郭慶元，丁治英

(西安市氣象局氣象臺(tái)，陜西西安 710016)

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試論霧霾產(chǎn)生的原因及防治對(duì)策
——以西安市為例

郭慶元，丁治英

(西安市氣象局氣象臺(tái)，陜西西安 710016)

摘要[目的]探討霧霾產(chǎn)生的原因，并提出針對(duì)性防治對(duì)策。[方法]通過閱讀與霧霾有關(guān)的文獻(xiàn)資料，掌握國(guó)內(nèi)霧霾產(chǎn)生的原因及防治對(duì)策的研究現(xiàn)狀，同時(shí)，查閱西安市氣象局霧霾統(tǒng)計(jì)資料，淺析西安市近年來霧霾的發(fā)生情況和產(chǎn)生原因，最后從氣象工作者的角度對(duì)如何防治霧霾進(jìn)行探討。[結(jié)果]西安市霧霾產(chǎn)生的原因有地形因素、氣象因素、車輛因素、城市因素、煤炭發(fā)電；要防治霧霾天氣，需要充分利用區(qū)域空氣污染氣象模式預(yù)報(bào)來提高服務(wù)的內(nèi)涵和質(zhì)量、提前給政府決策部門提供服務(wù)材料和合理的建議、為相關(guān)主責(zé)部門提供針對(duì)性服務(wù)、加速新產(chǎn)品的研發(fā)以及提供各種優(yōu)化服務(wù)應(yīng)對(duì)措施。[結(jié)論]要想防治霧霾天氣，首先需要從霧霾產(chǎn)生的原因入手，采取有效應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞霧霾；原因；防治對(duì)策

近年來，隨著我國(guó)空氣質(zhì)量的不斷惡化，空氣污染已經(jīng)成為絕大部分城市關(guān)注的重大環(huán)境問題之一。特別是在工業(yè)化時(shí)代背景下，一些大城市相繼發(fā)生空氣污染事件，給人們的生活和生產(chǎn)帶來巨大影響。霧霾主要是由空氣中的大量微小塵粒、鹽?；驘熈５葮?gòu)成，引起空氣渾濁，導(dǎo)致水平能見度<10 km的一類天氣現(xiàn)象，通常情況下霾的顏色為乳白色或黃色。霧霾作為空氣污染的一種嚴(yán)重狀態(tài)，嚴(yán)重危害人體健康，容易引發(fā)各類心臟、肺以及呼吸道等疾病，降低人體免疫力，因此研究霧霾產(chǎn)生的原因以及防治對(duì)策具有重大意義。許多專家學(xué)者對(duì)不同地區(qū)的霧霾進(jìn)行了研究，并取得了一些成果[1-5]，如潘本鋒等[1]研究表明霧霾天氣是由氣象要素和環(huán)境要素共同作用形成的；郭麗君等[4]分析指出霧霾天氣過程發(fā)生在高壓天氣系統(tǒng)和靜風(fēng)條件下，暖平流和輻射降溫形成的穩(wěn)定逆溫邊界層結(jié)構(gòu)有利于污染氣溶膠的積累和霧霾的形成和發(fā)展。筆者以西安市為例，對(duì)西安市霧霾產(chǎn)生的原因進(jìn)行了探討，并提出了針對(duì)性防治對(duì)策。

1西安市霧霾現(xiàn)狀分析

根據(jù)相關(guān)資料顯示，1979年西安市PM2.5年平均濃度值較高，其主要原因是當(dāng)時(shí)人們生活和工業(yè)生產(chǎn)主要使用煤，引起空氣中的細(xì)顆粒物含量也增多；1981年國(guó)家在針對(duì)環(huán)境保護(hù)方面建立了相關(guān)法律后，西安市PM2.5年平均濃度值有了很大幅度下降，但在1997年后，由于西安市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，其PM2.5平均濃度值呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，截止到2013年底，西安市PM2.5指數(shù)創(chuàng)造歷史新高，特別是在12月18日，西安市霧霾持續(xù)上升，甚至突破500 μg，指數(shù)居于全國(guó)污染嚴(yán)重城市排行首位。由此可以看出，西安市PM2.5年平均濃度值的增加或減少與城市發(fā)展息息相關(guān)[6]。由于城市的發(fā)展會(huì)導(dǎo)致建設(shè)用地面積增加，一些新開工的工程項(xiàng)目會(huì)導(dǎo)致空氣污染越來越嚴(yán)重，另外，大規(guī)模的城中村拆遷改造以及城市建設(shè)等均會(huì)增加大氣中顆粒濃度的含量，因而對(duì)西安市的空氣質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

2西安霧霾產(chǎn)生的原因分析

2.1地形因素西安市位于關(guān)中盆地的中央，南面分布有秦嶺，北面有黃土高坡，西面有秦嶺和黃土高坡的結(jié)合，東邊受太行山脈影響。正是這種特殊的地理環(huán)境，導(dǎo)致關(guān)中地區(qū)的霧霾無法排除。因此要實(shí)現(xiàn)自然除霾，必然需要依靠風(fēng)力。但根據(jù)氣象數(shù)據(jù)顯示，2000年以來關(guān)中地區(qū)風(fēng)速呈現(xiàn)明顯減弱的趨勢(shì)，如在2000年西安市平均風(fēng)速可達(dá)1.0 m/s，與20世紀(jì)八九十年代相比，減少了0.2～0.3 m/s，進(jìn)而不利于污染物的擴(kuò)散。另外，霧霾主要發(fā)生在冬季，這主要是因?yàn)槲靼彩惺芮貛X山脈對(duì)冷空氣產(chǎn)生的阻擋作用，在關(guān)中盆地形成了冷湖效應(yīng)，且在阻擋作用下還會(huì)在關(guān)中靠近地面的位置產(chǎn)生逆溫層，進(jìn)一步阻止了大氣污染物向水平方向和垂直方向擴(kuò)散，除非有冷空氣來襲，才會(huì)帶來風(fēng)，而由于冬季空氣流動(dòng)性較弱，再加上風(fēng)和雨雪少，因此容易出現(xiàn)霧霾天氣[7]。

2.2氣象因素在每年的冬季，在西安市大約與地面相距1.5～2.0 km間容易在西安市上方形成逆溫層，引起高空中溫度高于地面溫度，進(jìn)而在一定程度上阻礙了大氣層低空的空氣沿著垂直方向運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致空氣中懸浮的各種顆粒無法吹至高空中，最終不得不停滯在低空和近地面位置。通常來講，在低層大氣下氣溫與高度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但也有特殊情況，在逆溫層中氣溫與高度呈正相關(guān)關(guān)系。由于逆溫層，導(dǎo)致地面的空氣無法往上運(yùn)動(dòng)，從而阻止了空氣的上下流通，如此使水汽比空氣重，導(dǎo)致地面水汽更加容易達(dá)到飽和最終凝結(jié)。關(guān)中4個(gè)方向均無法出風(fēng)，再在逆溫層的影響下，將霧霾封在盆地中。另外，西安市在每年的11月中旬便開始供暖，但城內(nèi)外的老舊社區(qū)和周邊城中村并不在供暖范圍中，因此廣大居民主要依靠燒煤來取暖，且焚燒垃圾和落葉等均會(huì)導(dǎo)致大量的顆粒進(jìn)入大氣中，進(jìn)而形成霧霾[5]。西安市氣候干燥，再加上農(nóng)村地區(qū)裸露的黃土較多，人類的活動(dòng)將導(dǎo)致塵埃揚(yáng)起，這也是引發(fā)霧霾的主要原因。

2.3車輛因素根據(jù)相關(guān)資料顯示，2013年西安市機(jī)動(dòng)車保有量為187.46萬輛，新增加的機(jī)動(dòng)車輛高達(dá)27.36萬輛，按照2.28萬輛/月的速度增長(zhǎng)。而機(jī)動(dòng)車燃料中含有的部分雜質(zhì)和添加劑，由于不完全燃燒，排出一些對(duì)環(huán)境和人體產(chǎn)生破壞的物質(zhì)，另外汽車尾氣中含有的化學(xué)物質(zhì)較多，主要分為氣體(如一氧化碳、碳?xì)浠衔锏?和顆粒物(如焦油和黑炭等)，這些污染物一旦受到強(qiáng)烈的紫外線照射便會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而產(chǎn)生二次污染物，由這種一次和二次污染物混合的煙霧現(xiàn)象便是光化學(xué)煙霧。2013年西安市機(jī)動(dòng)車4項(xiàng)主要污染物的排放總量達(dá)35.67萬t，其中主要包含26.99萬t一氧化碳、3.55萬t碳?xì)浠衔铩?.28萬t氮氧化合物以及0.76萬t顆粒物。

2.4城市因素隨著西安市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，很多路段都在施工挖掘，特別是隨著城中村和地鐵施工的不斷增多，致使很多原來的植被被破壞，一批批貨車急速飛馳產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，車輛的過往導(dǎo)致周邊空氣中的PM2.5和PM10的含量急速增加。除此之外，當(dāng)汽車發(fā)生堵車時(shí)排出的廢氣量是經(jīng)濟(jì)時(shí)速的5～6倍。因此在上下班高峰期時(shí)，擁堵在二環(huán)等道路上的車輛相當(dāng)于不下500萬輛汽車的總排放量。另外，隨著西安市城市化建設(shè)不斷加快，城市樓層高度也不斷加大，各個(gè)樓宇之間的距離越來越小，結(jié)構(gòu)密集的建筑物阻礙了空氣的流通，導(dǎo)致城市風(fēng)道越來越少，而僅剩余的一些風(fēng)也因?yàn)闃欠亢蜆欠恐g的阻擋和摩擦因素被進(jìn)一步削弱。以上種種都非常不利于大氣中懸浮微粒的擴(kuò)散，進(jìn)而在城區(qū)和附近的郊區(qū)積累，阻礙了城市污染物的控制。

2.5煤炭發(fā)電在霧霾顆粒中，工業(yè)污染占據(jù)的比例達(dá)15.7%，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因?yàn)榇罅渴褂妹禾抠Y源引起的。在與西安市相距約20 km內(nèi)，僅大型發(fā)電廠就有三家，按照其平均發(fā)電量計(jì)算，其每年消耗煤炭資源達(dá)513萬t。

3霧霾的防治對(duì)策

3.1充分利用區(qū)域空氣污染氣象模式預(yù)報(bào)來提高服務(wù)的內(nèi)涵和質(zhì)量西安市氣象局應(yīng)該利用中尺度數(shù)值模式和化學(xué)模式結(jié)合的WRF-CHEM來預(yù)報(bào)關(guān)中區(qū)域中不同污染物的分布情況，如二氧化碳、臭氧、二氧化氮、二氧化硫等，特別是對(duì)于那些嚴(yán)重影響人體健康的PM2.5，應(yīng)詳細(xì)報(bào)道出該區(qū)域中的濃度分布，并輔以風(fēng)向和風(fēng)速的分布，以便相關(guān)部門有針對(duì)性地控制污染。

3.2提前給政府決策部門提供服務(wù)材料和合理的建議一旦西安市出現(xiàn)霧霾天氣，作為氣象部門應(yīng)該及時(shí)根據(jù)具體的霧霾等級(jí)發(fā)布與天氣相關(guān)的服務(wù)材料，爭(zhēng)取在最短的時(shí)間內(nèi)將這些材料傳遞給政府決策部門，以便他們能夠制定針對(duì)性解決措施。對(duì)于提供的服務(wù)材料不僅應(yīng)該包括霧霾造成的污染程度、影響范圍，還應(yīng)包含霧霾的變化趨勢(shì)，最后還應(yīng)該有預(yù)見性地提出科學(xué)、合理的建議。在2015年1月份，西安市氣象局針對(duì)治污減霾專題服務(wù)，積極與環(huán)境監(jiān)測(cè)總站對(duì)接，加密天氣會(huì)商，聯(lián)合發(fā)布重污染天氣預(yù)警信息7期。不僅如此，還應(yīng)該根據(jù)社會(huì)心理期望，針對(duì)公眾廣泛關(guān)注的霧霾結(jié)束時(shí)間通過媒體及時(shí)向社會(huì)發(fā)布[8]。

3.3為相關(guān)主責(zé)部門提供針對(duì)性服務(wù)在應(yīng)對(duì)霧霾天氣方面，氣象局還應(yīng)該為當(dāng)?shù)氐闹髫?zé)部門提供針對(duì)性服務(wù)。如氣象部門要及時(shí)向當(dāng)?shù)氐母咚俟?、鐵路部門、交通部門、電力企業(yè)等重要主責(zé)部門發(fā)布關(guān)于霧霾天氣的專項(xiàng)服務(wù)工作，并針對(duì)霧霾天氣給予能見度預(yù)報(bào)和實(shí)況。

3.4加速新產(chǎn)品的研發(fā)當(dāng)?shù)卣块T應(yīng)該充分利用氣象部門來適時(shí)推出新的產(chǎn)品，如在春節(jié)期間，西安市氣象局針對(duì)持續(xù)霧霾天氣向社會(huì)發(fā)布了煙花爆竹燃放指數(shù)的報(bào)告，該報(bào)告應(yīng)站在科學(xué)的層面提高廣大公眾的環(huán)保意識(shí)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)和規(guī)范廣大市民在春節(jié)期間燃放煙花爆竹的行為，幫助政府部門樹立良好的社會(huì)形象。

3.5其他優(yōu)化服務(wù)應(yīng)對(duì)措施

3.5.1落實(shí)好對(duì)霧霾基礎(chǔ)性研究工作，全面提高霧霾天氣的預(yù)報(bào)能力。由于做好霧霾天氣的預(yù)報(bào)工作是提高霧霾服務(wù)能力的基本前提，更是氣象部門義不容辭的責(zé)任，因此要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)霧霾天氣成因情況的分析，另外，還應(yīng)該充分根據(jù)西安市霧霾的區(qū)域性特點(diǎn)、每天變化特點(diǎn)、大氣層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及數(shù)值模擬技術(shù)等。

3.5.2協(xié)助當(dāng)?shù)卣块T制定治理霧霾的有效對(duì)策。鑒于西安市霧霾天氣的特點(diǎn)，氣象部門應(yīng)該準(zhǔn)確地為政府部門提供霧霾的污染來源和污染變化趨勢(shì)等重要內(nèi)容，以此幫助政府部門通過發(fā)揮其行政效力來制定有效措施，爭(zhēng)取在保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)上降低空氣污染。

3.5.3制定與霧霾條件相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[9]。要想達(dá)到防治霧霾的目的，除了要控制好污染源，當(dāng)?shù)貧庀蟛块T還應(yīng)該主動(dòng)承擔(dān)起向社會(huì)和政府部門發(fā)布環(huán)境氣象條件的責(zé)任，積極引導(dǎo)廣大群眾和政府加強(qiáng)對(duì)因氣象環(huán)境引起的霧霾關(guān)注度。

3.5.4啟動(dòng)應(yīng)急機(jī)制。一旦發(fā)現(xiàn)西安市某種污染物的濃度超過一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)馬上啟動(dòng)應(yīng)急機(jī)制，以此來降低空中污染物的含量，減少因霧霾天氣給人們生活帶來的巨大影響。

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Causes and Prevention Countermeasures for Haze: A Case Study of Xi’an City

GUO Qing-yuan，DING Zhi-ying(Meteorology Station of Xi’an Meteorological Bureau,Xi’an,Shaanxi 710016)

Abstract[Objective] To probe the generated reasons for the haze and propose specific prevention countermeasures. [Method]By reading relevant literature, grasp the reasons of domestic haze and research status prevention strategies,while,the occurrence and generated reasons for the haze in recent years were analyzed by consulting haze statistics from Xi’an Meteorological Bureau,and finally from the perspective of meteorologists to discuss how to prevent haze.[Result]The generated reasons for the haze were terrain factors,weather factors, vehicle factors, urban factors and coal power generation.To prevention and control haze,it takes full advantage of regional air weather patterns forecast to improve the content and quality of services,provides service material and reasonable proposal to the government decision-making departments in advance,provides targeted services to the relevant primary responsibility departments,accelerates the development of new products and provides a variety of responses of optimization services.[Conclusion]To prevention haze,we first need to start from the generated reasons of haze,to take effective countermeasures.

Key wordsHaze;Causes;Prevention countermeasures

收稿日期2015-12-07

作者簡(jiǎn)介郭慶元(1985-)，女，陜西西安人，工程師，碩士，從事預(yù)報(bào)工作。

中圖分類號(hào)S 429

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2015)36-268-02