“APEC藍(lán)”試驗(yàn)

11月15日，北京啟動供暖的第一天，這個城市告別了被人們津津樂道的“APEC藍(lán)”，AQI（空氣質(zhì)量指數(shù)）破百。灰蒙蒙的天空又回來了，供熱公司一排排煙囪冒出滾滾白煙，溫暖和潔凈，對這個北方城市來說，似乎是一對難以調(diào)和的矛盾。促使霧霾天“回歸”的，不僅僅是供熱公司。由于這一天是周六，尾號不限行，加之APEC期間單雙號限行的措施也已結(jié)束，被壓抑的出行需求一下子暴漲，又要調(diào)休上班，全城的500多萬輛機(jī)動車幾乎全部出動了。下午17點(diǎn)剛過，北四環(huán)路上已經(jīng)堵得水泄不通，短短10公里的路走了一個半小時。已經(jīng)有研究表明，越是堵車時，汽油不完全燃燒造成的尾氣排放污染物濃度越高。

與此同時，經(jīng)過兩天的修整，北京及周邊五省APEC期間停產(chǎn)、限產(chǎn)的1萬多家企業(yè)和4萬多個工地也陸續(xù)復(fù)工。位于北京北五環(huán)外立水橋地區(qū)的中國環(huán)境科學(xué)研究院（以下簡稱環(huán)科院）門口又熱鬧了起來，每逢下班晚高峰，這里都會聚集20多個移動的小吃攤，其中以煎餅攤和燒烤攤最多。APEC期間，24小時不間斷巡查的城管逼得他們暫時消失了，現(xiàn)在又恢復(fù)了煙霧繚繞、熱氣騰騰。所有這些，都會為霧霾的回歸“助一臂之力”。在環(huán)科院大氣環(huán)境研究所所長孟凡看來，此次APEC期間所采取的減排措施中，機(jī)動車和燃煤排放固然關(guān)鍵，但社會面的控制也起了非常大的作用，“因?yàn)槟切┥钆欧趴此莆⒉蛔愕?，但處處存在，且很難定量統(tǒng)計(jì)”。他的一位同事放假期間去郊區(qū)旅游，本想吃一頓農(nóng)家飯，結(jié)果被告知農(nóng)家樂也不許用柴燒火了。

此次APEC期間的治霾措施，規(guī)格與嚴(yán)厲程度前所未有。由中央常委級領(lǐng)導(dǎo)親自布置，北京市與環(huán)保部配合，聯(lián)合周邊五省市，早在一年前就開始編制保障方案。中國環(huán)科院副院長柴發(fā)合也是APEC空氣質(zhì)量保障專家組成員之一，每天都要參加由北京市牽頭的協(xié)商會商，分析現(xiàn)有的減排措施與效果，預(yù)測未來幾天的空氣形勢。會議期間，柴發(fā)合忙得連接聽電話都是匆匆掛斷，一直到保障結(jié)束的11月13日，他才抽出午休的一點(diǎn)時間來接受我們的采訪。

柴發(fā)合向本刊記者回憶，APEC保障期間，最令人緊張的就是11月8日、9日那兩天。早在11月4日，專家組會商認(rèn)為，自11月8日開始，北京和整個華北地區(qū)出現(xiàn)靜穩(wěn)天氣的概率很大，空氣流動變慢，極容易形成霧霾。再加上高空偏南風(fēng)影響，河北一帶的云團(tuán)會加速向北京方向移動，極易造成北京中度或重度污染。為此，相關(guān)省份又啟動了更高一級的減排措施。河北省政府7日發(fā)布緊急通知，要求全省所有電力企業(yè)實(shí)施50%限產(chǎn)；所有鋼鐵、焦化、水泥、玻璃等行業(yè)全部暫時停產(chǎn)；所有工業(yè)企業(yè)涉VOC（揮發(fā)性有機(jī)物）排放工序在保證生產(chǎn)安全情況下進(jìn)行停產(chǎn)。天津市除提前關(guān)停計(jì)劃內(nèi)的6套機(jī)組外，額外關(guān)停1套30萬千瓦機(jī)組，在運(yùn)的18套機(jī)組全面加大噴氨量和燃用低硫煤，其中9套機(jī)組實(shí)現(xiàn)超低排放；21家VOC排放重點(diǎn)企業(yè)關(guān)?；蚣訌?qiáng)治理。

為了應(yīng)對這次范圍最廣、力度最大的保障任務(wù)，環(huán)保部向華北六省區(qū)派出了16個督查組，采用夜間突擊檢查、晨間突查等方式，深入一線現(xiàn)場辦公。這其中，環(huán)繞北京的河北省壓力最大。河北省環(huán)保廳將全省分為6個片區(qū)，每個片區(qū)涵蓋2個地級市，由一名環(huán)保廳副廳長帶隊(duì)不定期到所管轄片區(qū)暗查、巡查。另外，以北京周邊100公里為范圍，劃出20個重點(diǎn)縣、9個重點(diǎn)市，派出20個督查組、9個巡查組進(jìn)駐督查。

一家媒體記錄下了跟隨督查組檢查的所見所聞——11月4日早8點(diǎn)，凌晨4時剛突查過保定市區(qū)造紙廠的第七督查組，簡單吃過早餐后，又驅(qū)車前往保定下屬的淶源縣。剛進(jìn)入縣城后短短一公里內(nèi)，組長武紹貴就連續(xù)喊了4次停，正在施工的燃?xì)夤こ坦さ?、豆腐小作坊冒煙的小鍋爐、住房建筑工地、冒白煙的加油站都沒逃過督查。從燃?xì)夤こ坦さ仉x開，剛上車沒多久，武紹貴著急喊了三聲“停”，隨后督查人員找到了一根冒白煙的細(xì)小煙囪，勸停正燒煤冒煙的豆腐小作坊。重拳之下，各地也開始各出奇招。天津市把全市范圍劃分為2.4萬個網(wǎng)格，設(shè)立了四級網(wǎng)格員，他們頭戴小紅帽，手持望遠(yuǎn)鏡，站在高速路邊上觀察兩測有無農(nóng)民燒秸稈。

即便如此，面對11月8日可能出現(xiàn)的霧霾天，環(huán)保部門還是大意不得。他們調(diào)整策略，要求自11月5日起各地的督查工作，重點(diǎn)督查高架源和VOC排放企業(yè)的管控。環(huán)保部副部長翟青還約談了大唐、國電、中電投、神華等電力集團(tuán)公司的負(fù)責(zé)人，要求他們降低落后機(jī)組發(fā)電負(fù)荷、加強(qiáng)環(huán)保設(shè)施運(yùn)維管理、增進(jìn)優(yōu)質(zhì)煤炭使用等多項(xiàng)措施，削減污染物排放。

好在，那幾天，北京并沒有出現(xiàn)柴發(fā)合擔(dān)心的霧霾，只是空氣能見度略有下降，因?yàn)槌鞘屑爸苓叺貐^(qū)減排給力，仍保證了二級良的空氣質(zhì)量。“這次APEC會議的保障措施再次表明，減排是個硬道理。”柴發(fā)合告訴本刊記者，“習(xí)主席說是人努力、天幫忙，但靠天是靠不住的，主要還得靠人努力。某種程度上，這次聯(lián)防聯(lián)控也算是給區(qū)域協(xié)同治理機(jī)制做了一次試驗(yàn)和演練。”

柴發(fā)合解釋，“霾”這個詞在氣象學(xué)上早就有了，它是能見度變差的一種天氣現(xiàn)象，具體指大氣濕度不是太大的情況下能見度低于10公里。而能見度受兩個因素影響，一個是大氣的濕度，另一個就是顆粒物濃度，特別是直徑小于2.5微米的細(xì)顆粒物（即PM2.5）的濃度。由此，霧霾一詞就成了PM2.5濃度的直接反映。“天氣因素很難控制，比如大氣濕度和空氣流動速度，人很難去影響，那要降低PM2.5，最有效的方法就是減排。”

APEC峰會結(jié)束的第二天，北京環(huán)保局發(fā)布了對保障效果的初步評估，顯示會議期間京津冀及周邊地區(qū)PM2.5平均濃度同比下降30%左右，其中，北京市的二氧化硫、氮氧化物、PM10、PM2.5、揮發(fā)性有機(jī)物“減排比例”分別達(dá)到54%、41%、68%、63%和35%左右。北京市環(huán)保局副局長方力介紹說，如此大幅度的減排得益于四項(xiàng)措施——工地停工，使揚(yáng)塵排放總量下降70%～80%；機(jī)動車單雙號限行，車速從22公里／小時上升至35～50公里／小時，使氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物和顆粒物減排都在40%～50%；工廠停產(chǎn)，使VOC排放消減了37%；京津冀周邊地區(qū)的聯(lián)動減排，也貢獻(xiàn)了20%～30%的減排量。

從“嗆鼻子”到“瞇眼睛”

今年59歲的柴發(fā)合額頭寬厚，說起話來還帶有明顯的陜西口音，1982年進(jìn)入環(huán)科院以來，他見證了中國大氣污染的30年變遷。最近兩年，他的日程開始被各種會議、項(xiàng)目、參觀接待等擠得滿滿的，我采訪他的那天下午，剛剛結(jié)束APEC保障工作的他又要忙著布置場地、設(shè)計(jì)路線，以迎接兩天后來此視察的中韓兩國環(huán)保部的領(lǐng)導(dǎo)。隨著最近幾年P(guān)M2.5污染日益嚴(yán)重，越來越多的外國科研機(jī)構(gòu)都在積極爭取來華合作，中國成了全球大氣污染學(xué)者爭搶的試驗(yàn)場。

柴發(fā)合向我們回憶，科研人員對大氣污染的研究，早在上世紀(jì)80年代初就開始了，不過，當(dāng)時以煤煙污染為主，主要研究以太原為中心的山西能源地區(qū)、以沈陽為中心的東北重工業(yè)地區(qū)大氣污染成因和他們的環(huán)境容量，到底一個城市能容納多少污染排放，通過什么樣的消減措施才能把大氣中的污染物消解掉。此外，蘭州也是重點(diǎn)研究對象，除了有重化工業(yè)，狹長的地形也使得蘭州的大氣污染物更難擴(kuò)散，加上光照強(qiáng)，蘭州的臭氧一度成為重點(diǎn)污染問題。

那時候，主要污染物主要是“老三樣”——總懸浮顆粒物（TSP）、二氧化硫、氮氧化物。其中，二氧化硫主要是燃煤造成。“當(dāng)時那種污染是嗆鼻子的污染，現(xiàn)在是瞇眼睛的污染。”柴發(fā)合評價，“從污染程度來說，那時候比現(xiàn)在還重。能感覺到煤渣子在你頭發(fā)里夾著，在你臉上揚(yáng)著，襯衫兩天不洗都很臟，大顆粒物多。但是現(xiàn)在污染形態(tài)發(fā)生了變化，由煤煙型變成了復(fù)合型污染。”

到上世紀(jì)90年代，中國環(huán)保科研人員又開始把精力轉(zhuǎn)向了酸雨研究。尤其是華南和西南地區(qū)，大量的高硫煤燃燒，加之土壤呈酸性，極容易轉(zhuǎn)化為酸雨，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)、森林被腐蝕，甚至橋梁、樓房等都受到嚴(yán)重腐蝕。但是，無論“嗆鼻子”污染，還是酸雨問題，其罪魁禍?zhǔn)?，主要都是燃煤造成的二氧化硫排放。?005年，中國的二氧化硫排放到達(dá)頂峰，環(huán)保部門公布的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)年排放總量高達(dá)2549萬噸，居世界第一，造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)5000億元人民幣。到第二年，隨著“十一五”計(jì)劃中“節(jié)能減排”的展開，二氧化硫的排放量雖有小幅增加，但上升幅度已經(jīng)大幅回落。2007年，二氧化硫排放量首次出現(xiàn)下降。

2000年左右，顆粒物問題開始浮出水面，主要背景是北京的沙塵暴問題。復(fù)旦大學(xué)大氣化學(xué)研究中心主任莊國順教授是較早開展這一領(lǐng)域研究的專家。早在上世紀(jì)80年代，正在美國讀博士的莊國順跟隨他的導(dǎo)師，在太平洋一個小島上以及夏威夷地區(qū)都發(fā)現(xiàn)了來自中國新疆塔克拉瑪干沙漠和蒙古戈壁上的細(xì)微顆粒物。論文發(fā)表后，引起學(xué)界轟動，根據(jù)他們的研究，一粒只有頭發(fā)絲幾十分之一大小的顆粒物，從中國新疆起飛，飄蕩到美國西海岸只需要7～10天時間，而到上海和北京，則不過一兩天。

2000年春天，一場被當(dāng)時媒體稱為“有史以來最大”的沙塵暴席卷京城，總顆粒物的濃度達(dá)到了每立方米1萬微克以上，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)時鮮有人知的PM2.5已經(jīng)占到了沙塵暴塵?？偭康?0%以上。2004年，莊國順決定回到上海。“當(dāng)時上海在忙著治理蘇州河，一般認(rèn)為空氣質(zhì)量會比北京好，但我們的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)時兩地PM2.5都在40～70微克/立方米，算很嚴(yán)重了。”

與此同時，柴發(fā)合也開始注意到PM2.5問題。“當(dāng)時，我們看到傳統(tǒng)污染物二氧化硫在下降，但和機(jī)動車有關(guān)的氮氧化物在上升，我們沒有控制的VOC也就在急劇上升，這時候我們已經(jīng)意識到中國的污染在轉(zhuǎn)型，并且可能會面臨著PM2.5和臭氧為代表的復(fù)合型污染。”柴發(fā)合回憶說。2000年，科技部聯(lián)合環(huán)科院、北大、清華等單位一起開展“北京市大氣污染控制對策研究”成為國家支持的第一個針對復(fù)合型污染的研究項(xiàng)目。研究人員在北京市設(shè)了6個采集點(diǎn)，進(jìn)行了兩個季節(jié)的采樣，除了傳統(tǒng)的大顆粒物，還特別針對PM2.5進(jìn)行了排放濃度、基本化學(xué)組成的檢測。

后來，兩場環(huán)保戰(zhàn)役促使官方對大氣顆粒物污染更加重視起來。一個是首鋼搬遷，當(dāng)時，全北京污染最嚴(yán)重的地方在石景山區(qū)，柴發(fā)合的研究團(tuán)隊(duì)測算，當(dāng)時全北京每年8萬噸的顆粒物排放中，首鋼就貢獻(xiàn)了其中的四分之一。在一片質(zhì)疑聲中，柴發(fā)合是堅(jiān)定的“主戰(zhàn)派”，堅(jiān)決支持搬遷。首鋼搬遷啟動之后，緊接著，奧運(yùn)會就來了?；貞浧饋?，奧運(yùn)會的時候，PM2.5問題尚未進(jìn)入民間視野，也沒有進(jìn)入奧運(yùn)空氣質(zhì)量的考核標(biāo)準(zhǔn)，但柴發(fā)合調(diào)閱出來的檢測數(shù)據(jù)顯示，奧運(yùn)會開幕的第一天8月8日，PM2.5的濃度已經(jīng)接近100，此后開始逐漸下降到50左右，“也是機(jī)動車限行的功勞”。

從二氧化硫到顆粒物，中國的大氣污染成因變得越來越復(fù)雜，但即便如此，我們在采訪中問到的幾乎每一個專家，仍然對后來幾年迅猛發(fā)展的PM2.5問題感到有些始料未及。在大氣污染的演進(jìn)過程中，也存在一個加速度的過程。

污染的加速度

孟凡上世紀(jì)90年代經(jīng)常去太原、沈陽做調(diào)研，他回憶，每次從太原火車站下車，“目光所及也就只能看到五六根電線桿，能見度比現(xiàn)在還差”。但是，即便如此，那時候人們對霧霾天氣的感知仍不強(qiáng)烈。在孟凡看來，那是因?yàn)橹暗奈廴旧刑幱邳c(diǎn)狀分布。“比如首鋼污染厲害，石景山能見度不好，但爬到景山頂上還是能看到藍(lán)天。”孟凡說，“但最近兩年，點(diǎn)連成了片，片連成了面，整個北京，乃至整個華北地區(qū)的能見度同時降低，你開車走200公里還見不到藍(lán)天，人的感覺就完全不一樣了。”

如果形象地說，霧和霾并非同一事物。如果空氣中的顆粒物不多，即便在大氣濕度400%的時候，形成的也只是小水滴組成的霧。但如果大氣中懸浮著眾多顆粒物，大氣濕度達(dá)到80%就變成了霾。霧團(tuán)只有幾十米到200米厚，且與周邊空氣有著明顯的分割線，而霾團(tuán)則厚達(dá)1000～3000米，它就像一團(tuán)沒有邊界的灰棉花，與周圍的空氣粘連在一起，讓你躲無可躲。

這種區(qū)域性大面積顆粒物污染，在世界范圍內(nèi)也不多見。20世紀(jì)90年代后期，在一個名為“印度洋試驗(yàn)”的國際科學(xué)合作項(xiàng)目中，美國和歐洲的一些科學(xué)家在印度洋的上空動用輪船、飛機(jī)等眾多力量，對這里的空氣展開實(shí)驗(yàn)和研究。他們發(fā)現(xiàn)在印度洋、南亞、東南亞和中國南部上空，存在著一個面積相當(dāng)于美國大陸大小、厚度約3公里的棕色云團(tuán)，由于是在亞洲地區(qū)發(fā)現(xiàn)，因此稱其為“亞洲棕色云團(tuán)”。現(xiàn)在回看2008年前后的新聞，當(dāng)時PM2.5尚未成為流行詞，媒體上就把這種霧霾天氣歸入“亞洲棕色云團(tuán)”。

與中國的歷時比較類似，中美之間的差異也在點(diǎn)與面之間。打開一張美國PM2.5重點(diǎn)污染圖，上面星星點(diǎn)點(diǎn)的紅點(diǎn)并無規(guī)律，匹茲堡的工業(yè)污染、洛杉磯的機(jī)動車污染……相互之間仍然是獨(dú)立的，并未連成片。

由點(diǎn)到面，還只是污染范圍的擴(kuò)大。若從程度上看，為何最近兩三年明顯感覺霧霾問題越來越嚴(yán)重，其跳躍式的演進(jìn)方式甚至已經(jīng)超越了循序漸進(jìn)的經(jīng)濟(jì)增長曲線。這也是科學(xué)家在苦苦追索的問題之一。根據(jù)現(xiàn)有的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家普遍認(rèn)為，促成霧霾污染加速度的“兇手”是空氣中二次顆粒物的大量生成。

清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院的李俊華教授告訴本刊記者，清華大學(xué)從1999年就開始監(jiān)測PM2.5，發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在為止，PM2.5年平均濃度整體是下降的，重灰霾天氣中高濕度下二次顆粒物生成速率增大，大氣中二氧化硫和氮氧化物還存在耦合促進(jìn)作用，使二次顆粒物的濃度明顯上升，而恰恰二次顆粒物增多能夠更明顯地降低能見度，所以，從人們的直觀感受看，好像PM2.5濃度明顯上升，灰霾加重了。

李俊華專門給研究生開有一門大氣污染化學(xué)與物理的課程，致力于通俗地闡釋PM2.5的科學(xué)成因問題。他向本刊記者介紹，PM2.5的構(gòu)成有兩大類——一類是一次顆粒物，也就是污染源直接排到大氣中的顆粒物，比如揚(yáng)塵、沙塵等；第二類就是二次顆粒物，它最初排出來的時候是氣體，比如二氧化硫，但進(jìn)入大氣中之后，在自由基作用下就變成了固體硫酸鹽。再比如，植物呼吸和人類活動排到大氣里的VOC（可揮發(fā)有機(jī)物），與大氣中的氮氧化物在大氣光化學(xué)反應(yīng)之下，形成臭氧和二次氣溶膠顆粒，后者正是組成PM2.5的最主要成分。

相比揚(yáng)塵這樣的一次顆粒物，二次無機(jī)顆粒物的吸濕性更強(qiáng)，在空氣濕度達(dá)到一定程度時更容易造成能見度低的霧霾天，飄蕩在空中不易散去。李俊華介紹，越是西北人煙稀少的地區(qū)，一次顆粒物的占比越高；越是東部發(fā)達(dá)地區(qū)，二次顆粒物的占比越高。在霧霾天嚴(yán)重的京津冀、長三角和珠三角地區(qū)，二次顆粒物的比例已經(jīng)占到PM2.5顆粒物總數(shù)的70%左右，成為導(dǎo)致東部地區(qū)霧霾天氣的主力軍。

中國氣象科學(xué)研究院的張小曳研究員對二次顆粒物的形成方式有更細(xì)致的研究，他認(rèn)為主要有三種：一是直接從氣體變?yōu)闅馊苣z粒子（這些新形成的氣溶膠粒子粒徑通常在30nm以下）；二是新粒子形成后通過碰并、集聚等過程形成一些更大的粒子（粒徑通常在100～200nm）；三是通過凝結(jié)等過程進(jìn)一步形成一些粒徑更大的粒子（多數(shù)在300nm，一般不超過1000nm，即PM1）。進(jìn)一步講，PM2.5中的二次顆粒物基本都是PM1之下的微小顆粒物。

張小曳的研究表明，北京PM2.5中大多是直徑小于1um（也稱為PM1）的粒子。其中最大的部分為有機(jī)碳?xì)馊苣z，約占40%；排在第二的是硫酸鹽氣溶膠，占16%，主要來自燃煤；第三大部分為硝酸鹽氣溶膠，約占13%，既有機(jī)動車燃油的貢獻(xiàn)，也有燃煤的影響；北京PM1中還有一個占11%的組分即元素碳，來自城市道路開挖、未覆蓋道路、建筑工地、工業(yè)煙塵和城市外礦物粉塵的輸入。

不同于一次顆粒物在空氣中相互獨(dú)立的運(yùn)動軌跡，二次顆粒物在生成過程中，漂浮在大氣里是相互發(fā)生化學(xué)作用的。比如二氧化硫變成硫酸鹽，氮氧化物與VOC發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成臭氧和二次有機(jī)氣溶膠。李俊華教授介紹，這種相互之間的化學(xué)反應(yīng)會造成1＋1≥2的效果，加速二次顆粒物的生成。

李俊華經(jīng)常被問到同一個問題——人們的主要活動在白天，為什么反而到了傍晚，會感覺霧霾濃度更嚴(yán)重？他向我解釋，這恰恰表明了空氣中那些看不見的化學(xué)反應(yīng)。早上逆溫層散去之后，人們紛紛出門上班，開始大量制造NOx和VOCs，濃度快速上升，到中午前后基本上排放達(dá)到一個峰值，下午兩點(diǎn)左右臭氧濃度也會達(dá)到峰值，到了傍晚，反應(yīng)過程開始完成，二次顆粒物的濃度逐步升高，成為一天中PM2.5濃度最高、能見度最低的時刻。孟凡就常常建議朋友，傍晚或者晚上盡量不要外出鍛煉。李俊華教授倒是不管這么多，無論多晚，他都堅(jiān)持每天走1萬步，在他看來，“大環(huán)境如此，個人努力收效甚微，順其自然”。

追兇何其難

環(huán)科院大院里，一座不起眼的兩層小樓樓頂，有一個形如海洋貝殼似的龐然大物。大氣所的王學(xué)中老師帶領(lǐng)我來到頂層，其實(shí)就是半層高的儲藏間，需要彎著腰才不碰頭。他按動幾個按鈕，只聽樓頂傳來轟轟的聲響，巨型“貝殼”從中間裂開一道縫，慢慢打開，露出中間一個薄膜做成的方盒子，這就是用來研究大氣化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)裝置“煙霧箱”。王學(xué)中老師介紹，因?yàn)闊熿F箱的表皮是FEP薄膜，相當(dāng)脆弱，需要做一個外殼為它遮風(fēng)擋雨，之前的外殼是木質(zhì)的，2009年北京下大雪的時候壓垮了，又花10萬元為它量身定制了這副鐵皮殼。

環(huán)科院大氣所的這個“煙霧箱”是56立方米大，在國內(nèi)“煙霧箱”里邊已經(jīng)算是大的。“煙霧箱”的原理是隔離出一定體積的純凈空氣來，然后用各種方式注入化學(xué)物質(zhì)，并模擬光的作用，用以觀察大氣中不同物質(zhì)在不同光化學(xué)條件下的反應(yīng)機(jī)理。通俗講，這個透明的魔方盒子，就是為了對大氣中的各種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行可控制的試驗(yàn)，借此追查PM2.5的元兇。

但是，這個追兇過程并不容易。“煙霧箱”只能模擬各種化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)過程和機(jī)理，要真正弄清楚北京PM2.5的兇手都有誰，還必須從實(shí)際出發(fā)。2013年12月30日，中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員張仁健公布了其課題組對北京地區(qū)PM2.5源解析的研究結(jié)果，認(rèn)為“北京霧霾有六大貢獻(xiàn)源”，分別是二次無機(jī)氣溶膠、工業(yè)污染、燃煤、土壤塵、生物質(zhì)燃燒、汽車尾氣與垃圾焚燒，依次占比為26%、25%、18%、15%、12%、4%。結(jié)論一出，眾人嘩然，因?yàn)橛∠笾谐鹘堑臋C(jī)動車尾氣只占到4%，北京環(huán)保局也出面對此提出質(zhì)疑。

之后，今年4月，北京環(huán)保局公布了一份官方的“PM2.5源解析清單”，從來源來看，28%～36%來自區(qū)域傳輸，其他的64%～72%都是北京本地產(chǎn)生。在本地來源中，機(jī)動車排放（占31.1%）、燃煤（占22.4%）、工業(yè)生產(chǎn)（占18.1%）的比重占據(jù)前三位，此外，揚(yáng)塵占14.3%，其他（包括餐飲、燒烤）等占14%左右。這個結(jié)果與多數(shù)專家的研究比較一致，但張仁健后來也出面辟謠，他并沒有把二次生成顆粒物算在其內(nèi)。這樣看來，偏差如此之大也就可以理解了。

實(shí)際上，這種針對“誰是主犯，誰是從犯”的辯論，一直持續(xù)到現(xiàn)在，不同的研究人員，采用不同的方法，在不同時間和地點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，得出的結(jié)果很可能相差甚大。這也是目前霧霾源解析工作中面臨的一個現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)——為了完成環(huán)保部定下的任務(wù)，趕在今年底之前公布35個城市的源解析清單，本來嚴(yán)肅的科學(xué)研究工作被迫駛?cè)肟燔嚨溃?5個城市各自找科研院所來解析自己的霧霾成因，并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

即便在相同時間、相同地點(diǎn)，采集相同的數(shù)據(jù)，套用不同的研究方法，所得出來的結(jié)論仍然會有差別。北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院的鄭玫老師還專門就此寫過一篇論文，她發(fā)現(xiàn)，方法不同，針對不同的污染源，所得出的結(jié)論差距也不盡相同。比如，道路揚(yáng)塵的差異較大，而機(jī)動車尾氣和生物質(zhì)燃燒的差距就較小。

鄭玫老師介紹，霧霾的源解析研究，首先是摸清家底，搞清楚所有污染源，比如單位面積內(nèi)有多少汽車、多少燃煤鍋爐，就能測算出理論上的污染排放總量，這是進(jìn)行源解析工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，有兩種基本的研究方法，一個是受體模型方法，即分析采集到的細(xì)微顆粒物，通過它的不同化學(xué)成分占比來反推污染源的貢獻(xiàn)率，這也是現(xiàn)在學(xué)界普遍采用的研究方法。二是空氣模型方法，受體分析固然可以解答一顆細(xì)微顆粒物里包含了多少硫酸鹽、多少硝酸鹽……但卻不能回答這些化學(xué)物質(zhì)是從哪里來的。利用空氣模型法，輸入污染源排放數(shù)據(jù)和空氣流動等參數(shù)，利用一套數(shù)學(xué)模型，就能像解方程式一樣，推斷出這些污染物來自哪里、來自哪一類污染源。比如，如果在大興捕捉到一顆含有二氧化硫的細(xì)粒子，根據(jù)時間和占比，就能大致推斷出，它是昨天南部河北地區(qū)某個燃煤鍋爐的產(chǎn)物。

理論上講，這樣就能夠比較精確地定位霧霾的兇手，可是，現(xiàn)實(shí)卻要復(fù)雜得多。首先，孟凡所長向我們強(qiáng)調(diào)，最大的難處就是污染源數(shù)據(jù)仍然不健全，源清單中，像火電廠、大工廠這類明顯的固定排放源便于統(tǒng)計(jì)，移動的機(jī)動車源也可以通過車管所的數(shù)據(jù)和汽油消耗量進(jìn)行推算，可是散布于民間的生活燃煤、餐飲、燒烤等社會面排放源，卻極難統(tǒng)計(jì)量化。“污染源數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，這個基礎(chǔ)不準(zhǔn)確，模型再好，算出來的結(jié)果也有偏差。”為此，孟凡特意囑托本刊記者呼吁，科研機(jī)構(gòu)之間應(yīng)該更深入地共享數(shù)據(jù)。他感慨，現(xiàn)在各家的研究都是項(xiàng)目制，一個項(xiàng)目產(chǎn)生一堆數(shù)據(jù)，做完了就扔在那里，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人退休了或調(diào)離了，數(shù)據(jù)就基本廢棄了，造成了大量不必要的浪費(fèi)。舉個簡單的例子，如果仔細(xì)閱讀各個科研院所發(fā)表的論文就會發(fā)現(xiàn)，很多數(shù)據(jù)都是基于自家的采集結(jié)果，比如北大、環(huán)科院、清華、中科院，都有各自的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，他們有的規(guī)模大一些，有的只有一個架在自家樓頂?shù)牟杉?，代表性必然大打折扣?/p>

此外，對于二次顆粒物的生成過程和周邊區(qū)域的傳輸模式，仍存在諸多研究疑問。不過，基本達(dá)成一致的是，燃煤排放與機(jī)動車尾氣已經(jīng)成為大城市霧霾最主要的兩個兇手。莊國順對北京和上海的數(shù)據(jù)持續(xù)采集和分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在2000至2003年，硝酸鹽與硫酸鹽的比值是0.3左右；而以后比值一直呈上升趨勢，到了2012年的許多時候，已經(jīng)達(dá)到1；而在2013年初的全國性大范圍霧霾事件中，兩者之比甚至達(dá)到1.5～2.0。這意味著，交通排放甚至已經(jīng)超過工業(yè)排放，成為京滬霧霾天的最大污染源。

治霾的三重挑戰(zhàn)

按照環(huán)保部的部署，2014年底前，35個城市要公布各自的霧霾源解析清單，搞清楚霧霾的元兇。由于城市產(chǎn)業(yè)不同，各個地區(qū)的霧霾元兇可能不太一樣，比如河北的第一元兇是燃煤，北京的第一兇手是機(jī)動車，而天津的PM2.5中，建筑揚(yáng)塵占比最多。柴發(fā)合強(qiáng)調(diào)，治霾并非一時沖動，也不能搞一刀切，一定要在科學(xué)研究基礎(chǔ)上，根據(jù)各地的不同情況制訂個性化治霾方案。

李俊華的實(shí)驗(yàn)室正在為攻關(guān)非電力行業(yè)的脫硝技術(shù)而忙碌著，前段時間，河北省委書記和省長帶隊(duì)來清華大學(xué)，還專門來參觀了他的實(shí)驗(yàn)室。對河北來說，治霾的重中之重就是降低氮氧化物排放，或者說，就是脫硝。

既然PM2.5的顆粒物在大氣中的反應(yīng)過程不受人為控制，治霾的有效方法就只能是降低污染物的排放，使得二次顆粒物生成變成“無米之炊”。這中間，李俊華教授分析，主要是降低一次大氣污染物排放——二氧化硫、氮氧化物、VOC。

好在，“十一五”期間，中國實(shí)施了嚴(yán)格有效的脫硫政策，使得發(fā)電行業(yè)的脫硫工作提前取得了質(zhì)的飛躍。到2009年，“十一五”的倒數(shù)第二年，中國二氧化硫的排放量提前完成了消減10%的目標(biāo)，而且還多消減了109萬噸，使之回到了2005年左右的水平。這其中，火電行業(yè)實(shí)現(xiàn)的脫硫占總消減量的79%，起了主力軍作用。

談起減排，就不得不提我國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。我國能源消費(fèi)中，燃煤占到70%，我國二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的67%、煙塵排放量的70%和人為源大氣汞排放量的40%都來自燃煤。而燃煤中，又有一半的燃煤量來自火電行業(yè)，另外的一半的散煤燃燒分布在工業(yè)、取暖、生活餐飲等領(lǐng)域。因此，減排的重頭在燃煤脫硫，脫硫的重頭又在發(fā)電行業(yè)。因此，“十一五”開了個好頭，把“重頭中的重頭”搞定了。

可是，就像改革一樣，容易改的改完了，剩下的都成了難啃的骨頭。李俊華向本刊記者分析，之所以在“十一五”期間主打脫硫，而沒有展開脫硝工作，是因?yàn)闊o論從經(jīng)濟(jì)承受力上，還是技術(shù)儲備上，我國的脫硝時機(jī)當(dāng)時都不成熟，如果貿(mào)然放開，不僅國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受拖累，幾千億的脫硝市場就成了外企的肥肉。從“十二五”開始，在繼續(xù)脫硫的基礎(chǔ)上，脫硝工作開始提上日程，并制定了5年消減10%的目標(biāo)。

可是，從“十二五”前兩年的情況看，脫硝工作很不理想。到第三年氮氧化物才比2012年減少了4.7%，進(jìn)展緩慢。李俊華分析，減排需要三方面的支持，并非一蹴而就。一個是技術(shù)，現(xiàn)在電力行業(yè)的脫硝技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但工業(yè)鍋爐和爐窯的脫硝技術(shù)仍有諸多問題沒有解決。二是經(jīng)濟(jì)支持，節(jié)能減排需要投入，一臺在役30萬千瓦機(jī)組進(jìn)行脫硝改造建設(shè)的成本大約在6000萬元左右，一次性建設(shè)成本也要3600萬元，按每臺機(jī)組在役20年來算，每年分?jǐn)偧s180萬元成本。這筆錢在電力行業(yè)脫硫過程中已經(jīng)找到了行之有效的解決辦法，通過補(bǔ)貼上網(wǎng)電價1.5分/度的方式，為企業(yè)籌集了脫硫費(fèi)用，但脫硝的補(bǔ)貼去年才開始實(shí)行，且只有8厘/度，企業(yè)普遍反映額度偏低。更糟糕的是，金融危機(jī)時迅猛擴(kuò)張的鋼鐵、玻璃、水泥等產(chǎn)能現(xiàn)在嚴(yán)重過剩，已經(jīng)出現(xiàn)行業(yè)性微利或虧損，比如河北，一個省的鋼鐵產(chǎn)量就超過了美國全國的產(chǎn)量，2012年的每噸利潤只有85元，根本支撐不起脫硝改造建設(shè)。

最后一個支撐條件是監(jiān)管。這又遇到了前面所講的那個“正規(guī)軍與游擊隊(duì)”的問題，火電廠和大工廠這樣的“正規(guī)軍”已經(jīng)有效納入監(jiān)管，剩下的千千萬萬散兵游勇卻讓監(jiān)管者頭疼。從今年7月開始，隨著30萬千瓦機(jī)組全部完成脫硝改造，電力行業(yè)的排放已經(jīng)退居第三位，工業(yè)排放躍居第一，散布全國的六七十萬座工業(yè)鍋爐和爐窯成為亟待“關(guān)進(jìn)籠子的老虎”。

2013年9月，國務(wù)院發(fā)布《大氣污染防治行動計(jì)劃》（下稱“大氣防治國十條”），提出“力爭再用5年或更長時間，逐步消除重污染天氣，全國空氣質(zhì)量明顯改善”的目標(biāo)，規(guī)定到2017年，京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域細(xì)顆粒物濃度分別下降25%、20%、15%左右。這其中，環(huán)保部與各地簽訂的責(zé)任狀明確，其中北京市的濃度控制在60微克/立方米左右，責(zé)任最重。

要完成這個目標(biāo)并不輕松。在李俊華看來，“要完成這個目標(biāo)需要每一類污染源都要治理，無論貢獻(xiàn)大小，都要齊下工夫，包括我們每個人”。以機(jī)動車為例，一輛汽車的排放主要取決于三個方面：一個是油品，一個是發(fā)動機(jī)技術(shù)，另一個就是后處理裝置。如果說前兩者取決于石油公司和汽車公司，那么后者的責(zé)任就在我們每一個人了。一個全新的三效催化轉(zhuǎn)化器價值1000多元，如果超過使用壽命（一般為16萬公里）不及時更換，排放的主要污染物就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)。李俊華專門做過試驗(yàn)，如果花1000多元換一個新的，排放標(biāo)準(zhǔn)就會跟新車相差無幾。但是，李俊華碰到出租車司機(jī)，有時候問他們是否及時更換，卻經(jīng)常聽到對方講解各種驗(yàn)車時蒙混過關(guān)的手段。“減排責(zé)任并不只在企業(yè)和政府，每個人都可以出自己的一份力，匹夫有責(zé)。”

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