張瑾，薛彩鳳，溫彪，楊桂實，李宏宇，武宇鵬，李宏艷*，何秋生，李彥君

(1．太原科技大學環(huán)境與安全學院，太原 030024；2．呂梁市生態(tài)環(huán)境局柳林分局，柳林 033300)

隨著經(jīng)濟和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，我國出現(xiàn)了嚴重的空氣污染問題。其中，大氣顆粒物(PM)是導致空氣污染的主要污染物之一，特別是細顆粒物(PM2.5)已經(jīng)成為我國大多數(shù)城市的首要污染物[1]。PM2.5污染最直觀的環(huán)境表現(xiàn)就是重污染天氣的發(fā)生，大氣呈現(xiàn)渾濁狀態(tài)，顏色偏黃色或橙灰色，能見度低于10km，持續(xù)時間可長達幾天。近幾年，我國大城市頻繁出現(xiàn)重污染天氣，影響區(qū)域涉及京津冀、珠江三角洲、長江三角洲、汾渭平原、成渝盆地等地區(qū)。2013年1月持續(xù)一個月的極端重污染天氣覆蓋了我國超過2.5%(130萬km2)的國土面積，影響了我國超過50%(約8億)的人口[2]，對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成了嚴重威脅，并成為科學界、政府和公眾關注的環(huán)境焦點。我國政府和相關部門一直致力于大氣污染的防治工作及空氣質(zhì)量的長期改善，出臺了一系列的相關政策。目前，《大氣污染防治行動計劃》(簡稱“大氣十條”)確定的目標雖然已經(jīng)如期實現(xiàn)，全國空氣質(zhì)量總體改善，但大氣污染形勢仍然不容樂觀，個別地區(qū)污染較重，冬季重污染問題依然突出[3]。大氣污染治理已進入瓶頸期，極有必要對前期工作進行及時梳理和總結，并針對現(xiàn)有問題尋找新的對策。

1 PM2.5的危害

PM2.5是一種顆粒直徑≤2.5μm的可入肺顆粒物，是由無機物質(zhì)和有機物質(zhì)組成的復雜混合物，主要包括水溶性無機離子、元素碳(EC)、有機碳(OC)、重金屬等。受地域、季節(jié)、能源結構、工業(yè)水平等因素影響，不同地區(qū)其化學組成成分差異很大[4]。國內(nèi)大氣PM2.5來源廣，既有一次源又有二次源，成分具有復合型污染特征。PM2.5復雜的化學成分可引起多種多樣的健康危害[6]。目前，國內(nèi)外采用的主要研究方法包括人群流行病學調(diào)查和毒理學研究。據(jù)統(tǒng)計，在2013年1月的重污染期間，120呼救人數(shù)明顯增多，其中急性心腦血管及呼吸系統(tǒng)疾病應急呼叫率增加最為顯著[7]。劉凱[8]等報道，2015年，因長期暴露在高水平的可吸入顆粒物(PM10)中導致我國死亡人數(shù)達到12.5萬。世界衛(wèi)生組織(WHO)在2005年版的《空氣質(zhì)量準則》中指出：當PM2.5年均濃度達到35μg/m3時，人的死亡風險比10μg/m3的情形約增加15%[9]。

毒理學研究的關注點多著重于大氣PM2.5及其成分對呼吸和心血管系統(tǒng)損傷的效應機制，發(fā)現(xiàn)大氣PM2.5或其組分暴露可引起包括肺功能、肺部和循環(huán)系統(tǒng)炎癥、免疫功能、氧化應激等在內(nèi)的一系列機制性變化[10]。Hussey等[11]發(fā)現(xiàn)重污染空氣中的常見組分——炭黑能顯著改變肺炎鏈球菌和金黃色葡萄球菌的生物膜結構、組分和功能，并調(diào)整生物膜對蛋白質(zhì)降解和多種抗生素的抵抗力，從而增加了肺炎鏈球菌對青霉素(治療肺炎鏈球菌的首選藥物)的抗性。一項體外毒理學研究將人體支氣管上皮細胞暴露于大氣PM2.5中，發(fā)現(xiàn)二次污染成分中的硫酸鹽和硝酸鹽與細胞活性氧產(chǎn)物的變化關聯(lián)性最強[12]。PM2.5中富含多種有機化合物，其中多環(huán)芳烴(PAHs)屬于致癌物，具有很強的毒性，其中苯并芘的致癌性最強[13]。Raaschou等[13]通過對8個國家14個隊列研究數(shù)據(jù)進行分析，得出肺癌患病風險升高與空氣中銅、鐵、鉀、硫、硅、鎳、鋅等元素濃度有關，特別是元素硫和元素鎳，這些元素通常會附著在顆粒物上。值得注意的是，近幾年已有研究開始探索大氣污染影響人體健康的新型機制，如表觀遺傳標記變化。并且有研究發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化(表觀遺傳標記之一)改變與老化、癌癥和心血管疾病等有關，而環(huán)境暴露因素可能通過改變DNA甲基化影響機體健康[14]。

PM2.5污染不僅嚴重危害群眾健康，而且對氣候和大氣能見度有著很大的影響。顆粒物對氣候的影響包括直接影響和間接影響兩個方面。直接影響是指顆粒物能直接阻擋太陽光抵達地球表面，使可見光光學厚度增大。其中炭黑顆粒物能夠吸收太陽短波輻射，放射紅外輻射，從而影響太陽輻射傳輸，加熱大氣，降低地表溫度和影響地球長波輻射。這種對地表和大氣的雙重作用會影響到對流層大氣的溫度層結，引起空氣對流停滯，極不利于污染物的擴散[15]。間接影響主要是指顆粒物粒子可以作為云凝結核和冰核在云雨形成和增長過程中起重要作用，不但增強或減弱降雨量，并且可以改變云雨類型；顆粒物濃度變化影響云的形成，云的變化反過來對氣候有巨大影響，如可使非降水性云轉換成降水性云[16]。顆粒物濃度較高時會使天空顏色改變，使能見度降低。相關研究表明，重污染天氣時，PM2.5的濃度明顯高于平時，且PM2.5的濃度越高，能見度越低[17]。大氣污染物中顆粒物的散光作用是造成能見度降低的主要因素，顆粒物散射能造成60%～95%的能見度減弱，其中以PM2.5及其所含硫酸鹽、硝酸鹽及炭黑最為重要[16]。

2 我國PM2.5政策發(fā)展

在大氣污染的背景下，清潔空氣就是一種重要的公共物品，實施大氣污染治理、改善空氣質(zhì)量需要堅實的政策支撐。公共政策在我國社會經(jīng)濟發(fā)展中起著重要作用。1987年全國人大常委會發(fā)布了第一部《大氣污染防治法》后，一系列相關政策法規(guī)相繼出臺，20世紀90年代大氣污染物排放相關技術標準也陸續(xù)出臺。自2008年舉辦北京奧運會，尤其是2012年和2013年以京津冀、長三角等為首的城市群出現(xiàn)大面積重污染天氣后，大氣污染治理問題才真正引起了全社會的廣泛關注和政府部門的高度重視。相關部門不僅對現(xiàn)有政策、法規(guī)、標準先后進行了修訂，同時陸續(xù)增加了以“大氣十條”為代表的相關新政策。圖1為與我國大氣PM2.5相關的主要政策的發(fā)布/實施時間序列。2011年1月1日原環(huán)境保護部發(fā)布了《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法》，首次對PM2.5的測定進行了規(guī)范。2011年12月5日，《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》提出，在基本監(jiān)控項目中增設PM2.5年均、日均濃度限值以及臭氧8小時濃度限值，新標準于2016年全面實施。2011年12月21日，在第七次全國環(huán)境保護工作大會上，原環(huán)境保護部部長周生賢公布了PM2.5和臭氧監(jiān)測時間表，全國PM2.5監(jiān)測將分“四步走”。2012年2月29日國務院常務會議發(fā)布新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB 3095—2012)，其中增加的主要內(nèi)容之一就是PM2.5濃度限值(日均值定為75μg/m3，年均值為35μg/m3)，納入各省區(qū)市強制監(jiān)測范疇。2012年10月11日，原環(huán)境保護部副部長吳曉青表示，新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》頒布后，新標準要按“三步走”目標實施，即到2020年，主要污染物排放得到控制，環(huán)境安全得到有效保障；到2030年，污染物排放總量得到全面控制，環(huán)境質(zhì)量全面改善；到2050年，環(huán)境質(zhì)量與人民群眾日益提高的物質(zhì)生活水平相適應，與社會主義現(xiàn)代化強國相適應[18]。按照計劃，2012年年底前，京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域以及直轄市、計劃單列市和省會城市要按新標準開展監(jiān)測并發(fā)布數(shù)據(jù)。

圖1 我國大氣細顆粒物(PM2.5)相關政策發(fā)布/實施時間序列圖

為改善我國的空氣污染狀況，特別是減少我國北方地區(qū)供暖季節(jié)重污染天氣的發(fā)生頻率，國務院于2013年提出了治理空氣污染問題的《大氣污染防治行動計劃》政策，又稱“大氣十條”。這是國務院在2013年所發(fā)布的又一大氣污染防治總體規(guī)劃，其奮斗目標為到2017年，全國地級及以上城市PM10濃度比2012年下降10%以上，優(yōu)良天數(shù)逐年提高；京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域PM2.5濃度分別下降25%、20%、15%左右，其中北京市PM2.5年均濃度控制在60μg/m3左右?！按髿馐畻l”明確了大氣污染防治總體思路，著重強化以PM2.5為重點的大氣污染防治工作，為全國及重點區(qū)域、重點城市的空氣質(zhì)量改善提出了具體要求?！吨腥A人民共和國大氣污染防治法》是關注大氣污染、防治大氣污染的重要法律，最新版已于2015修訂，并于2016年1月實施。我國“十三五”規(guī)劃在2016年將PM2.5濃度目標納入了環(huán)境保護工作的績效考核，要求地級及以上且空氣質(zhì)量未達標的城市在“十三五”期間將PM2.5的年均濃度降低18%以上。國務院于2018年7月公開發(fā)布了《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，其中PM2.5污染削減相對不明顯的地區(qū)，如山西、陜西、安徽等省份的多數(shù)城市受到了重點關注[19]。

3 我國PM2.5污染改善進展

大氣污染的改善和政府對大氣環(huán)境的嚴密監(jiān)管也是分不開的。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術、區(qū)塊鏈技術等的發(fā)展，世界已進入“大數(shù)據(jù)時代”。我國政府對大氣環(huán)境的監(jiān)管也越來越精細，從國控點發(fā)展到省控點，到現(xiàn)在的熱點網(wǎng)格技術、激光雷達城市顆粒物移動監(jiān)測、走航監(jiān)測、無人機開展污染源現(xiàn)場勘查和衛(wèi)星遙感監(jiān)測等。熱點網(wǎng)格技術是生態(tài)環(huán)境部推動大數(shù)據(jù)技術在非現(xiàn)場監(jiān)管中的典型應用。近日，生態(tài)環(huán)境部刊文指出，在疫情期間，熱點網(wǎng)格技術通過非現(xiàn)場幫扶，充分發(fā)揮大氣環(huán)境監(jiān)管“千里眼”功能，遠程指導各地有序開展熱點網(wǎng)格的針對性排查，以非現(xiàn)場幫扶的方式，提高了環(huán)境執(zhí)法效能[25]。激光雷達移動監(jiān)測可以快速掃描監(jiān)測并生成污染分布圖，直觀地描述污染源的擴散趨勢，有效識別污染物的空間分布特征，快速識別排放源，從而量化跨區(qū)域污染傳輸及工業(yè)排放對城區(qū)空氣質(zhì)量的影響。走航監(jiān)測能夠實時監(jiān)測沿途空氣質(zhì)量，繪制重點區(qū)域VOCs濃度圖像，標記異常點位，實現(xiàn)“測管”協(xié)同，第一時間追蹤分析污染源情況。通過無人機勘查，可以對潛在排放源進行定性識別，據(jù)此制定環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管措施或技術改革方案。衛(wèi)星監(jiān)測可在全球尺度對大氣污染狀況進行快速評估，所提供的空間觀測數(shù)據(jù)和氣溶膠參數(shù)可用于監(jiān)測大氣PM2.5的分布、來源、成分及傳輸[26]。

4 政策啟示及建議

總體上看，自我國在2013年發(fā)布《大氣污染防治行動計劃》，開始實施嚴格的污染控制措施以來，很多城市的空氣質(zhì)量得到了大幅改善。但是，我國清潔空氣政策的實施力度和空氣質(zhì)量管理存在明顯的地區(qū)差異，為改善空氣質(zhì)量投入的資源主要集中在京津冀、長三角和珠三角等重點地區(qū)。另外，全國及重點區(qū)域大氣顆粒物仍以PM2.5為主，占比60%～65%。雖然這一比值近五年來有所下降，但是僅下降了2%～3%，并不顯著[18]。生態(tài)環(huán)境部同時指出，2019年全國未達標的261個城市PM2.5濃度同比下降2.4%，與前三年年均7.7%的改善幅度相比，下降速度明顯放緩，這說明對PM2.5的控制已進入瓶頸期。目前，我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB 3095—2012)中的PM2.5濃度限值主要采用世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)在2005年發(fā)布的第一階段目標指導值，即PM2.5年平均濃度為35μg/m3。如果以WHO導則值年均濃度10μg/m3來衡量，目前我國還沒有城市能達到這一標準[18]，因此我國環(huán)境空氣質(zhì)量形勢依然嚴峻。據(jù)研究報道，2013—2017年PM2.5濃度的降低主要得益于對SO2和燃煤排放一次顆粒物的控制[27]，其結果是有機物和硝酸鹽在PM2.5中所占的比重越來越大[28]。鑒于目前SO2的減排空間已經(jīng)很小，下一步要繼續(xù)降低PM2.5濃度，就必須加強對氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機物(VOCs)等的排放控制。不同區(qū)域對于PM2.5的控制力度和進程不平衡，因此在下一步的PM2.5治理中，區(qū)域協(xié)同控制也將變得更加重要。

我國北方地區(qū)冬季頻繁發(fā)生大面積的重污染天氣是由于污染物排放和大氣過程之間的復雜相互作用造成的。目前我國真正實現(xiàn)超低排放的行業(yè)只有火電行業(yè)，鋼鐵行業(yè)是第二個正在推行超低排放的行業(yè)，減排效果的發(fā)揮還需要時間。根據(jù)我國鋼鐵工業(yè)環(huán)境統(tǒng)計年報，2018年重點統(tǒng)計鋼鐵企業(yè)顆粒物、SO2的噸鋼排放量比2006年分別下降74.3%、80.6%，為大氣質(zhì)量改善做出了巨大貢獻。但2018年我國粗鋼產(chǎn)量比2006年增加了119.4%，2019年又繼續(xù)同比增加8.3%，鋼產(chǎn)量高達9.96億噸，占全球鋼鐵產(chǎn)量的53.3%。鋼鐵產(chǎn)量的快速增長，抵消掉了一些治理效果[29]。如何在增加產(chǎn)能的同時還能控制好污染物的排放，也是未來PM2.5治理需要考慮的問題。

PM2.5污染問題尚未得到完全解決，以臭氧(O3)為特征污染物的大氣光化學污染問題又開始凸顯。據(jù)報道，2019年，全國337個地級及以上城市O3濃度同比上升6.5%，以O3為首要污染物的超標天數(shù)占總超標天數(shù)的41.8%，導致全國優(yōu)良天數(shù)比率同比損失2.3個百分點[23]。O3具有強氧化性，不僅會影響大氣氧化性并加劇全球氣候變暖，而且對人體危害極大，可誘發(fā)多種呼吸系統(tǒng)疾病和心腦血管疾病。因此，對O3污染的協(xié)同控制也需要引起足夠重視[27]。

大氣污染程度不僅和排放有關，也和大氣環(huán)境容量相關。大氣環(huán)境容量是一個城市或一個區(qū)域在空氣質(zhì)量達標時，最大能容納各種大氣污染物的排放量，其大小會因氣候、氣象條件等因素影響而動態(tài)變化。就平均水平而言，京津冀及周邊地區(qū)“2+26”城市秋冬季大氣污染物排放量大大超出了環(huán)境容量，在極端不利氣象條件下，甚至能超出環(huán)境容量的4倍[31]。這種情況如果長時間持續(xù)，就會導致出現(xiàn)重污染。在2019年1月到2月期間，受不利氣象條件影響，京津冀及周邊地區(qū)、汾渭平原PM2.5濃度同比分別上升24.1%、26.6%[23]。

從上述問題可以看出，我國大氣污染的治理任務依然任重道遠。我國絕非在短期內(nèi)就能全面實現(xiàn)大氣霧霾污染治理，必須有長效的制度安排?；诖耍疚奶岢鲆韵氯齻€方面的建議：(1)隨著控制PM2.5污染力度的增強，治理標準的提升，對污染企業(yè)排放PM2.5及其前體物的管控力度需要進一步加強，管控區(qū)域范圍也需要進一步擴大。(2)提高公眾對PM2.5危害的認識，對于各個行業(yè)，特別是轉型產(chǎn)業(yè)，必須穩(wěn)步淘汰落后產(chǎn)能，走可持續(xù)發(fā)展的常態(tài)化軌道，促進大氣質(zhì)量的持續(xù)改善，而不能為了實現(xiàn)地方經(jīng)濟指標而放松管理。(3)不同城市的大氣環(huán)境容量不同。因此針對不同區(qū)域應建立“一市一策”管控機制，政府部門應主動扶持和培養(yǎng)地方科研力量參與大數(shù)據(jù)的管理與分析，借助大數(shù)據(jù)平臺建立快捷高效的空氣質(zhì)量預報預警機制，針對不同情況制定相應的應急措施，能夠在易發(fā)生重度污染的情況下達到有效“削峰”。此舉不僅可避免大數(shù)據(jù)資源的荒廢，同時可提升政府的管理能力。(4)在當前PM2.5污染尚不能短期消除的情況下，應建立PM2.5化學成分的優(yōu)先管控名單，借助源解析手段優(yōu)先控制有毒有害物質(zhì)的排放和生成，最大限度地保護居民的身體健康。