大气PM2.5与霾污染全解析

文章来源：《知识就是力量》2015年4月号 总第509期

撰文／中国科学院大气物理研究所研究员　王跃思

PM2.5，这个大家原本很陌生的专业名词，因为2011年10月以来我国多地严重雾霾天气造成严重的大气污染，而迅速受到公众关注并逐渐成为热词。之后，PM2.5被纳入新的环境空气质量标准，并在北京、上海等大城市开始进行监测，2012年全国“两会”上，PM2.5首次被写入政府工作报告；随着2013年1月，一场旷日持久的雾霾袭击了整个中国中东部地区，雾霾已成为人们心头挥之不去的阴影，也成为相关部门难以逾越的鸿沟。今年“两会”，李克强总理再次将节能减排和大气雾霾治理写进政府工作报告，新闻发言人傅莹更是强调，要让我国史上最严的《环境保护法》长出“牙齿”……

那么，PM2.5、雾霾到底是什么，又怎么治理呢？

何为PM2.5？

PM是英文particulate matter（颗粒物）的首字母缩写。PM2.5是指大气中空气动力学等效直径（除此之外，还有光学等效直径和电迁移等效直径等）等于或小于2.5微米的大气颗粒物的总称，也被称为可入肺颗粒物。它的粒径大小不到人的发丝的1/25。PM2.5的元素组成极其复杂，几乎包含元素周期表所有元素；一般分为硫酸盐、硝酸盐、氨盐、有机物、黑碳、海盐和矿尘等七类，涉及万种以上有机或无机化合物，堪称“小粒子、大世界”。目前我国中东部地区PM2.5来自一次排放源的较少，以一次排放的污染气体和纳米级粒子通过物理和光化学过程生成的二次粒子为主。

何为霾？

霾的气象学定义为：“大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10千米的空气普遍混浊现象。”组成霾的粒子极小，不能用肉眼分辨。霾与晴空区之间不能像雾一样形成明显的边界。中国气象局地面观测规范中霾的判别条件是能见度小于10千米，相对湿度小于80％；而相对湿度为80%～95％时，则需要人为对大气成分进行甄别。

何为雾？

雾则是一种常见的自然天气现象。在水汽充足、微风及大气层稳定的情况下，气温较低，相对湿度接近100%时，空气中的水汽便会凝结成细微的水滴悬浮于空中，使地面水平能见度下降，这种天气现象称为雾。纯粹的雾，应该对人体没有伤害，但目前，我国城市区域几乎不存在这种雾。

PM2.5是如何产生的？

PM2.5的化学形成过程是：人类排放的气态污染物（NOx，SO2，VOC等）进入城市上空的边界层中，在大气自由基的作用下发生大气化学反应，使得气态污染物向固态颗粒物转化，而新生成的纳米级粒子，通过碰并、凝

结或吸湿增长等物理过程和非均相化学过程，长大成为微米级颗粒物（PM2.5）。

PM2.5对气候、环境和人体的影响

通过影响大气的直接辐射和间接平衡（云辐射），进而影响区域/全球气候变化。通过散射/吸收可见光，使大气水平能见度下降，阻碍路面、水路和空中交通；对生态系统造成影响。

PM2.5来源解析及解读

大气中PM2.5的来源是变化的。不但每年都会有变化，每个季节、每个月和每一天也都不一样。那么公众如何去解读这些源解析数据呢？

PM2.5源解析

1.—年度平均量

北京市环保局2 0 1 4年4月1 6日对外宣布：经过一年半的科学研究，北京市全年PM2.5来源中区域传输贡献占28%～36%，本地污染排放贡献占64%～72%。

控制方向首先是机动车，车、油、路三个方面，首先是油品质量；汽油和柴油相比，柴油质量更差，但北京市汽油用得最多。这种剥茧抽丝似的分析方式，逐渐就找到了减少大气中PM2.5需要控制的关键要素。

2.轻度和重度霾污染过程PM2.5的源解析对照分析

中国科学院大气物理研究所对2013年1月北京重污染和清洁时段PM2.5源解析结果表明，重污染和轻度污染时段PM2.5来源有很大不同。若想减少北京和京津冀重度雾霾事件的发生频次，降低霾污染强度，首先就要预测出极其不利于污染物扩散的时间段，提前三天就要限制北京周边，包括河北、天津、山东及河南的燃煤污染排放量；一旦重度污染爆发，北京就必须减少机动车出行量。其他城市也许更加复杂，如石家庄在重霾污染时段不仅要减少机动车出行量，对于市区内重点工业污染源和电厂，也需要重点控制。

3.京津冀不同城市PM2.5源解析

中国科学院大气物理研究所对2009～2011年京津冀PM2.5来源解析结果（年平均）表明，北京、天津、河北保定和唐山四个城市的PM2.5主要来源均为燃煤、机动车、工业和餐饮。在2011年之前，燃煤还是北京PM2.5的首要来源，近2～3年发生了显著的变化，原因是北京在控煤的同时，机动车在大幅度增加。二者对北京大气PM2.5的贡献排名位置互换。北京周边其他城市，随着对燃煤污染的治理和机动车的增加，二者对大气PM2.5的贡献均将逐步交换位置。因此，各地区对重点污染源的治理要逐步深化、细化，争取治理一个就治好一个，否则，燃煤污染还没治理好（或是发生反复），燃油污染又叠加上来，严重的“大气复合污染”将越演越烈。

重霾污染控制思路

治理雾霾，城市不能独善其身

以北京大气霾污染溯源研究为例， 北京PM2.520%～30%来自一次排放，30%～40%来自大气中的光化学转化（重霾污染时要高一倍左右），20%～30%来自区域输送。北京治霾要“1/3靠自己，1/3靠天气，1/3靠周边”。

通过预测预警提前控制进行缓解

在易于形成雾霾的气象条件下（如静稳天气、逆温），可以考虑通过预测预警提前对重点污染源进行关停或是减量控制，以减轻重霾污染的发生频次，或是降低污染强度。

PM2.5与霾污染治理的政策性建议

政治智慧。根治大气PM2.5需要区域联防联控，如果没有突破性的体制制度改革，难以彻底解决问题。

管理创新。仅靠政府部门、工厂企业和居民团体自觉自律维护大气环境显然不够，要逐步制定相应的法律规章，依法治污才有可能长治久安。对于特殊区域，也可以采用创新管理体制。

科学先行。由于我国的国情特殊，PM2.5来源复杂，霾污染形成机制还不完全清楚，观测分析设备落后，难以制定科学合理的一揽子治理方案。此时，切勿盲目照搬国外监测和控制标准，将大量资金都花在购买国外不适用的仪器设备上，应抓紧时间进行基础性的科学研究，加大环保技术研发投入，大力发展环保民族仪器产业，使我们国家的科研和控制技术逐步使用上国产的仪器和设备。这样才能促进针对我国国情开展技术研发，并根据科学研究结果制订出一套详尽完备的PM2.5减排控制方案，使空气质量最终达到长治久安。

公众参与。首先是所有公民整体素质的提高，小到餐饮出行，大到择业置产，都到要考虑到尽量减少污染排放；更为重要的是，公众环保意识的觉醒，公众对自由呼吸新鲜空气的诉求，是空气污染治理的长久动力；每一个公民都要自觉遵守《环境保护法》，都有责任督促地方政府发展经济的同时确保环保优先，主动监督、举报工业企业是否存在违规污染排放，全民动员，全民皆兵，让污染违规排放成为过街老鼠，没有藏身之地。