王躍思，中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員，中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)大氣分中心主任、大氣邊界層物理和大氣化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。與這些陌生的詞匯相比，他領(lǐng)銜的一些科學(xué)研究項(xiàng)目如“北京及周邊區(qū)域空氣質(zhì)量保障聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測與預(yù)警”顯得更加通俗一些。

在他看來，北京PM2. 5污染的三分之一來自本地排放，三分之一來自區(qū)域輸送，三分之一來源于污染氣體的轉(zhuǎn)化。因此，“北京若想徹底解決PM2. 5污染，在加強(qiáng)自身污染源治理的同時，要聯(lián)合周邊省市協(xié)同調(diào)控，最后要注意天氣過程導(dǎo)致PM2. 5對區(qū)域灰霾形成的臨界影響條件?！北热?011年歲末北京驚人的霧霾污染事件，就與不利于污染物擴(kuò)散的天氣過程密切相關(guān)。

對于北京周邊各省市共同減排，中國工程院院士郝吉明在接受《望東方周刊》采訪時也強(qiáng)調(diào)：“不僅京津冀地區(qū)需要聯(lián)防聯(lián)動，我認(rèn)為中國整個東部地區(qū)都要實(shí)現(xiàn)聯(lián)防聯(lián)控?！?/p>

NGO組織公共環(huán)境研究中心主任馬軍則認(rèn)為，在保證市民正常生活的前提下，目前北京地區(qū)機(jī)動車減排空間較小而且實(shí)施困難，“如果聯(lián)防聯(lián)控，環(huán)京區(qū)域取得良好的大氣治理效果，那么還能夠給北京機(jī)動車排放讓渡一定的環(huán)境容量?！?/p>

顆粒物的變化

北京奧運(yùn)會過后，王躍思的一個重要工作就是中科院重大項(xiàng)目“京津塘區(qū)域環(huán)境污染調(diào)控技術(shù)與示范”。這一課題在2011年12月底剛剛驗(yàn)收，研究成果全面反映了北京及周邊區(qū)域的環(huán)境污染情況。

通過分布于北京、天津、河北和山東各地的10個觀測點(diǎn)，監(jiān)測到京津冀區(qū)域內(nèi)污染物干濕沉降總量日益增加趨勢。干沉降指大氣污染物在沒有降水的條件下向地表的輸送過程，包括顆粒物干沉降和污染氣體干沉降；濕沉降則指通過雨、雪、霧等形式降落到地面的過程。

作為項(xiàng)目首席技術(shù)專家，王躍思告訴《望東方周刊》，目前京津塘地區(qū)平均每公頃地表每年接受到的降塵量大約是1. 2噸，相當(dāng)于每平方米每月有10克降塵。

這些降塵中包含著大量的污染物質(zhì)，將氣體干沉降計(jì)算在內(nèi)，京津冀區(qū)域平均硫（硫酸鹽和二氧化硫）沉降量為每公頃每年65公斤；氮（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮以及氣態(tài)氮化物）每公頃每年沉降為60公斤；有害重金屬沉降3. 3公斤；另外還有0. 6 公斤致癌物質(zhì)多環(huán)芳烴（16種）沉降。

王躍思表示，這組數(shù)據(jù)說明了整個京津冀區(qū)域大氣污染的嚴(yán)重性，已經(jīng)到達(dá)了非治理不可的地步。

從整體上講，近十多年來京津塘區(qū)域降塵量有所下降，但是污染氣體的干沉降有逐年增加趨勢?！皬臄?shù)據(jù)上看，這個地區(qū)的沙塵減少了，但大氣中的人為有害污染物的沉降增多了?！蓖踯S思表示，這說明京津塘地區(qū)污染人為排放量正在增加。

特別是最近3年的統(tǒng)計(jì)顯示，污染物總體在上升?！案鶕?jù)北京市環(huán)保局公布的數(shù)據(jù)和我們獲得的數(shù)據(jù)，2000年以來北京地區(qū)可吸入顆粒物濃度變化大致可以分為4個階段。 2000至2003年為下降階段，PM10從160下降到每立方米140微克；2003至2006年又從140反彈到160微克；2006至2009年從160下降到110微克；2009年以來，又呈現(xiàn)出上升勢頭?！?/p>

2008年對于北京大氣污染的治理是一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這不僅指大氣能見度，也包括大氣污染物中的有害化學(xué)成分。

王躍思解釋說，顆粒物干沉降主要測定的是粗粒子，即PM100，指空氣動力學(xué)等效直徑在100微米以下粒子的總稱。人們關(guān)注的PM2. 5則是指直徑在2. 5微米以下的細(xì)顆粒物。

在PM2. 5中，0. 4微米到0. 7微米之間的細(xì)粒子對灰霾的“貢獻(xiàn)”最大，“因?yàn)檫@個范圍正好是可見光的波長范圍，兩者相吻合細(xì)粒子就會散射或是吸收可見光，進(jìn)而在視覺上產(chǎn)生霾。”王躍思表示，細(xì)粒子壽命比較長，其中從0. 1微米到1微米的細(xì)粒子壽命最長，可以遠(yuǎn)距離輸送造成整個區(qū)域形成灰霾。

10年來，PM10濃度幾度起伏，但有所下降，而PM2. 5還沒有顯著降低，近年來并有小幅升高。且PM2. 5在PM10中的比例仍在上升，在嚴(yán)重灰霾天，PM2. 5占PM10的比例往往超過70%。

交通排放約占50%

“為什么環(huán)保局報的和公眾視覺有所差異？是因?yàn)楝F(xiàn)在顆粒物的理化特性比起前幾年有了顯著的變化，大氣中細(xì)粒子的數(shù)濃度增加了，但密度變小了?！蓖踯S思解釋說，“公眾視覺大氣能見度下降，主要是與大氣中細(xì)粒子的數(shù)濃度相關(guān)性更強(qiáng)，而與環(huán)保局報告的質(zhì)量濃度相關(guān)性較差；另一個重要原因是，與視覺相關(guān)的光學(xué)等效直徑0. 4至1. 0微米的細(xì)粒子消光性更強(qiáng)，但與質(zhì)量濃度所測定的空氣動力學(xué)等效直徑的細(xì)粒子并不完全吻合。差異就這樣產(chǎn)生了。”

能見度實(shí)際還與顆粒物對光的吸收有關(guān)，特別是黑炭粒子，比如汽車冒出的黑煙對可見光的吸收能力很強(qiáng)。但目前的研究結(jié)果表明這部分對消光的“貢獻(xiàn)”小于10%。北京近年來灰霾天增加的本質(zhì)原因，仍然是細(xì)粒子濃度上升所致。

據(jù)他介紹，直徑10微米到2. 5微米的粗粒子多來源于地面揚(yáng)塵、柴油車和建筑揚(yáng)塵、大的電廠和煉鋼廠等工業(yè)過程。經(jīng)過前奧運(yùn)期的強(qiáng)力治理，這些粗粒子質(zhì)量濃度得到控制，是北京大氣PM10總體下降的直接原因。

粗粒子的有效治理，就可使PM10下降至國家二級標(biāo)準(zhǔn)每立方米150微克以下，而且僅僅依靠政府部門就能實(shí)現(xiàn)。但PM2. 5治理就沒那么簡單了，需要政府部門、企業(yè)和公眾深度參與才有可能實(shí)現(xiàn)，并且必須區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控。

“京津冀區(qū)域灰霾天增加的本質(zhì)原因，是大氣中含碳的輕質(zhì)細(xì)粒子數(shù)濃度大幅度增加所致，其主要來源是人為的化石燃料燃燒過程排放。”王躍思進(jìn)一步解釋，機(jī)動車及相關(guān)產(chǎn)業(yè)過程占PM2. 5來源的大約50%，其中有發(fā)動機(jī)的問題，也有油品的問題。

中國油品含硫量偏高，燃燒過程產(chǎn)生的細(xì)粒子數(shù)濃度巨大，但超級細(xì)小的顆粒物剛剛排放出來時人們看不見它們，由于它們之中含有吸濕性很強(qiáng)的硫酸鹽和硝酸鹽，遇到濕度較大的天氣立即吸收水汽膨脹“變胖”，當(dāng)直徑增長到0. 4微米以上，就能散射太陽光而進(jìn)入公眾視野，就是人們看到的“灰霾”。

“這種超細(xì)粒子，也可稱為納米粒子，是PM2. 5形成的原料之一?！边@些細(xì)小粒子和形成它們的氣態(tài)物質(zhì)的共同特性就是在大氣中飄浮的時間長，傳輸距離遠(yuǎn)，也是PM2. 5治理的最大障礙。

后奧運(yùn)挑戰(zhàn)

“北京奧運(yùn)會后空氣污染反彈是正常的。最近3年的上升在我們預(yù)料之中。但如果說是洪水猛獸、不能反彈，那不實(shí)事求是?！蓖踯S思說，從2000年起至今，北京大氣污染最低的其實(shí)并非2008年，而是2009年，“2008年污染源臨時管控措施的延續(xù)，加上2009年趕上非常好的天氣，所以這一年北京大氣顆粒物污染濃度最低。”

事實(shí)上，2006到2008年上半年北京的大氣污染一直嚴(yán)重。“很多奧運(yùn)場館還在施工，地面都裸露著，揚(yáng)塵比較大，奧運(yùn)會前夕粗粒子占PM10的60%，PM2. 5往往只占到PM10的不到40%。”他坦言，北京奧運(yùn)會的臨時強(qiáng)力措施顯然很難延續(xù)，大氣質(zhì)量出現(xiàn)起伏也屬必然。

除了細(xì)粒子濃度上升速度快，后奧運(yùn)期氮氧化物上升也較快。這一部分污染與汽車數(shù)量增加有相當(dāng)大的關(guān)系。公眾還不太關(guān)注的一種污染物也在快速上升，就是揮發(fā)性有機(jī)物。

“對于它，我們從1995年左右就開始有觀測，2000年到2005年揮發(fā)性有機(jī)物是上升的，此后一直到2009年是下降的，近3年又呈現(xiàn)上升勢頭?！蓖踯S思說，氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物的上升，導(dǎo)致了京津冀區(qū)域臭氧濃度的增加。“臭氧并不是誰排放的，而是在這兩種物質(zhì)的驅(qū)動下，在大氣中光化學(xué)轉(zhuǎn)化生成的。在京津冀區(qū)域，相對比較干凈的城市邊緣地區(qū)臭氧的小時最高濃度，經(jīng)常會超過每立方米200微克。”而國家環(huán)保部最新制定的二級標(biāo)準(zhǔn)為8小時滑動平均最高值不超過每立方米160微克。

PM2. 5的夏季均值分別是每立方米46、59和49微克，這組數(shù)據(jù)的意義在于，京津冀最清潔的地區(qū)尚且如此，城市區(qū)域PM2. 5的濃度或多或少都會高于這些數(shù)值?！斑€是回到那兩個觀點(diǎn)，”王躍思繼續(xù)介紹說，“治理PM2. 5不能急功近利，要制定循序漸進(jìn)的長期目標(biāo)；需要區(qū)域協(xié)同防控，或是步調(diào)一致地控制。”

更為重要的是，監(jiān)測報告認(rèn)為：京津塘區(qū)域污染物人為排放量到達(dá)高位后，存在著嚴(yán)重的區(qū)域內(nèi)城市間相互輸送，“全面污染源減排才有可能控制住目前嚴(yán)重的區(qū)域大氣、水和土壤間嚴(yán)重的復(fù)合污染。”

隨風(fēng)而來的污染

在沙塵減少，污染物增多的情況下，確定這些污染物的來源就顯得相當(dāng)重要。而這又與天氣過程和季節(jié)輪換糾纏在一起。

在整個京津冀區(qū)域，大氣污染表現(xiàn)出明顯的季節(jié)特征，春季沙塵、浮塵嚴(yán)重；夏季光化學(xué)污染多發(fā)；秋季霧霾天氣多；而冬季燃煤取暖污染物排放與汽車尾氣疊加，造成污染超標(biāo)時有發(fā)生。此外，不利于污染物擴(kuò)散的地形，也是京津冀區(qū)域易發(fā)生大氣灰霾污染不可忽視的原因。

總體而言，地處平原區(qū)域的河北、河南以及山東的排放對北京的影響更大一些。而山西在太行山的另一側(cè)，導(dǎo)致在通常情況下來自北京西北部的大氣污染輸送較少。比如，京西靈山監(jiān)測站的污染物濃度就比較低，但西北風(fēng)攜帶的高濃度硫酸鹽仍然表明這些區(qū)域存在著大量的煤燃燒，并且二氧化硫排放依然嚴(yán)重。

中國工程院院士、區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控規(guī)劃編制總體組顧問郝吉明則向本刊記者表示，夏天大氣氧化性較強(qiáng)，二氧化硫排放容易轉(zhuǎn)化成硫酸鹽，而氮氧化物則容易轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，“這個轉(zhuǎn)化需要時間和空間，在偏南風(fēng)的天氣形勢下一路往北，山東、山西的污染源很容易就會轉(zhuǎn)移到北京?！?郝吉明說，秋冬季節(jié)隨著風(fēng)向轉(zhuǎn)變?yōu)槠憋L(fēng)，山東的污染源對北京影響減小，而是轉(zhuǎn)向南方，對上海等城市產(chǎn)生更大影響。

王躍思認(rèn)為，PM2. 5細(xì)顆粒物較粗粒子更容易傳輸，并在傳輸過程中不斷變化和聚集。僅這些從西北地區(qū)長距離輸送而來的顆粒物，其中硫酸鹽等水溶性無機(jī)鹽的濃度往往就可超過立方米35微克。他說，這個數(shù)字正是國家環(huán)保部設(shè)立的2016年P(guān)M2. 5調(diào)控的年度目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)的難度可想而知。

20%與50%

持有同樣觀點(diǎn)的還包括環(huán)保NGO公共環(huán)境研究中心主任馬軍。

他說，PM2. 5這種細(xì)顆粒物能在空氣中存在十幾天的時間，而且傳播速度很快，“從新疆、內(nèi)蒙古到北京只需要一兩天時間就到了。雖然北京市的工業(yè)都陸續(xù)外遷到河北唐山以及北京周邊省份，但距離北京并不遠(yuǎn)”。

根據(jù)公共環(huán)境研究中心等NGO近日發(fā)布的《中國大氣污染定位報告》報告，山東、河北、江蘇、山西、內(nèi)蒙古是廢氣排放大戶最為集中省區(qū)。除江蘇外，均為環(huán)京省區(qū)。

這份報告對環(huán)境主管部門確認(rèn)的4400余家最大排放企業(yè)進(jìn)行了定位，從而得出上述結(jié)論。

同時，根據(jù)《中國環(huán)境狀況公報》、《中國環(huán)境質(zhì)量報告》等材料的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，在全國范圍內(nèi)，工業(yè)排放在二氧化硫、煙塵、氮氧化合物中的比例都超過75%，高于居民生活、交通、農(nóng)業(yè)排放的總和。

2007年8月17日至20日“好運(yùn)北京測試賽”實(shí)施機(jī)動車單雙號限行措施期間，氮氧化物、一氧化碳和可吸入顆粒物濃度平均下降15%至20%。

據(jù)北京市環(huán)保局統(tǒng)計(jì)，在奧運(yùn)會和殘奧會舉辦的2008年8月、9月，北京市大氣環(huán)境中各主要污染物濃度平均下降45%，奧運(yùn)會期間下降50%。

根據(jù)中國科學(xué)院大氣物理研究所京津冀區(qū)域聯(lián)網(wǎng)觀測研究結(jié)果，北京大氣污染緩解的背景是，整個華北區(qū)域內(nèi)污染物水平較2007年同期下降了15%到20%。涿州、廊坊、香河和燕郊等地下降了40%到45%，石家莊、禹城、秦皇島等離北京相對較遠(yuǎn)的地方也達(dá)到15%到20%。

由此可見，北京周邊的天津、河北、山西、內(nèi)蒙古、山東等5省區(qū)，停、限工業(yè)排放及燃煤污染對于北京大氣治理的重要性，至少與當(dāng)時嚴(yán)厲的北京本市機(jī)動車單雙號限行相當(dāng)。

王躍思說，根據(jù)監(jiān)測，2008年奧運(yùn)會后北京及周邊地區(qū)污染物反彈的速度和與北京的距離成正比，“離北京越近反彈的速度越慢，離北京越遠(yuǎn)反彈的速度越快?！?/p>

馬軍則表示，灰霾并非北京獨(dú)有，環(huán)京的天津、河北、山西乃至遼寧、山東等地都面臨灰霾的影響，“這是個區(qū)域性的問題。雖然工業(yè)企業(yè)外遷，但周邊工業(yè)規(guī)模還在擴(kuò)大，如果這樣下去，最終形成區(qū)域性的污染，誰都沒辦法逃過?！?/p>

同一個世界

“我認(rèn)為要想達(dá)到環(huán)保部2016年將出臺的控制目標(biāo)，至少需要10年，可能要20年。比如日均值從每立方米75微克到50微克用10年時間，再從每立方米50微克到35微克，沒有10年也不行，越往下越難?！蓖踯S思說，因?yàn)橹袊?，特別是北京周邊范圍有一個全世界都沒有的現(xiàn)象，就是其人口密度及總量在歷史上從未出現(xiàn)過，在世界其他地區(qū)也少見。

如此強(qiáng)烈的人類活動，中心城區(qū)過于強(qiáng)大的社會功能，使大氣污染控制的不確定性很大，這使政府部門必須要有足夠的心理準(zhǔn)備并對各個環(huán)節(jié)都高度重視。

不過，王躍思認(rèn)為公眾不用過于驚慌，但要高度關(guān)注，本著同舟共濟(jì)的精神和科學(xué)的態(tài)度積極參與，才能共同度過目前的空氣污染難關(guān)。

郝吉明也強(qiáng)調(diào)，“在污染最嚴(yán)重的時候，整個區(qū)域的天氣形勢基本相同，大家是一個共同體，在同一個大氣環(huán)境條件下。周邊對北京、北京對周邊是互相影響的。比如京津冀這個區(qū)域，如果穩(wěn)定的天氣條件持續(xù)3到5天，那么整體環(huán)境容量就不達(dá)標(biāo)了?！?/p>

在馬軍看來，對于北京這樣的大城市而言，交通減排的空間已經(jīng)非常有限，特別是經(jīng)過三四年來的持續(xù)強(qiáng)化，“這涉及到數(shù)以百萬計(jì)的分散的污染源，中間摻雜著交通體系、城市規(guī)劃、司機(jī)駕駛習(xí)慣等等復(fù)雜因素?！毕鄬Χ?，工業(yè)排放的控制更為容易一些，“因?yàn)楣I(yè)排放的數(shù)量是有限的，排放源頭是固定而清

晰的，控制好工業(yè)源頭，還能給機(jī)動車等排放讓渡出一定環(huán)境容量空間。

事實(shí)上，即使交通減排也并非北京可以獨(dú)立承擔(dān)解決?！斑@部分污染氣體和小粒子不僅北京自己排放，周邊區(qū)域也有大量排放，”王躍思說，“調(diào)控方案并不是一個城市或者一個單位就能獨(dú)立完善制定的，徹底解決問題也不能單憑自己的力量。”

郝吉明特別談到，規(guī)模巨大的河北省鋼鐵產(chǎn)業(yè)如何調(diào)整是個難題。他認(rèn)為，環(huán)北京地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍過多依賴重化工，也是個不容易解決的問題，“在全國許多重點(diǎn)城市無法達(dá)到PM2. 5 標(biāo)準(zhǔn)的情況下，北京如何獨(dú)善其身？”

（本文相關(guān)科學(xué)問題得到中科院大氣物理研究所王躍思研究員及其團(tuán)隊(duì)潘月鵬、劉子銳、吉東生等三位博士的支持，特此表示感謝）

干沉降污染物的主要來源：

硫沉降主要來源于電廠、工業(yè)和居民取暖時燃煤排放的二氧化硫及其轉(zhuǎn)化的硫酸鹽，氮沉降則主要來自機(jī)動車尾氣排放的氮氧化物和農(nóng)業(yè)過量化肥施用及其養(yǎng)殖業(yè)排放的氨氣，汽車尾氣、工業(yè)脫硝過程和垃圾堆放也可能排放大量的氨氣，排放源分類定量化的數(shù)據(jù)則需要進(jìn)一步的觀測研究；大氣中有害重金屬則主要來源于整個京津冀區(qū)域黑色金屬冶煉和燃煤；多環(huán)芳烴則來源于煤、重油和生物質(zhì)燃燒過程，尤其冬季取暖期間，京津冀大氣中PM2.5中多環(huán)芳烴的富集量高于其他季節(jié)2至3倍。

超細(xì)的納米粒子則可以通過大氣光化學(xué)轉(zhuǎn)化形成，燃煤排放的二氧化硫、機(jī)動車排放的氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)氣體（主要來源于汽油揮發(fā)、石油化工和溶劑揮發(fā)等）在大氣中經(jīng)光氧化即可形成這種納米粒子。

年京津塘地區(qū)大氣顆粒物的變化：

整個京津塘區(qū)域的PM10在下降，但PM2.5一直處于高位，原因是PM2.5在PM10中的比例大幅度上升。比如，2000年前后，PM10濃度為每立方米160微克，此時PM2.5僅占其中的45%，推算其質(zhì)量濃度為每立方米72微克；2010年前后，PM10年均值下降到每立方米120微克，但此時PM2.5在PM10中的比例已經(jīng)上升到60%，推算出來PM2.5仍然是每立方米72微克，與實(shí)測的PM2.5數(shù)據(jù)基本吻合。

京津塘地區(qū)臭氧監(jiān)測情況：

在城市地面，由于汽車排放的一氧化氮消耗臭氧，所以檢測數(shù)據(jù)看起來大多情況下臭氧不會超標(biāo)。但在中國科學(xué)院華北區(qū)域大氣本底站——河北興隆觀測站，觀測到的結(jié)果令人十分擔(dān)憂。

2009、2010和2011年每年夏季（6-8月）臭氧小時最高濃度平均值分別為立方米172、196和203微克，均接近或超過國家現(xiàn)行臭氧二級標(biāo)準(zhǔn)。若以8小時滑動平均值立方米160微克，2009、2010和2011年每年夏季（6-8月）臭氧8小時滑動平均最高值分別為立方米159、174和192微克，超標(biāo)將更加嚴(yán)重。

地理位置對北京環(huán)境的重要影響：

北京西北東三面環(huán)山，都是海拔1000米左右的高山，污染物容易積存在山前平原，一般規(guī)律是3至4天才有一個清除污染的天氣過程，比如下雨或是刮風(fēng)。如果遇到持續(xù)微弱的偏南風(fēng)遠(yuǎn)程輸送，局地排放的污染物就聚集在山凹里，使北京地區(qū)大氣污染迅速積累升高；加之隨風(fēng)而來的西南方向和東南方向的污染都比較嚴(yán)重，導(dǎo)致北京受偏南風(fēng)影響時空氣質(zhì)量就明顯惡化。

王躍思研究員舉例說，京津冀所處的緯度帶（北緯30-50度）其實(shí)是北半球的一個污染帶，包含有東京、倫敦、巴黎、柏林、舊金山和洛杉磯等世界重要城市，“歷史上這些地區(qū)都發(fā)生過嚴(yán)重的大氣污染。現(xiàn)在這一緯度帶上的發(fā)達(dá)國家日本、歐洲和美國的大氣環(huán)境都很好，是因?yàn)樗麄兌歼M(jìn)行了長期的治理，多數(shù)城市治理了幾十年才有現(xiàn)在的結(jié)果”。

再比如，夏秋季節(jié)偏南風(fēng)在深入到華北后，又沒帶來明顯的降水，也會造成嚴(yán)重的顆粒物污染事件，“偏南風(fēng)沒有帶來降水，但攜帶的水汽使細(xì)粒子吸濕變‘胖’造成可見光散射，大氣能見度就會急速下降?！?/p>

（本刊記者葛江濤采訪整理）