霾的成因及治理措施

□李 林，李 斌，劉惠青，常文英

( 1.山西廣播電視大學，山西 太原 030027; 2.山煤集團山西鋪龍灣煤業有限公司，山西 左云 037104)

霾的成因及治理措施

□李 林1，李 斌2，劉惠青1，常文英1

( 1.山西廣播電視大學，山西太原030027; 2.山煤集團山西鋪龍灣煤業有限公司，山西左云037104)

近年來，我國多次爆發大面積的霾事件。究其原因，霾的發生與加劇主要與大量的PM2.5的排放有關，氣態污染物如SO2、NOX等也具有很大貢獻。此外，不利的氣候變化也促進或影響霾天氣的發生。通過對霾成因的分析，提出一些針對性較強的措施，首先合理規劃工業布局，充分利用清潔能源，加強民眾的環境教育，制定嚴格的排放標準和禁排舉措，從而提高防霾治霾的有效性。

霾；成因；PM2.5；治霾措施

近年來，我國大部分地區在秋冬季節多頻次爆發大面積的霾事件，而且霾發生的次數大有持續增長的態勢，這已引起社會各界的廣泛關注。2013年1月，我國發生四次大面積霾天氣，影響到全國30個城市[1]，2014年11-12月和2015年1月，共發生11次大范圍、持續性霾過程。SONG等[2]調查了1961-2012年我國664個氣象局霾天氣的數據，結果顯示我國東部霾發生的天數要遠遠多于西部，其中中東部大部分地區霾發生的年均天數為5-30 d，甚至超過30 d，而且霾發生的天數每十年以1.7 d的趨勢增長。根據2016年中國環境公報報告，全國338個城市全年共發生重度污染2464天次，嚴重污染784天次，其中以PM2.5為首要污染物的天數占重度污染天數及以上的80.3%。國家環保部的遙感監測數據可見，2016年12月20日我國中東部地區出現面積達188萬km2的灰霾，其中，重霾面積達92萬km2，占灰霾面積比例的49%。當日全國空氣質量日均值達到重度及以上污染的城市達90個，僅京津冀及周邊地區就有54個，超過總數一半之多。霾事件持續時間之長、污染程度之強、影響范圍之大，不僅改變了地球的輻射平衡，破壞了森林和莊稼，污染了河流湖泊[3]， 而且還給城市居民的出行以及身心健康帶來嚴重影響。

一、霾的嚴格定義

根據氣象標準-霾的觀測和預報等級(QX/T113-2010)的定義，霾(或稱灰霾，Haze)是一種可產生視程障礙的天氣現象，具體來說是指大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10.0 km的空氣普遍渾濁的現象[4]。這些干塵粒主要為塵粒、煙粒和鹽粒等，其集合體構成了霾[5]。在實際生活中霧常和霾同時出現， 稱為霧霾天氣或事件。其實，從氣象學的角度辨析，霧和霾分屬于不同的概念和現象。霧(Fog)是大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能見度小于1.0 km的天氣現象[6]。霧僅僅造成視程障礙，不會對人體產生毒害。因此，本文僅對霾及其成因、危害及治理措施作一綜述。

二、霾的成因

(一)霾與PM2.5的關系

大量研究表明，我國霾天氣的產生和惡化與PM2.5有著密不可分的關聯。劉俊儀等[7]研究指出大量的PM2.5的產生會引發并加劇霾天氣，而霾天氣的形成又導致PM2.5的聚集。PM2.5和PM1分別指的是空氣動力學直徑小于2.5 μm和1 μm的顆粒物，其中PM1的質量濃度約占PM2.5的60%[3]。霾天氣最直觀的特征是大氣能見度下降，其主要原因是空氣中的PM2.5通過散射和吸收對光線產生了消光作用，從而阻止了空氣的透明度。顆粒物的消光作用與顆粒物的粒徑、形態等密切相關。比如PM2.5中直徑在0.4-1 μm之間的顆粒具有最強的消光作用(可見光的波長在0.4～0.7 μm之間)[3]。由此判識霾發生的依據之一是PM2.5的質量濃度超過75 μg/m3或PM1的質量濃度超過65 μg/m3[4]。霾的形成還與PM2.5的數量濃度有關。所謂數量濃度是指單位體積空氣中所含顆粒物的數量個數。PM2.5的數量濃度越大，表明越多的PM2.5參與了可見光的散射或折射作用。比如，當PM2.5的數量濃度達3500 cm-3就會出現輕霾，當PM2.5的數量濃度超過15,000 cm-3時大氣能見度急劇下降從而導致大面積地區霾污染[3]。

(二)霾與NOx、SO2等氣態污染物的關系

氣態污染物如NOx、SO2等對霾的形成或加劇也作出了貢獻。方寧杰等[8]指出SO2或NOX這些氣態污染物被吸附在具有較大的比表面積的超細顆粒物上，并與其表面的活性基發生反應，生成粒徑約為1μm的消光性極強的粒子，從而引發霾現象，這一現象稱之為“顆粒物的熟化”[3]。通過熟化過程，氣態污染物在大氣中的分布狀況不僅發生改變，而且顆粒物本身的理化性質和化學成分也發生了變化。例如，超細顆粒物CaCO3本身的消光能力很弱，但與酸性氣體SO2和NOx反應后生成的CaSO4和Ca(NO3)2顆粒具有很強的吸濕性，從而成長為具有較強消光作用的致霾顆粒[3]。鐘史明[9]認為人為排放的NOx、SO2等被大氣氧化劑(如O3)氧化生成的二次PM2.5是嚴重霾天氣的主兇，并通過分析2013年北京大學氣象站的監測數據佐證了上述結論?？梢?，無論是何種氣態污染物，都是以初級粒子為載體，通過異質反應生成次級粒子(即二次PM2.5)，從而達到致霾目的。

綜上，由于顆粒態或氣態大氣污染物的理化性質較復雜、時空分布較廣泛，致霾因子或影響因素又較多，因此，霾的形成機理還需要進一步科學論證。

(三)霾與氣候條件的關系

不利的氣候條件會促使或加重霾天氣的發生。換句話說，污染是導致霾的主因，而不利氣象條件是霾發生的誘因或外因。SONG等[2]收集了1961-2012年664個氣象站有關霾發生的天數、降水天數、平均風速天數和強風天數、微風天數等數據，通過分析其相關性后指出均風和強風天數下降而微風的天數增加，會導致污染物擴散能力下降，從而使霾發生的頻次更多。王詠梅等[10]認為1961-2013年期間山西省的各個城市的霾和煙幕出現天數較多的原因除主要與人類活動排放的大氣污染物數量增加以外，還與該時間段厄爾尼諾事件的發生以及冬季氣溫偏高具有較好的相關關系。Zhang等[11]認為大氣能見度與風速成正比，與相對濕度和主要污染物量成反比。Zhuang等[3]則分析了氣象條件影響霾的原因，他認為環境因素會影響氣態污染物與塵顆粒之間的異質反應。

三、霾治理措施的建議

(一)調整能源結構，大力發展和利用清潔能源

我國是一個多煤、貧油、少氣的國家，資源分布很不均衡，能源結構主要以煤炭為主。一次生成的PM2.5主要來自煤炭等石化能源的燃燒，因此，調整能源結構、增強化石能源的清潔利用效率尤為重要。同時促進清潔能源比如天然氣、太陽能和風能的充分利用對于減少來自化石燃料的大氣污染更是有效的途徑。

(二)加強實驗和技術力量，強化監測體系建設

目前，我國的空氣質量標準(GB3095-2012)中PM2.5的年均和小時限值分別為35 μg/m3、75 μg/m3，而世界衛生組織發布了PM2.5的長期濃度控制在10 μg/m3，短期濃度控制為25 μg/m3的指導數值[3]。這對于我國各地要想滿足世界衛生組織發布的指導值仍是一個巨大的挑戰。一方面，要切實加強監測技術的發展，完善監測體系的建設。另一方面，由于霾污染隨著地區和功能區不同所呈現的毒性也不同，應從多方面入手進行PM2.5源解析以及污染暴露與人體健康之間關系的科學研究，從而提出合理的預防污染的措施或建議。

(三)加強公民的環境教育，制定嚴格的禁排措施

逐步使環境教育制度化。[12]通過媒體的宣傳，對管理者和公民進行思想教育和疏導，使他們認識到霾的危害及治霾的緊迫性，認識到治霾人人有責，使大家都擔負起社會責任，從“我”做起，選擇綠色出行方式，少開一天車，減少汽車尾氣排放。同時，政府通過修訂《環境空氣質量標準》和《霾預警信號標準》，出臺和全面落實《大氣污染防治行動計劃》([2013]37號文)(簡稱《大氣十條》)等方式加強了防霾治霾的法律建設，根據空氣重污染應急預案，制定嚴格的強制性禁排措施。一旦出現重污染天氣，當地重點排污單位必須減產來減少排污，黨政機關和企事業單位帶頭停駛公務用車，限制公車和私家車的出行等。此外，各級政府還加大了污染治理投入力度，從2010年起全國大氣污染治理資金逐年提升，到2014年，年投入資金約為337.5億元，同比增長14.99%[5]。

總之，霾事件已引起了政府和各級部門以及社會各界的高度關注。2017年1月中國生態文明研究與促進會將“各方采取有力措施應對長時間、大范圍霧霾問題”發布為“2016年度中國生態文明建設十件大事”之一，以此推動霾的綜合治理。事實是通過多方努力，我國在大氣污染治理方面已經取得一定的成效。但即便如此，我國大氣質量依然面臨嚴峻的形勢，根據多年環境質量狀況公報顯示，我國區域PM10及PM2.5污染負荷仍然很高，特別是北方冬季重污染問題依然十分突出，因此，防霾治霾仍任重而道遠。

[1]KAI L, YU Q, XUE H G, et al. The Impact of Haze Weather on Health: A view to future [J]. Biomed Environ Sci, 2013(12): 945-946.

[2]SONG L-C, RONG G, YING L, et al. Analysis of China’s Haze Days in the Winter Half-Year and the Climatic Background during 1961-2012 [J]. Advances in Climate Change Research, 2014(1): 1-6.

[3]ZHUANG X, WANG Y, HE H, et al. Haze insights and mitigation in China: An overview [J]. Journal of Environmental Sciences, 2014(1): 2-12.

[4]中國氣象局. 霾的觀測和預報等級-氣象行業標準(QX/T113-2010). 2010.

[5]高穎, 高閩敏, 李智等. 中國霧霾治理的研究及思考 [J]. 自然科學, 2016(4): 287-288.

[6]王潤清. 霧霾天氣氣象學定義及預防措施 [J]. 現代農業科技, 2012(7): 4.

[7]劉俊儀, 呂墨鈺, 王海陽等. 大氣中細顆粒物對人類健康的影響 [J]. 山東化工, 2016(23): 170-173.

[8]方寧杰, 郭家秀, 尹華強. 顆粒物與霧霾的形成及防治措施 [J]. 四川化工, 2015(1): 49-52.

[9]鐘史明. 認知PM2.5與治理霧霾 [J]. 區域供熱, 2015(6): 69-72.

[10]王詠梅, 武捷, 褚紅瑞. 1961年-2012年山西霧霾的時空變化特征及成因分析 [J]. 山西氣象, 2013(4): 23-30.

[11]ZHANG F, XU L, CHEN J, et al. Chemical characteristics of PM2.5 during haze episodes in the urban of Fuzhou, China [J]. Particuology, 2013(3): 264-272.

[12]李志龍.低碳經濟視野下政府(環境)管理的完善[J].山西廣播電視大學學報，2010(4)：70-75.

FormationofHazeandItsPreventionMeasures

LiLin1,LiBin2,LiuHuiqing1,ChangWenying1
(1.ShanxiTVUniversity,Taiyuan,Shanxi, 030027; 2.ShanxiPulongwanCoalIndustryCO.Ltd,Zuoyun,Shanxi, 037104)

In recent years, a large number of haze events have occurred in china. The reason why haze has occurred and aggravated is mainly related to the amount of PM2.5emissions, and gaseous pollutants, such as SO2, NOX, have also great contribution to the occurrence of haze. In addition, unfavorable climate change has promoted or affected the occurrence of haze weather. Some targeted measures of the prevention and control of the haze, including reasonable industrial layout, the full use of clean energy, people's ideological education, strict emission standard and the row measures, have been proposed in order to improve the effectiveness of the haze prevention and control.

haze; cause; PM2.5; measures of tackling haze

2017—09—04

李 林(1970—)，女，山西懷仁人，山西廣播電視大學，講師，博士；李 斌(1979—)，男，山西懷仁人， 山煤集團山西鋪龍灣煤業有限公司，助理政工師；劉惠青(1965—)，女，山西臨汾人，山西廣播電視大學，副教授，碩士；常文英(1971—)，女，山西晉城人，山西廣播電視大學，講師。

X51

B

1008—8350(2017)04—0097—03

本文責編：董 娜