财新记者 王玲 实习记者 杨洁
2013年的最后一个月里,雾霾再次重磅侵袭我国中东部。环保部通报的灰霾污染情况称,11月30日以来,我国部分地区先后出现大范围灰霾污染过程,部分城市空气质量明显下降。多个南方重镇发布霾预警公告:12月2日,上海首次发布霾橙色预警;12月4日,南京首次发布霾红色预警。
相对南方的雾霾天,北京市民很幸运地享受了几日好天。但好景不长,12月7日,京城再度陷入一片灰蒙蒙之中,让人不禁联想起今年初那场旷日持久的大雾霾:2013年1月,全国雾霾平均日数为52年来同期最多,据中国科学院大气物理研究所监测数据统计,京津冀共发生5次强霾污染过程。1月13日,北京首次发布霾橙色预警,为当时最高的霾预警等级。
常言的北上广三地中,北京、上海已相继发布橙色霾预警,雾霾天气是否有南移趋势?本次南方多地雾霾原因何在?面对日益频繁的雾霾天气,寻常百姓该怎么办?财新记者专访了中科院大气物理研究所研究员王跃思。
王跃思研究员研究空气污染已有十多年,也是 “大气灰霾溯源”项目组报告的执笔人。
南方雾霾原因
财新记者:此次南方大范围雾霾的原因?
王跃思:首先是气象上的原因。一到冬季,太阳高度角下降。什么叫太阳高度角?太阳光线与该地作垂直于地心的地表切线的夹角,夏天太阳高度角大,地面受到很强的照射,地面温度就会升高,产生很强的对流,即上下的风,污染物很容易从地面扩散到高空;现在这个季节,太阳高度角下降,地面接受不了那么多热量,中午热量多,蒸散一些水汽,到了早晚比较冷,地面较冷,空气较热,空气中过量的水分就会凝结形成雾,这就是辐射雾。
一般湿度达到90%、95%才会形成雾,但由于地面污染源排放很多细小粒子,这些粒子作为凝结核使得相对湿度无需90%、95%,甚至70%、60%就会“造雾”,实际上就是人们所说的雾霾——雾跟霾的混合体,产生大面积以霾为主的雾霾污染。
为什么提太阳高度角?原来对流强烈,上下污染物扩散可达两三千米的高度,但到了冬天对流没有夏天那么旺盛,这个高度可能只有五百米,或者五百米以下,相当于大气容量减少了4~6倍,甚至有时混合层高度只有二三百米。气流在两三百米的空间中混合与在两三千米的高度中混合,是不一样的,如此一来,污染源不变时,污染程度肯定就会加强。
何况冬天污染源还增加了,如燃煤燃气取暖;还有一些农村地区烧柴火,有一些南方地区屋里点一堆柴火取暖的都有。
污染主要就两个原因:一个是气象原因 ,一是污染源排放冬季增加。气象原因是历史上都有过的,天气过程导致混合层高度下降,湿度增大的情况下,没有水平风,没有垂直风,污染物还这么多,就会形成这种雾霾。何况我们的污染物排放比夏天、比以前都是增加的。
财新记者:这次大范围雾霾很多城市启动霾橙色预警,南京更是升级为红色预警,南京的情况如何?
王跃思:南京我们有观测,从其污染物化学成分看,可以分析出硫酸盐,大约占10%到15%;硝酸盐比较高,15%到20%,这比北方地区还高;铵盐也稳定在15%:这三种化学组份大约占了50%左右。此外海盐占约5%到10%;生物质燃烧的黑炭约3%到5%;有机碳约30%~35% %;还有矿尘,比例不是很大,约5%到10%。
这些化学成分都是从那些源来的?首先是工业源,包括燃煤。为什么那么多硫、那么多氮?这都跟燃煤有关。那么多OC有机物,都跟众多化工企业有关。南方炼油等化工企业很多,有些地方,如南京,空气的味道都很臭的。
第二是汽车。汽车污染在于,一,数量多,二,油品质量差,且很多城市都堵车,管理不好。
第三是农业。农业源在北京表现不突出,但在广大的东南部地区就比较突出,这些地方很多养鸡、养鱼等养殖业,还有大面积的秸秆燃烧。而农业化肥使用和养殖都排放氨气和铵盐,此外,秸秆燃烧还排放黑炭、钾等污染物。
第四个是建筑。到处开工,修地铁,且没有遮挡,你可以去看。
除了这四类源,大城市还有餐饮,第五类源。我们总共把污染物归结为约七类,源可能有五种。
财新记者:南方与北方污染源不同处?
王跃思:南方跟北方稍微有点的区别就是,南方工业源可能更厉害,氨的排放更严重;农业源也厉害,表现在其硝酸铵在大气中的浓度非常高。硝酸铵是大气中吸湿最快的污染物之一,而且特别不容易清除。
财新记者:南方冬天不像北方这样大规模燃煤取暖,污染应该少一些,为何这次雾霾南方很多城市很严重?
王跃思:我觉得取暖不是主要的源,工业和汽车的源才是主要的,至少得占60%、70%,其他的源较少,顶多占三成。
北方夏天也有霾,跟南方现在大概是一样的。燃煤不只是指老百姓烧的煤,主要是工业燃煤,我国能源结构以煤炭为主。
南方一个特别突出的特点在于,其挥发性有机物(VOC)排放特别高。我在南京做客座教授,所以知道,如果你去南京江北地区,闻起来都是臭味哄哄的,全是化工污染排放,苯类、醛类物质很高,这都是形成PM2.5很重要的东西。
南方跟北方有差异,但没有本质上的差异,南北都是燃煤、燃油、生物质燃烧、农业、建筑等。南方突出的一点是氨的含量比较稳定,南方养殖业,如养鸡、猪、鱼、小龙虾等特别多,这些东西都会排放氨类。
南方地区的污染,实际上从我们的观测结果看,点源更多,即出现的污染都是一股一股的。北方一个雾霾过程时间长,南方可能比较短,一个过程可能一两天,但很尖锐。排放的峰值,随着风速不同,排放源强度不同。在污染高峰时,看南京的情况,硫酸盐就突然增高,硝酸盐、有机物也增高,这跟北方没什么区别。
财新记者:如何看待环保部对于此次大范围雾霾的原因解释?
王跃思:气象是客观因素;取暖因素肯定有,不光是燃煤,还有燃油,就是汽车尾气,还有天然气也会排放大量氮氧化物,煤改气以后也会会排放大量氮氧化物。一个突出的特点是,硝酸盐中硝酸铵的浓度非常高,高峰时可达40%。这是非常高的,任何学大气污染的人都知道,硝酸铵是吸湿最强的物质之一,它的浓度居然达到了40%,这是非常吓人的数。
环保部说的另外一个原因,取暖和尾气也对。但雾霾夏天也有,当然冬天污染更厉害,是因为不利于污染物扩散的气象条件,更利于污染物的累积和形成。一边污染物多了,一边排放空间小了,雾霾不就越来越厉害了吗!可以举抽烟的例子举,屋顶很高的大礼堂里你抽两根烟,那问题不大,但本来屋顶就矮,抽烟的人还多,那不就不行了。混合层高度就是这个道理,其他条件不变,混合层高度下降了十倍,污染物不就浓了十倍?还不只是十倍,因为污染物会相互反应,生成更多的污染物。
我们说原因,不能都赖在气象上。十几、二十年前气象也是这样的,为什么那个时候就没有那么大的雾霾?气象元素是原因,但气象条件的恶化也是人为排放造成的。比如,原来大气中没有污染颗粒物时,也会起雾。但到中午一热,雾就蒸发了,大气就透明了,阳光照到地面,地面升温,产生对流。现在呢?人为排放物质很多,形成雾霾,到中午太阳一照,水汽跑了一些,颗粒物还在,阳光照不到地面,地面就是冷的,上面的是热的,这就是所谓的逆温。
由于人为排放量的增加,改变了局地的大气运行结构。高楼大厦多了,污染物排放多了,近地面就容易形成逆温。风为什么小了?原来城市里有几栋楼,现在有多少?风当然就刮不动了,地面的污染物自然也刮不出去。
这次南方的雾霾确实是天气过程造成的,但这跟我们人为排放的污染物是极其相关的:人为排放的大量污染物改变了局部地区近地层大气的结构,从不稳定到稳定。刮大风下大雨人为可能是控制不了的,但局地的气象过程人为是可以干预的。原来大气是干净的,太阳一照雾全散了,照透了,对流产生,污染物就扩散了,现在一照,水汽跑了一部分,人为排放的污染粒子还在,阳光还是照不透。
随着污染源的消减,大气中颗粒物的减少,气象条件也会转好。污染物不要去赖这个那个,还是赖我们自己。污染物漂浮在空气中,改变局地气象条件,形成逆温,污染物就更不容易扩散,是一种恶性循环。人为排放污染物那么多,大自然会进行反应、反馈、报复。你对自然不友好,自然就对你不友好,这是一种不和谐的关系。


















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