跨學科集成研究霧霾成因

文 殷培紅

跨學科集成研究霧霾成因

文 殷培紅

希望能夠進一步全面深入研究北京重污染天氣形成的原因，并需要開放研究成果和必要的基礎數據，讓各類相關學科的外部專家和公眾評判，幫助北京市政府和北京市環保局進一步完善問題識別的結論。

北京市政府及有關部門、社會各界在治理京津冀大氣環境以及應對重污染天氣的過程中，以壯士斷腕的決心，周密部署，依法依規，重資投入，采取了大量有益的治理和預防措施，取得了較好的效果。但是由于大氣環境的復雜性，首都空氣質量的高度政治敏感性以及廣大人民群眾日益提高的環境需求，北京大氣環境治理及重污染天氣應對工作還任重道遠。為此，結合當前科研和社會輿論中普遍熱議的兩個問題，即重污染天氣形成的主要原因，究竟如何調整能源消費結構，提出如下建議。

集成研究

建議加強跨學科集成研究，進一步全面深入研究北京重污染天氣形成的原因，為采取精準應對措施，降低應對的經濟社會成本和科學決策提供可靠依據。

北京重污染天氣形成的原因復雜多樣，人為與自然原因交織，大氣的流動性、人為排放及高密度城市群的環境特點及其與天氣氣候系統之間復雜的耦合關系，極大地增大了準確分析重污染天氣形成原因的難度，因此，特別需要開展綜合、系統、跨學科的聯合攻關研究。如果對重污染天氣形成的主要影響因素沒有準確識別，漏掉重要影響因素而導致治理和應對決策戰略方向不正確，將使政府和社會的巨大治理投入效果大打折扣，難以有效實現改善大氣環境質量、保障人體健康的良好愿景。尤其是在目前覆蓋所有重要污染源（包含重要生活源，如城市集中供熱的燃油氣鍋爐等）的多污染物大氣環境在線監測數據不夠完善、城市污染排放清單尚未建立，氣象數據與相關污染物濃度在線監測數據時空匹配性不足的數據基礎上，得出的有關重污染天氣形成主要影響因素的結論，存在較大的不確定性，且與不同學科背景的專家以及公眾直覺判斷有所不同，引發各種質疑。從通報稿中提供的源解析研究團隊成員單位的不完全信息看，參與單位的學科代表性有所不足，因此，希望能夠進一步全面深入研究北京重污染天氣形成的原因，并需要開放研究成果和必要的基礎數據，讓各類相關學科的外部專家和公眾評判，幫助北京市政府和北京市環保局進一步完善問題識別的結論。

三點因素欠考慮

目前，針對大氣重度污染的成因，比較重要且需要補充考慮的因素和信息有如下三個方面。

首先，需要更多的關注重污染天氣，主要是霧霾形成的天氣和氣候因素。因為，物質來源和氣象條件是霧霾形成的兩大不可或缺的因素，特別是以PM2.5為主要特征的重污染天氣形成，源解析的技術路徑不能僅僅從主要污染源的排放端以及大氣輸送通道等角度進行源解析，而且還應該同時考慮天氣和氣候因素。重污染天氣，尤其是霧霾天氣的形成，除了與污染物濃度有關以外，空氣濕度是一個重要因素，通常霧霾天氣形成的濕度要在70%以上。北京冬季正常天氣氣候條件下，平均相對濕度通常在30%至40%左右或以下。而2015年冬季，主要是11到12月，特別是重污染天氣發生時期，很多情況下相對濕度都在80%以上甚至是90%以上。這種濕度明顯異常，除了與近期是強厄爾尼諾年有關以外，不排除更多的人為原因，例如與北京大量使用天然氣采暖，天然氣燃燒排放大量水蒸氣有關。根據測算，每立方米天然氣燃燒會排放兩倍體積的水蒸汽，并且因為燃燒溫度高所產生的氮氧化物含量有時會比燃煤還高。按照我國年天然氣燃燒產生的水蒸氣量超過3200億立方米，相對于向大氣排放水汽接近3億噸。再加上設計標準問題，北京很多燃氣鍋爐排放煙囪普遍低于燃煤排放煙囪，在靜穩天氣條件下，大量水汽懸浮于低空大氣中，極大地增加了空氣中的水汽含量，增高了霧霾發生的概率。

第二，天然氣究竟是不是清潔能源。雖然眾所周知天然氣的主要成分是甲烷等烷類物質，但通常都會含有10%左右或更多的其他雜質，一般有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣和少量一氧化碳及微量的稀有氣體，如氦和氬等。根據國家強制性標準（GB17820-2012《天然氣》）計算，有些天然氣硫含量甚至比國四油品還高。三類天然氣排放的總硫和硫化氫排放標準均為350mg/m3，一類天然氣則分別為60mg/m3和6mg/m3。為此，國外利用天然氣會根據其中有機硫化物和硫化氫等酸類雜質含量，要求利用天然氣時必須先去除，而我國則沒有這些規定，燃氣鍋爐更沒有要求安裝在線監測設備，這導致一些以天然氣為主要能源的城市，無法獲得準確污染源排放濃度數據。

第三，北京燃煤（包括散煤）究竟是否應作為治理大氣環境的重點，而繼續降低其使用比例，是否需要考慮能源供應安全因素。北京的能源消費結構自2012年開始，煤炭在北京的能源消費總量中的比例就已經不到30%了，近些年進一步下降到百分之十幾。因此，可以基本判斷，即使包括城市熱力環流（郊區向市區輸送）因素，燃煤不應是造成北京，特別是主城區重污染天氣的主要原因。此外，目前北京能源消費結構單一化日趨明顯，油氣對外依賴程度已經大大超過國際公認的能源安全警戒線。此外，根據國際能源組織IEA幾年前就發布的三大化石能源耗竭期限的預測，煤炭耗竭時間最長是150年，而天然氣耗竭時間最短不到50年。為此，國際能源組織及主要發達國家都在加強煤炭資源的戰略儲備和清潔利用技術研發，我國煤炭清潔技術也有不少相對成熟的技術儲備，但因種種原因而得不到很好的應用轉化。在此特別提醒，2000多萬人口的北京將能源供給維系在這樣一種能源上，是否合適，需要國家和政府進一步論證做出明智選擇。

作者系民盟北京市委生態環境與城市建設專業委員會副主任、環保部環境與經濟政策研究中心法規體制研究部副主任

責任編輯 郭隆