今年北京共出現(xiàn)4次霧霾天氣過程，在一月份中僅僅5天不是霧霾天。霧霾涉及我國中東部、東北及西南部分地區(qū)，其中污染最為嚴(yán)重的京津冀區(qū)域。

嚴(yán)重霧霾的成因何在？彌漫在空氣中的污染物又有哪些來源？京津冀何以成為重污染區(qū)？霧霾消散后，治理的腳步仍不會停止。霧霾污染重災(zāi)區(qū)的京津冀區(qū)域應(yīng)采取怎樣的應(yīng)對方式？問診霧霾，等待在彌漫的霧霾中找到答案。

成因

漩渦中心的靜穩(wěn)天氣讓污染頻頻爆表

健德橋西南角，一座高325米的鐵塔矗立著。仰頭向上，厚厚的霧霾中，已經(jīng)看不到鐵塔的頂端。

中科院大氣物理研究所鐵塔分部就在院內(nèi)，這座監(jiān)測空氣質(zhì)量的鐵塔靜靜地記錄下大氣PM2.5及其前體物在不同高度的濃度變化。忙碌的研究員們口中念叨最多的就是“PM2.5”和“霧霾”。

王躍思不停地穿梭在辦公室與實驗室間，作為中國科學(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)國家重點實驗室副主任，大氣邊界層物理和大氣化學(xué)是他的研究方向。

與這些看似復(fù)雜的專業(yè)詞匯相比，“大氣灰霾追因與控制”專項組之“大氣灰霾溯源”外場觀測項目組負(fù)責(zé)人則是他與此次北京霧霾現(xiàn)象聯(lián)系最緊密的頭銜。

“京津冀2013年元月中旬強霾污染事件成因及應(yīng)急對策建議”的報告也已形成。

在王躍思的全程追蹤觀測分析中，他發(fā)現(xiàn)極其不利于污染物擴散的天氣過程和氣象條件是大面積霧霾污染形成的客觀原因?！皻W亞大陸大氣環(huán)流異常，造成中國中東部地區(qū)出現(xiàn)靜穩(wěn)天氣。環(huán)流的中心在包括了京津冀的中國中東部地區(qū)。大氣中出現(xiàn)了左右兩個均壓場，大氣便水平方向不流動。

王躍思說，平日中，混合層的高度可以達(dá)到兩三公里，便可以形成對流風(fēng)。在靜穩(wěn)天氣下，混合層的高度只有二三百米，“相當(dāng)于一個房頂從兩三千米高變成二三百米高，相當(dāng)于屋頂降低了10倍。由于混合層高度低，上下也不流動，污染物便被死死地悶在了大氣中。在高濕環(huán)境配合下造成PM2.5濃度爆發(fā)式增長，表現(xiàn)為前所未有的高強度空氣污染?！?/p>

在1月10日至1月14日的霧霾天氣中，西北沙塵氣溶膠疊加是京津冀區(qū)域污染物濃度爆表的重要原因之一。王躍思認(rèn)為：“雖然混合層中空氣上下不流通，但是因為北方地區(qū)處于西風(fēng)帶中，在幾千米的高空中就有從西北部吹來的風(fēng)。西北部的沙塵在風(fēng)的作用下，便會向東南部移動?！?/p>

沙塵為什么會對霧霾形成影響？

王躍思解釋道，在靜穩(wěn)的天氣中，下沉的沙粒被排放在大氣中的二氧化硫、硫酸鹽、硝酸鹽包裹起來，而外層的排放物又吸收空氣中的水，使得沙塵變胖，就在空氣中可以看見了。沙塵也對霧霾天氣起到了加強的作用。

此次霧霾天氣是否與沙塵有關(guān)，王躍思正在對采集的樣本進(jìn)行分析，“從跡象上看，這次霧霾時地面都是潮乎乎的。應(yīng)該受沙塵的影響不大，因為沙塵是吸水的，如果要是高空中有沙塵就會將空氣中的水汽拔走，空氣就會運動起來，霧霾也會隨之?dāng)U散?！?/p>

外來

北京大部分二氧化硫

是河北燃煤輸送的

市民徐鑠在網(wǎng)上買了5個口罩，在地鐵上時，她仍舊戴著口罩，“總感覺空氣刺鼻，嗆嗓子?！痹S多人與徐鑠有同樣的感受。

王躍思也注意到了這一點，在他們監(jiān)測的數(shù)據(jù)中可以看出，一月中旬的霧霾天氣，北京白天均出現(xiàn)了二氧化硫的峰值，達(dá)到了60微克/立方米。

北京五環(huán)內(nèi)很少燃煤，為什么在中午會出現(xiàn)峰值？王躍思比對數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，北京城區(qū)白天空氣中二氧化硫出現(xiàn)高值，少部分來自于局地排放，大部分來自于外地輸送。

“原因在于，白天對流輸送將高空二氧化硫輸送到地面，造成北京空氣二氧化硫濃度上升。夜間對流終止，二氧化硫形成酸霧，并被其中的氧化劑轉(zhuǎn)化為硝酸鹽顆粒。”王躍思認(rèn)為，白天時混合層高度相對晚上要高，擴散條件也優(yōu)于夜間。但是二氧化硫濃度卻出現(xiàn)了一天中的峰值，說明二氧化硫是在高處對流下來的。如果是本地排放，由于燃煤的原因晚上也應(yīng)該是高值,基于此判斷空氣中大部分的二氧化硫并不是北京排放的?！霸诔Ｄ暧^測的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，在300米的高空中二氧化硫的濃度總高于地面二氧化硫的濃度。說明大量的二氧化硫是由周邊地區(qū)輸送的。本次污染事件突發(fā)的一個重要原因，是以河北燃煤排放為主的二氧化硫一夜之間轉(zhuǎn)化成了硫酸鹽?！?/p>

據(jù)統(tǒng)計，北京每年燃燒2300萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，天津每年燃燒7000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，河北省每年燃燒2.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

二氧化硫在夜晚轉(zhuǎn)化成硫酸鹽，使得硫酸鹽顆粒數(shù)值達(dá)到40微克/立方米。超過即將在2016年國家實行的PM2.5一級標(biāo)準(zhǔn)35微克/立方米，“同二氧化硫一起傳到北京的還包括細(xì)粒子、黑炭、揮發(fā)性有機物等。而硫酸鹽單項就達(dá)到40微克/立方米，就已經(jīng)使PM2.5超標(biāo)，所以必須控制燃煤?！?/p>

本地

北京有機物主要來自

機動車、餐飲、采暖排放

在一月中旬的霧霾天氣中，北京城區(qū)典型的機動車排放源一氧化氮在1月12日夜間一度高達(dá)310微克/立方米，是平日的4.5倍；機動車和燃煤直接排放的一氧化碳濃度高達(dá)12微克/立方米，是平時的8倍；油氣和餐飲直接排放的揮發(fā)性有機物增加2倍以上。

在數(shù)據(jù)的變化中，王躍思發(fā)現(xiàn)，交通早高峰時，氮氧化物的數(shù)值很高，同時形成硝酸鹽顆粒，導(dǎo)致其數(shù)值也在攀升。在靜穩(wěn)高濕的條件下，粒子難以擴散，并且迅速增長，“增長到400納米以上，便從不可見變成了可見的顆粒，形成了‘霾’?！?/p>

“以此可以判斷，空氣中硝酸鹽的顆粒大部分是由北京的汽車產(chǎn)生的物質(zhì)轉(zhuǎn)化的。在一月中旬的霧霾天氣中，硝酸鹽顆粒的指數(shù)也達(dá)到了40微克/立方米至50微克/立方米，也超過了PM2.5的日均值35微克/立方米的標(biāo)準(zhǔn)線?！?/p>

王躍思取樣分析后發(fā)現(xiàn)，北京機動車為城市PM2.5的最大來源，約為四分之一；其次為燃煤和外來輸送，各占五分之一左右。餐飲近年來有快速上升趨勢，占到13%?！氨本┲仂F霾污染過程引發(fā)于外來燃煤排放的二氧化硫向硫酸鹽的爆發(fā)式轉(zhuǎn)化，而持續(xù)污染過程有機物的上升表明北京本地機動車、采暖和餐飲排放。

根據(jù)對顆粒物PM2.5和PM1化學(xué)成分的分析，三種排放相加占到超過50%的比例。京津冀區(qū)域應(yīng)該重點控制工業(yè)和燃煤過程，重點在于燃燒過程的脫硫、脫硝和除塵，同時要高度關(guān)注柴油車排放和油品質(zhì)量。

未來

一地?zé)o法獨善其身

京津冀必須聯(lián)防聯(lián)控

北京、天津、河北屬同一氣候帶，大氣污染表現(xiàn)出明顯的區(qū)域協(xié)同特征。

“由于經(jīng)濟模式的巨大差異，三省市主要排放源的差異也很明顯。簡單歸結(jié)為北京的汽車，天津的油氣，河北的燃煤?！蓖踯S思分析道，交通擁堵造成機動車怠速或低速運行時污染物排放量增加5至10倍。河北省是工業(yè)重鎮(zhèn)，燃煤產(chǎn)生二氧化硫和粉塵排放。天津石油儲量豐富，與其相關(guān)的行業(yè)揮發(fā)性有機物排放量巨大?！敖鉀Q交通擁堵、控制油氣生產(chǎn)中每環(huán)節(jié)的排放、控制燃煤中脫硫脫硝除塵。如果政策執(zhí)行得好，污染可以下降一半。”

京津冀治理污染不能單靠一地減排。“調(diào)控方案并不是一個城市或者一個單位就能獨立完善制定的，徹底解決問題也不能單憑自己的力量?！?/p>

在王躍思的設(shè)想中，京津冀地區(qū)的相關(guān)負(fù)責(zé)人由更高級別的領(lǐng)導(dǎo)召集在一起，共同應(yīng)對大氣污染問題。形成一個組織，并讓科學(xué)家在其中起到作用，制定科學(xué)可行的方案。“方案既然確定，就應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行。專項資金方式來解決治理污染所需錢的問題。比如對工業(yè)企業(yè)進(jìn)行檢查，可以在專業(yè)人士的技術(shù)指導(dǎo)下進(jìn)行脫硫脫硝除塵，讓工廠的排放量削減到一個合理的程度，組織應(yīng)該對工業(yè)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)支持，也對他們進(jìn)行相應(yīng)檢查，如果發(fā)現(xiàn)偷排偷放的現(xiàn)象，第一次進(jìn)行高額罰款，第二次提高罰款額度，第三次發(fā)現(xiàn)便關(guān)停企業(yè)。讓企業(yè)感受到違規(guī)的成本很高。歐盟曾經(jīng)用這樣的方式控制了污染物的排放?！?/p>

窗外仍舊一片灰色，王躍思站在窗前沉思片刻，說：“北京的空氣已經(jīng)不僅僅是看不到、摸不著、聞不到的物質(zhì)了！”