環(huán)保部近日發(fā)布的2017年1月份全國空氣質(zhì)量顯示：京津冀區(qū)域13個城市PM2.5濃度同比上升43.8%。霧霾到底是什么，又是哪些原因?qū)е铝遂F霾的產(chǎn)生?這幾年治霾成效在哪里?
PM2.5到底長啥樣
2016年到2017年的跨年霧霾給人印象深刻。記者來到中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所，通過衛(wèi)星遙感圖象，不僅可以看到霧霾分布和變化，科學(xué)家還可以計算出相應(yīng)的PM2.5的數(shù)值，這個數(shù)值跟地面觀測到的數(shù)值幾乎一樣。
中科院大氣物理研究所位于北京市的北三環(huán)附近，楊員是這里的科研助理，他每天都要到屋頂收集和放置采集PM2.5的膜。楊員每天要采集兩次，在跨年霧霾這幾天，他采集的膜只有1月2日上午是白的，其它時間都是黑色的。這黑色的東西是什么呢?楊員告訴記者，這里邊的東西，要分析才知道。
人的頭發(fā)直徑大概是50到70微米，PM2.5顆粒只有人的頭發(fā)絲的二十分之一到三十分之一。那么，我們看不見的PM2.5到底是什么東西呢?
PM2.5從哪兒來？
PM2.5指的是質(zhì)量濃度，把它分解成化學(xué)成分，無非是七類。這七類主要成分是有機物、硝酸鹽、硫酸鹽、銨鹽、元素碳、氯鹽、痕量元素等。
中科院大氣物理研究所研究員王躍思：硫酸鹽來自于燃煤，硝酸鹽來自于燃煤跟機動車、工業(yè)等等排放出的氮氧化物，銨鹽是來自于農(nóng)牧業(yè)，當(dāng)然工業(yè)也有一部分銨鹽，另外還有有機碳或者叫有機物。
PM2.5的來源非常復(fù)雜，可以分為一次來源與二次來源，也叫一次顆粒、二次顆粒：一次來源又可分為人為的與自然的，人為污染源是指人類生活和生產(chǎn)活動形成的污染源;二次源是指各污染源排出的氣態(tài)污染物，如二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機物和氨等，經(jīng)過復(fù)雜的大氣化學(xué)反應(yīng)而生成的二次細(xì)顆粒物。
曾經(jīng)有人做過實驗，測量家用機動車尾氣排放中的PM2.5的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)機動車尾氣中的PM2.5的數(shù)值并不高。專家認(rèn)為，這是正?，F(xiàn)象，因為發(fā)動機排放的主要是氣體不是PM2.5顆粒。但是，發(fā)動機排放的氣體會在空氣中形成PM2.5顆粒。
中科院“大氣灰霾追因與控制”專項首席科學(xué)家賀泓：機動車所排放的污染物大部分是氣態(tài)污染物，比如說氮氧化物VOC，它在后期會產(chǎn)生二次顆粒物，氮氧化物會變成硝酸鹽，VOC會變成二次有機顆粒物，同時，氮氧化物和VOC的存在，還會促進(jìn)二氧化硫向硫酸鹽的轉(zhuǎn)化，所以機動車對呈霾的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在二次顆粒物的貢獻(xiàn)上。
中科院從2012年9月開始啟動了關(guān)于霧霾的追因與控制的專項研究，主要以京津冀、長三角、珠三角等城市群為核心，對這些典型區(qū)域霧霾形成的物理化學(xué)機制進(jìn)行研究，為控制霧霾污染提供科學(xué)可行的技術(shù)和政策解決方案。
汽車尾氣為何會產(chǎn)生PM2.5？
中科院生態(tài)環(huán)境研究中心副研究員劉永春做了一個實驗，模擬排放的污染氣體在大氣里面的轉(zhuǎn)化過程。
實驗往煙霧箱里加了揮發(fā)性有機物和氮氧化物，這些都是機動車會排放的氣體，過了兩個小時，儀器顯示，煙霧箱里的顆粒物在增加。實驗說明，原來的氣態(tài)污染物在大氣里面通過轉(zhuǎn)化，會生成大量的顆粒物，這實際上也是霾的形成途徑之一。
另外一個實驗中，一個管子里是顆粒物，另一個管子加入含二氧化硫的空氣，當(dāng)這兩個管子里的東西混合在一起時，能看到氣態(tài)的二氧化硫向顆粒物轉(zhuǎn)化。也就是說，在污染條件下，空氣中已有的顆粒物會進(jìn)一步加劇氣態(tài)污染物向顆粒物轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致更多的顆粒物生成。
京津冀復(fù)合污染衛(wèi)星圖像顯示近兩年污染減輕
中科院“大氣灰霾追因與控制”專項首席科學(xué)家賀泓：京津冀是一個典型的復(fù)合污染格局。北京是后工業(yè)化時代了，超大城市，主要污染來自生活交通污染，比如說具有代表性的氮氧化物;天津是工業(yè)化后期，也是超大城市，但是它的典型污染行業(yè)是石油化工所帶來的典型的VOC污染;河北是一個典型的工業(yè)化前期，或者叫中期，主要是重化工，散燒煤典型的污染是二氧化硫，還有農(nóng)畜牧業(yè)氨的排放，造成了復(fù)合的大氣污染。
從衛(wèi)星觀測圖可以看到，京津冀及周邊地區(qū)的顏色最重，從紅色到黃色深淺不一。紅色代表PM2.5的年平均值(單位：微克/立方米)在120到150之間，黃色代表PM2.5的年平均值在90到120之間，綠色代表PM2.5的年平均值在60到90之間，藍(lán)色代表PM2.5的年平均值在30到60之間。一組北京市從1999年到2016年的衛(wèi)星遙感觀測圖顯示，顏色每年都有不同，2013年最紅，但是這兩年顏色卻開始變綠了。
中科院遙感與數(shù)字地球研究所研究員顧行發(fā)：從2013年采取大氣行動計劃以后，從年平均的角度來講，可以明顯看到主基調(diào)由紅變成了綠，變成了藍(lán)，這是一個穩(wěn)步下降過程，完全用衛(wèi)星把一年的數(shù)據(jù)平均下來得到的，反映的不是一天兩天的偶然的現(xiàn)象，反映的完完全全是一個綜合情況。
為什么我們感受不到PM2.5下降了？
北京市2016年的PM2.5的平均值是每立方米73微克，無論是從地面觀測數(shù)據(jù)上看，還是從衛(wèi)星遙感觀測結(jié)果上看，從2014年開始，這個區(qū)域的空氣質(zhì)量在逐年好轉(zhuǎn)，但是，為什么我們感受不到呢?
中科院遙感與數(shù)字地球研究所研究員顧行發(fā)： 我們分析發(fā)現(xiàn)，這是一個季節(jié)變化的問題，全年污染降低了，但是細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，冬季的PM2.5數(shù)值不僅沒有降低，甚至還有一點增加。
冬季污染的增加讓人們感覺到霧霾越來越重，但是其他季節(jié)污染減少，導(dǎo)致年平均值降低了。數(shù)據(jù)顯示，2015年4月份到9月份京津冀地區(qū)的PM2.5平均數(shù)值已經(jīng)接近長三角和珠三角地區(qū)，但是在兩頭，也就是冬季的數(shù)值要高出很多。
為什么京津冀地區(qū)冬天的PM2.5的數(shù)值依然高居不下？
中國工程院院士清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院院長賀克斌： 核心內(nèi)因是排放，重要外因是氣象。冬季在中國的北方地區(qū)，京津冀要采暖，這個民生的剛需，使各種污染物的排放量平均增加了將近30%。
除了排放的原因以外，另一個重要的原因是氣象條件發(fā)生了變化，越來越不利于污染物的擴散。如果把京津冀地區(qū)比做成一個房間，這個房間本來就不是南北通透的，只有一面有窗，而且隨著全球氣候變暖，冬季的風(fēng)少了，不僅風(fēng)少了，屋頂?shù)膶痈咭驳土?。中國氣象局的探空分析發(fā)現(xiàn)，2013年的逆溫層高度是1700米，2014年是2000米，2015年是1000米，2016年變成了500米。
中國氣象科學(xué)研究院研究員，中國工程院院士徐祥德： 由于逆溫層上面是暖的，下面是冷的，空氣的垂直擴散對流很弱，且根本不可能突破逆溫層，在這個情況下污染狀況就壓縮在逆溫層之下，就像房間越來越小了。到了2016年，同樣12月份，雖然我們減排，但是房間變小了。雖然我們煙少抽了，比方兩根變成一根了，但是空間變小，煙仍然產(chǎn)生了很大作用。
去年入冬以來，京津冀地區(qū)就經(jīng)歷了多次重度污染。為什么京津冀地區(qū)會是這樣一個狀況呢?
中國工程院院士郝吉明： 外因就是京津冀地方有太行山脈和燕山山脈，是一個弧狀山脈，容易聚集污染物;內(nèi)因是這個地方排放的污染物的量接近或者超過了大氣容量，這個地方的社會活動水平，每平方公里比全國高2到3倍，甚至有些到4倍。
據(jù)專家介紹，京津冀的鋼鐵產(chǎn)量占了全國40%～50%，京津冀及周邊地區(qū)消耗的煤每年超10億噸，比美國全國消耗煤總量都要高。這些地方煤炭消費量在快速增長，過去這里年人均消耗煤不到1噸，現(xiàn)在平均每年每人消耗3～4噸，再加上人口增加，機動車保有量迅速增加，北京市1000人有300輛汽車，只有減少污染物的排放才能徹底改變京津冀嚴(yán)重污染的狀況。
雖然氣象條件的變化給治理霧霾帶來了新的挑戰(zhàn)，但我們要明白：排放是內(nèi)因，氣象是外因。我們很難改變地形和氣象條件，但是可以通過改變生產(chǎn)方式、消費方式，來減少污染物的排放總量。
