2013年1月的冬天，北京和華北地區(qū)出現(xiàn)了多次重污染天氣過程，PM2.5月均濃度達(dá)到120μg/m3。這次污染過程使人聯(lián)想起歷史上著名的倫敦?zé)熿F事件——同樣發(fā)生在濕潤的冬季，1952年的重污染事件中，倫敦PM10月均高達(dá)3000μg/m3，超過北京10倍之多。而近年來，冬季重污染天氣影響著全國大部分地區(qū)，和人們的生活息息相關(guān)。如此高濃度的PM2.5從何而來？重污染時(shí)期硫酸鹽是如何生成的？NOx等污染物應(yīng)當(dāng)如何協(xié)同控制？記者帶著這些問題采訪了中國工程院院士、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院院長賀克斌和暨南大學(xué)環(huán)境與氣候研究院教授蘇杭、程雅芳。  

中國環(huán)境報(bào)：請問如此高濃度的PM2.5從何而來？應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)行緩解和控制？  

答：回答這一問題首先需要弄清影響PM2.5污染的3個(gè)重要因素：污染源排放、大氣氧化過程和天氣擴(kuò)散條件。天氣擴(kuò)散條件的影響公眾較為熟悉，大風(fēng)來時(shí)，污染物都被吹走；而靜穩(wěn)天氣往往造成污染累積。污染源對PM2.5的影響則可分兩類：一是污染源直接排放PM2.5，我們稱之為一次PM2.5；二是污染源排放出氣態(tài)污染物（VOCs，NOx，SO2等），經(jīng)過大氣氧化過程生成的PM2.5（成分包括顆粒有機(jī)物、硝酸鹽、硫酸鹽等），我們稱之為二次PM2.5。  

為了便于理解，我們可以把大氣氧化過程類比為燃燒過程。此時(shí)氣態(tài)污染物就好比燃燒所需的燃料，大氣氧化劑就好比燃燒所需的氧氣，各種二次PM2.5成分就好比燃燒的產(chǎn)物。對于一次顆粒物的控制，我們只有控制污染源一種方案；而二次顆粒物則給污染控制提供了新的途徑，我們不僅可以控制其氣態(tài)前體物的源排放，還可以通過對氧化過程的影響達(dá)到控制的目的。這就好比消防員可以通過取走燃料和隔絕氧氣兩種方式，達(dá)到滅火的目的。  

中國環(huán)境報(bào)：重污染天氣持續(xù)時(shí)，硫酸鹽是如何生成的？在改善重污染天氣的過程中，NOx的控制和污染物的協(xié)同控制起到了什么作用？  

答：硫酸鹽是PM2.5的主要成分，在重污染期間對PM2.5的貢獻(xiàn)率可達(dá)20%左右，隨著PM2.5污染程度上升，硫酸鹽是PM2.5中相對比重上升最快的成分。因此，硫酸鹽的生成機(jī)制研究是解釋重污染形成的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。  

傳統(tǒng)大氣化學(xué)認(rèn)為，光化學(xué)反應(yīng)所生成的OH自由基和O3等高活性物種是大氣中主要的氧化劑。根據(jù)這一理論，重污染期間近地面光強(qiáng)較弱，光化學(xué)反應(yīng)被大大削弱，相關(guān)的氧化劑濃度大幅度降低，此時(shí)二次硫酸鹽的生成理應(yīng)受到抑制。然而，觀測資料顯示重污染期間硫酸鹽的生成速率不降反升，這引發(fā)了我們對新氧化機(jī)制的思考。  

通過觀測和模擬的綜合分析，我們發(fā)現(xiàn)在霾液滴中的液相反應(yīng)是我國北方冬季硫酸鹽生成的重要途徑。重污染期間的高顆粒物濃度和高相對濕度，使得空氣中積累了大量以顆粒物結(jié)合水或霧滴的形式存在的液滴，為液相氧化提供了反應(yīng)器。在液滴中，NO2可以充當(dāng)氧化劑的角色，促進(jìn)SO2向硫酸鹽的轉(zhuǎn)化。  

根據(jù)這一液相氧化機(jī)制，針對PM2.5的減排措施中可以優(yōu)先考慮加大氮氧化物（NOx）的減排力度。控制NOx的排放，不但可以控制PM2.5中硝酸鹽的含量，還可以通過對液相反應(yīng)的影響降低硫酸鹽的生成，具有事半功倍的效果。  

值得注意的是，NOx同時(shí)是二次污染物臭氧的重要前體物，其濃度水平與臭氧水平具有非線性的關(guān)系。短期內(nèi)NOx的削減方案可能導(dǎo)致部分地區(qū)O3污染加劇，這也是協(xié)同控制中必須考慮的問題�？傊�，多污染源多污染物之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，對污染控制提出了更高的要求，而對化學(xué)機(jī)制的深入了解和在此基礎(chǔ)上的協(xié)同控制方案則是科學(xué)治霾的關(guān)鍵。  

中國環(huán)境報(bào)：在重污染過程中，媒體報(bào)道中的峰值濃度有時(shí)存在較大差異，這是為什么？有媒體報(bào)道說北京的硫酸鹽污染300μg/m3與冰島火山造成的斯堪迪納維亞半島的硫酸鹽400μg/m3相當(dāng)，事實(shí)是否如此？  

答：其中一個(gè)原因是由于計(jì)算濃度的平均時(shí)間不同所造成。通常平均時(shí)間越長，峰值濃度越低，比如月均峰值<日均峰值<小時(shí)均值峰值等。一般空氣污染標(biāo)準(zhǔn)中往往也明確界定了濃度對應(yīng)的平均時(shí)間。通常平均時(shí)間較長的標(biāo)準(zhǔn)相比平均時(shí)間較短的要嚴(yán)格，這是因?yàn)槿藗儗τ诙唐诒┞兜哪褪芰Ρ乳L期污染暴露更強(qiáng)。  

誠然，火山噴發(fā)對硫酸鹽的影響是巨大的，但斯堪迪納維亞半島距離火山噴發(fā)地有兩千多公里，硫酸鹽濃度遠(yuǎn)低于噴發(fā)源附近的濃度，不適合作為火山噴發(fā)的代表。這就好比地震是災(zāi)難性的，但是對震源數(shù)千里之外的影響遠(yuǎn)小于震中。

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