他的研究方向。

　　與這些看似復雜的專業詞匯相比，“大氣灰霾追因與控制”專項組之“大氣灰霾溯源”外場觀測項目組負責人則是他與此次北京霧霾現象聯系最緊密的頭銜。

　　“京津冀2013年元月中旬強霾污染事件成因及應急對策建議”的報告也已形成。

　　在王躍思的全程追蹤觀測分析中，他發現極其不利于污染物擴散的天氣過程和氣象條件是大面積霧霾污染形成的客觀原因。“歐亞大陸大氣環流異常，造成中國中東部地區出現靜穩天氣。環流的中心在包括了京津冀的中國中東部地區。大氣中出現了左右兩個均壓場，大氣便水平方向不流動。

　　王躍思說，平日中，混合層的高度可以達到兩三公里，便可以形成對流風。在靜穩天氣下，混合層的高度只有二三百米，“相當于一個房頂從兩三千米高變成二三百米高，相當于屋頂降低了10倍。由于混合層高度低，上下也不流動，污染物便被死死地悶在了大氣中。在高濕環境配合下造成PM2.5濃度爆發式增長，表現為前所未有的高強度空氣污染。”

　　在1月10日至1月14日的霧霾天氣中，西北沙塵氣溶膠疊加是京津冀區域污染物濃度爆表的重要原因之一。王躍思認為：“雖然混合層中空氣上下不流通，但是因為北方地區處于西風帶中，在幾千米的高空中就有從西北部吹來的風。西北部的沙塵在風的作用下，便會向東南部移動。”

　　沙塵為什么會對霧霾形成影響？

　　王躍思解釋道，在靜穩的天氣中，下沉的沙粒被排放在大氣中的二氧化硫、硫酸鹽、硝酸鹽包裹起來，而外層的排放物又吸收空氣中的水，使得沙塵變胖，就在空氣中可以看見了。沙塵也對霧霾天氣起到了加強的作用。

　　此次霧霾天氣是否與沙塵有關，王躍思正在對采集的樣本進行分析，“從跡象上看，這次霧霾時地面都是潮乎乎的。應該受沙塵的影響不大，因為沙塵是吸水的，如果要是高空中有沙塵就會將空氣中的水汽拔走，空氣就會運動起來，霧霾也會隨之擴散。”

　　外來

　　北京大部分二氧化硫是河北燃煤輸送的

　　市民徐鑠在網上買了5個口罩，在地鐵上時，她仍舊戴著口罩，“總感覺空氣刺鼻，嗆嗓子。”許多人與徐鑠有同樣的感受。

　　王躍思也注意到了這一點，在他們監測的數據中可以看出，一月中旬的霧霾天氣，北京白天均出現了二氧化硫的峰值，達到了60微克/立方米。

　　北京五環內很少燃煤，為什么在中午會出現峰值？王躍思比對數據發現，北京城區白天空氣中二氧化硫出現高值，少部分來自于局地排放，大部分來自于外地輸送。

　　“原因在于，白天對流輸送將高空二氧化硫輸送到地面，造成北京空氣二氧化硫濃度上升。夜間對流終止，二氧化硫形成酸霧，并被其中的氧化劑轉化為硝酸鹽 顆粒。”王躍思認為，白天時混合層高度相對晚上要高，擴散條件也優于夜間。但是二氧化硫濃度卻出現了一天中的峰值，說明二氧化硫是在高處對流下來的。如果 是本地排放，由于燃煤的原因晚上也應該是高值，基于此判斷空氣中大部分的二氧化硫并不是北京排放的。“在常年觀測的結果中發現，在300米的高空中二氧化 硫的濃度總高于地面二氧化硫的濃度。說明大量的二氧化硫是由周邊地區輸送的。本次污染事件突發的一個重要原因，是以河北燃煤排放為主的二氧化硫一夜之間轉 化成了硫酸鹽。”

　　據統計，北京每年燃燒2300萬噸標準煤，天津每年燃燒7000萬噸標準煤，河北省每年燃燒2.7億噸標準煤。

　　二氧化硫在夜晚轉化成硫酸鹽，使得硫酸鹽顆粒數值達到40微克/立方米。超過即將在2016年國家實行的PM2.5一級標準35微克/立方米，“同二 氧化硫一起傳到北京的還包括細粒子、黑炭、揮發性有機物等。而硫酸鹽單項就達到40微克/立方米，就已經使PM2.5超標，所以必須控制燃煤。”

　北京有機物主要來自機動車、餐飲、采暖排放

　　在一月中旬的霧霾天氣中，北京城區典型的機動車排放源一氧化氮在1月12日夜間一度高達310微克/立方米，是平日的4.5倍；機動車和燃煤直接排放的一氧化碳濃度高達12微克/立方米，是平時的8倍；油氣和餐飲直接排放的揮發性有機物增加2倍以上。

　　在數據的變化中，王躍思發現，交通早高峰時，氮氧化物的數值很高，同時形成硝酸鹽顆粒，導致其數值也在攀升。在靜穩高濕的條件下，粒子難以擴散，并且迅速增長，“增長到400納米以上，便從不可見變成了可見的顆粒，形成了‘霾’。”

　　“以此可以判斷，空氣中硝酸鹽的顆粒大部分是由北京的汽車產生的物質轉化的。在一月中旬的霧霾天氣中，硝酸鹽顆粒的指數也達到了40微克/立方米至50微克/立方米，也超過了PM2.5的日均值35微克/立方米的標準線。”

　　王躍思取樣分析后發現，北京機動車為城市PM2.5的最大來源，約為四分之一；其次為燃煤和外來輸送，各占五分之一左右。餐飲近年來有快速上升趨勢， 占到13%。“北京重霧霾污染過程引發于外來燃煤排放的二氧化硫向硫酸鹽的爆發式轉化，而持續污染過程有機物的上升表明北京本地機動車、采暖和餐飲排放。

　　根據對顆粒物PM2.5和PM1化學成分的分析，三種排放相加占到超過50%的比例。京津冀區域應該重點控制工業和燃煤過程，重點在于燃燒過程的脫硫、脫硝和除塵，同時要高度關注柴油車排放和油品質量。

　　未來

　　一地無法獨善其身京津冀必須聯防聯控

　　北京、天津、河北屬同一氣候帶，大氣污染表現出明顯的區域協同特征。

　　“由于經濟模式的巨大差異，三省市主要排放源的差異也很明顯。簡單歸結為北京的汽車，天津的油氣，河北的燃煤。”王躍思分析道，交通擁堵造成機動車怠 速或低速運行時污染物排放量增加5至10倍。河北省是工業重鎮，燃煤產生二氧化硫和粉塵排放。天津石油儲量豐富，與其相關的行業揮發性有機物排放量巨大。 “解決交通擁堵、控制油氣生產中每環節的排放、控制燃煤中脫硫脫硝除塵。如果政策執行得好，污染可以下降一半。”

　　京津冀治理污染不能單靠一地減排。“調控方案并不是一個城市或者一個單位就能獨立完善制定的，徹底解決問題也不能單憑自己的力量。”

　　在王躍思的設想中，京津冀地區的相關負責人由更高級別的領導召集在一起，共同應對大氣污染問題。形成一個組織，并讓科學家在其中起到作用，制定科學可 行的方案。“方案既然確定，就應該嚴格執行。專項資金方式來解決治理污染所需錢的問題。比如對工業企業進行檢查，可以在專業人士的技術指導下進行脫硫脫硝 除塵，讓工廠的排放量削減到一個合理的程度，組織應該對工業企業進行技術支持，也對他們進行相應檢查，如果發現偷排偷放的現象，第一次進行高額罰款，第二 次提高罰款額度，第三次發現便關停企業。讓企業感受到違規的成本很高。歐盟曾經用這樣的方式控制了污染物的排放。”

　　窗外仍舊一片灰色，王躍思站在窗前沉思片刻，說：“北京的空氣已經不僅僅是看不到、摸不著、聞不到的物質了！”