污染排放是內因：二次顆粒物是PM2.5最大來源

PM2.5的來源都有哪些？

根據賀泓所在團隊的研究結果，PM2.5來源包括直接排放和二次生成，即一次來源和二次來源。其中，PM2.5的二次生成是指排放到大氣中的氣態(tài)污染物通過多種化學物理過程被轉化為硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和二次有機氣溶膠等細顆粒物。

賀泓說，一些污染源比如汽油車，雖然尾氣中一次顆粒物濃度不高，但在大氣中反應后產生大量二次顆粒物，成為城市PM2.5的重要來源之一。研究表明，在我國中東部地區(qū)二次顆粒物對PM2.5的“貢獻率”常常高達60％，在成霾時二次顆粒物所占比例往往更高。

賀泓還提到，目前，科技界對二次顆粒物生成的機制還有很多不清楚的地方。例如，氮氧化物和揮發(fā)性有機物發(fā)生光化學反應，除了產生二次有機氣溶膠以外，還會產生臭氧和羥基自由基等氧化劑，氧化劑可以進一步氧化二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機物，分別生成硫酸鹽、硝酸鹽和有機氣溶膠，造成二次顆粒物爆發(fā)增長。

農業(yè)、畜牧業(yè)等排放使華北地區(qū)形成氨超量的大氣環(huán)境。實驗室研究發(fā)現，氨氣改變大氣化學平衡，在氣態(tài)污染物向顆粒物轉變過程中發(fā)揮重要作用。其結果是，和倫敦煙霧事件相比，我國京津冀地區(qū)強霾事件中二氧化硫的濃度比倫敦煙霧事件中要低得多，相差1~2個數量級，但產生的細顆粒物卻相當。

一個重要原因就是，大量的氮氧化物和氨氣排放增加會非線性地降低大氣對二氧化硫的環(huán)境容量，促使灰霾爆發(fā)。“這些僅僅是對大氣復合污染條件下導致環(huán)境容量下降的初步認識，類似這樣二次顆粒物爆發(fā)增長致霾的機制還有很多認識不清楚的地方。”賀泓說。

不過有一點是賀泓可以確定的，即污染排放是霧霾形成的內因。

氣象條件是外因：40年來京津冀風速減小37％

以低風速和逆溫為特征的不利氣象條件，是科學家眼中霧霾形成的外因。

賀泓出示了一份氣象資料統計，其中提到，近40年來京津冀年平均風速逐年減小，減小幅度達37％，尤其是對京津冀污染物擴散有利的北風頻次和風速都顯著下降。

不僅如此，內因和外因之間也存在正反饋機制。

賀泓說，排放到大氣中的PM2.5一定程度上會削弱到達地表的太陽光強度，導致地表溫度下降，而上層顆粒物中的吸光性物質會提高該層大氣的溫度，從而形成下冷上熱的穩(wěn)定大氣結構，空氣對流減弱，邊界層高度下降，進一步加劇污染狀況。

“正是這種內外因交織、特別是二次顆粒物生成的機制不明大大增加了灰霾問題的復雜性和治理的艱巨性。”賀泓說。

通過分析英國倫敦煙霧事件、美國洛杉磯光化學煙霧事件、日本四日市哮喘事件，賀泓團隊發(fā)現，這些地方的做法是采取嚴格立法和執(zhí)法、污染控制技術升級、產業(yè)結構和能源結構調整等“組合拳”，經過20~40年的努力，使空氣質量得以改善。

至于我國，面臨的灰霾問題更加復雜，能源稟賦、地區(qū)差異等更加不利。僅以能源來看，王建國說，我國的石油、天然氣資源匱乏，煤炭儲量相對豐富，在能源結構中占比近70％，居主導地位。隨著核能、風能和太陽能等新能源發(fā)展，煤炭的比例會逐步下降，但在未來相當長的時間內其基礎地位不會發(fā)生根本性改變。

此外，近年來，機動車、工業(yè)、農業(yè)以及生活排放的強度顯著增加，導致各種復合污染加劇。

賀泓說，全國空氣質量總體在向好發(fā)展，但要從根本上解決灰霾污染，還涉及到產業(yè)結構調整、能源結構優(yōu)化和普及控制技術與社會經濟成本等諸多問題，勢必需要經過一個長期的不斷優(yōu)化調整的階段。

對此，中科院也開出一個治霾的藥方：力爭精準治霾。賀泓舉了個例子，在二氧化硫和一次顆粒物排放總量已經開始下降的基礎上，加強氮氧化物控制，加快實施區(qū)域揮發(fā)性有機物總量控制，同時積極推進氨排放控制，著力打破大氣復合污染導致的環(huán)境容量下降的不利局面。