霧霾返場，PM2.5再次成為人們冬日里的關(guān)注焦點。

　　唐孝炎：北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授，中國工程院院士，環(huán)境科學(xué)專家。聽聽她談霧霾產(chǎn)生的真正原因!

　　作為霧霾方面的專家，唐孝炎院士詳細(xì)解讀了中國PM2.5的問題。

　　1.什么是霾?

　　霾是一個天氣現(xiàn)象。霾天氣被定義為“大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10千米的空氣普遍有混濁現(xiàn)象，使遠(yuǎn)處光亮物微帶黃、紅色，使黑暗物微帶藍(lán)色”

　　*PM2.5：即細(xì)顆粒物，指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于 2.5 微米的顆粒物。

　　所以從第二條霾粒子平均直徑大約在1~2微米可知，PM2.5是組成霾粒子的重要組成成分。

　　上圖是唐院士的一個學(xué)生從韓國飛回北京時，在飛機上拍攝的照片。

　　2.霧與霾不是一回事!

　　霧較容易散去，霾卻很難

　　因為霧含水量大，受天氣變化的影響比較大，太陽一出來，遇到干燥空氣，霧就很容易散去，所以霧一般不會整天都有。但是霾就比較麻煩，因為它水蒸汽含的不多，濕度在百分之八十以下，再加上霾所處空間一般是3000米以下，如果當(dāng)上空存在逆溫層，而水平方向沒有風(fēng)或風(fēng)很小，空氣上下對流或者水平流動不暢通時，霾就無法散去。

　　3.環(huán)境大氣顆粒物粒徑分布與粒徑比較

　　4.顆粒物進(jìn)入身體部位和危害

　　5.顆粒物與大氣能見度關(guān)系

　　唐院士作為中國最早開始研究PM2.5的先驅(qū)之一，在上世紀(jì)九十年代末就針對大氣能見度和顆粒物之間的關(guān)系做過科學(xué)實驗。

　　兩張圖表明PM2.5和大氣能見度間呈明顯負(fù)相關(guān)。

　　6.城市大氣細(xì)顆粒物PM2.5的來源

　　二次污染涉及相變的化學(xué)反應(yīng)，工業(yè)燃燒、汽車尾氣等排出的VOC(揮發(fā)性有機物)、氮氧化物、二氧化硫等氣體污染物在大氣中氧化劑和太陽光等作用下，發(fā)生反應(yīng)，變?yōu)镻M2.5、PM10等顆粒物。

　　7.我國污染為何越來越嚴(yán)重

　　2013年1月中國大部分地區(qū)PM2.5濃度均超標(biāo)，而京津冀地區(qū)成為重災(zāi)區(qū)。

　　而下面的圖相信就能解開這個謎團(tuán)

　　最近幾年，火力發(fā)電占比雖在下降，但依然維持在7成左右。

　　由圖可知，雖然單位GDP能耗在下降，但由于能源結(jié)構(gòu)中9成為煤和油，發(fā)電量(其中7成為火電)的增加、汽車保有量的增加，還有《穹頂之下》中道出的對煤炭和石油的低效利用等原因，必然導(dǎo)致總排放的增加和空氣的進(jìn)一步惡化。

　　污染天氣形成的原因

　　8.未來方向

　　以上右半邊指標(biāo)為硬性指標(biāo)，屆時必須達(dá)到。

　　未來治霾之路任重道遠(yuǎn)，但我們依然充滿信心，因為我們每個人都有一顆還祖國碧水藍(lán)天、還子孫清新空氣的心愿，這是一份信念，更是一份守護(hù)。

　　最后送給大家英國的一些小經(jīng)驗，從你我做起，就在此刻，就在此地，就在此生~

　　唐孝炎：中國工程院院士，環(huán)境科學(xué)專家。曾任中國環(huán)境學(xué)會副理事長、北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)中心主任，曾獲國家科技進(jìn)步一等獎1次、國家科技進(jìn)步二等獎3次、“何梁何利”科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎1次。我國大氣環(huán)境化學(xué)專業(yè)創(chuàng)始人，在環(huán)境化學(xué)前沿領(lǐng)域大氣臭氧、酸雨和大氣細(xì)顆粒物(氣溶膠)化學(xué)方面做過許多具有開拓性和創(chuàng)造性的系統(tǒng)工作。

　　文字訪談版

　　霧、霾是氣象學(xué)的名詞，霧霾天氣的成因并不是只有污染一種，霧霾古代就有，空氣中有很多細(xì)小的顆粒物，比如塵土、海浪帶起來的泡沫、花粉等等，特別是刮風(fēng)帶起來的土壤顆粒物，都是自然界中本來存在的。這些細(xì)小顆粒物飄浮在大氣中，表面會吸附一定的水汽，重力不大，不易沉降，它就會飄浮到上空吸收大量水分后成為云或霧的凝結(jié)核。有一些細(xì)小顆粒物集聚在近地面，受地面濕度的影響，它們會吸收、折射或者反射太陽光，造成能見度下降，這個時候這些細(xì)小顆粒就參與形成霾。當(dāng)大氣中有大量二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機物等污染物時，它們形成的硫酸和硫酸鹽、硝酸和硝酸鹽及有機物等，由于它們對光的效應(yīng)，造成了視程障礙使霾的程度和危害性加大。

　　霧和霾的區(qū)別看起來似乎不大，只是濕度的問題。但是對它們的判別界限問題曾經(jīng)引起氣象學(xué)界一段時間的學(xué)術(shù)討論和爭議。簡言之，按當(dāng)前氣象部門的定義，大氣的濕度低于百分之八十，顆粒物的光效應(yīng)使能見度下降到十公里以內(nèi)，造成灰蒙蒙的視程障礙現(xiàn)象叫做霾，但是當(dāng)濕度高到百分之九十以上，那時候就變成輕霧，水汽更大時就成為霧了。霧較容易散去，霾卻很難。因為霧含水量大，受天氣變化的影響比較大，太陽一出來，遇到干燥空氣，霧就很容易散去，所以霧一般不會整天都有。但是霾就比較麻煩，因為它水蒸汽含的不多，濕度在百分之八十以下，再加上霾所處空間一般是3000米以下，如果當(dāng)上空存在逆溫層，而水平方向沒有風(fēng)或風(fēng)很小，空氣上下對流或者水平流動不暢通時，霾就無法散去。

　　污染是造成嚴(yán)重霧霾的內(nèi)因，氣象條件則是外因。霧霾跟能源使用的排放有關(guān)。我們知道，二氧化硫、氮氧化物、氨氣以及揮發(fā)性有機物等污染物都是氣體，為什么到大氣中會變成顆粒物并最終形成霾呢?因為大氣具有氧化性，能源燃燒后排放的氣體污染物可以說是一次污染物，進(jìn)入大氣中以后，產(chǎn)生了非常復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了二次污染物。由于一次污染物的價態(tài)偏低，比如二氧化硫、一氧化氮都是屬于還原價態(tài)，而大氣中存在大量的自由基，低價態(tài)的氣體很容易跟自由基產(chǎn)生被氧化的反應(yīng)形成高價態(tài)的硫酸、硝酸、硫酸鹽和硝酸鹽等，有機物也有此反應(yīng)。

　　目前，我們對霧霾成因的研究中對VOCs(揮發(fā)性有機物)的重視還不夠。排放進(jìn)大氣的VOC和氮氧化物是使大氣氧化性增強的關(guān)鍵物質(zhì)，由于他們的非線性關(guān)系，地區(qū)不同兩者作用的比值也會有所不同。比如，曾有研究指出，北京城區(qū)的大氣氧化性的增強，VOC的作用甚至大于氮氧化物，而郊區(qū)則相反。VOC是碳?xì)涞慕Y(jié)合體，它的產(chǎn)生相當(dāng)大部分和燃燒有關(guān)，可以說任何燃燒都會產(chǎn)生VOC，所以跟能源的使用密切相關(guān)，煤炭、石油、天然氣里面都存在有機質(zhì)，煉油、化工都是排放大戶，甚至秸稈燃燒、使用涂料和餐飲等也產(chǎn)生VOC。長期以來，人們一直認(rèn)為煤炭燃燒是霾形成的主因，忽視化工產(chǎn)生的污染，關(guān)注的重點主要是煙塵和二氧化硫，忽略了氮氧化物和VOC，如果認(rèn)識清晰起來，天然氣不能算是清潔能源。

　　鍋爐和汽車中的燃燒過程都會產(chǎn)生細(xì)顆粒物，PM2.5有一次排放和二次排放之分，一次排放就是燃燒直接產(chǎn)生的顆粒物，二次排放是燃燒產(chǎn)生的氣體在大氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和核化反應(yīng)后產(chǎn)生的顆粒物，電廠目前已有的除塵裝置，最多只能除掉PM1以上的顆粒物，PM1以下的還除不掉。

　　汽車會排放很多VOC，VOC的多少和油品以及燃燒是否充分有很大關(guān)系，有機物最.好的轉(zhuǎn)化結(jié)果就是變成二氧化碳和水，但是發(fā)動機的燃燒過程來不及充分完成就排放掉了，特別是汽車在城區(qū)低速行駛或怠速的時候。有些國家就有專門法律規(guī)定，遇到紅燈時汽車必須熄火。

　　有人認(rèn)為城市里的汽車排放了很多氮氧化物，其實不全是這樣，氮氧化物的產(chǎn)生和燃燒的溫度關(guān)系最.大，汽車在城區(qū)行駛，速度不會太快，發(fā)動機燃燒溫度不會太高，氮氣和氧氣的反應(yīng)轉(zhuǎn)化就比較少。哪兒的氮氧化物多呢，高速公路上，汽車在高速公路行駛的速度很快，發(fā)動機溫度很高，產(chǎn)生的氮氧化物就越多。柴油車排放更多。

　　控制汽車產(chǎn)生廢氣的一個方法是在汽車上安裝“三元催化轉(zhuǎn)換器”，現(xiàn)在汽車上一般都裝了，但是用的時間長了它會老化，作用會減弱，所以新車的氮氧化物排放比舊車要低?，F(xiàn)在香港要求汽車的“三元催化轉(zhuǎn)換器”每兩年必須更換一次，但是我國大多數(shù)省份沒有這個要求。

　　有時候我去北京的北五環(huán)，馬路邊上有很多人拿著代辦車檢的牌子，現(xiàn)在這個事兒已經(jīng)成為了一個行業(yè)，不管你的車合不合格，他們都能幫你檢測合格?，F(xiàn)在又出現(xiàn)了租借“三元催化轉(zhuǎn)換器”的現(xiàn)象，車主可以花錢租借一個新的來專門應(yīng)付車檢，驗完之后再還給人家。這個現(xiàn)象的背后就是管理問題，現(xiàn)在的管理是粗放的，而不是精細(xì)管理。

　　別小看餐飲一條街，VOC多，二氧化硫也高，氮氧化物也高，所以說能源利用的問題很復(fù)雜。特別是對于北方城市，冬季采暖的散煤燃燒問題，采暖地區(qū)郊區(qū)每年冬天用掉的散煤如何管?有的政府不管這些小的，只管電廠大鍋爐還有冶金等這些重點源。散煤燃燒，分散污染非常嚴(yán)重。所以我覺得能源革命里面生產(chǎn)和消費都要有，要注意這些小的以前沒注意的東西。

　　我特別喜歡講的是巴西的一個城市，他們市長在規(guī)劃城市的時候就設(shè)計了專門的馬路通道，其寬度只允許一個大巴車來一個大巴車去，雙向車道，金融機構(gòu)、政府機關(guān)、企業(yè)總部等只允許建設(shè)在這條主路及輔路旁。這條路只能通行公共汽車，所有輕型汽車來了只能停在郊區(qū)或大道旁，然后人們換坐公交車進(jìn)城。另外他們?yōu)榱耸箍諝饬魍ê茫谥髀穬膳缘姆孔邮禽^低矮的，高樓都建在后面，不在汽車最密集的地方。這個城市有220萬居民，公交使用占70%以上，這種狀態(tài)從上世紀(jì)60年代到現(xiàn)在一直執(zhí)行，已經(jīng)幾十年了，城市環(huán)境比里約和圣保羅等還清潔。