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抗疫期空气缘何重污染?见蓝天全靠风吹?

春节假期所排放的大气污染物并未实质性下降。
 
撰文 | 祝叶华
 
近来,很多人都注意到了中国北方地区雾霾频发的“怪现象”。北京市环保监测中心的数据显示,1月25日至28日,2月10日夜间至13日白天,京津冀地区先后出现了两次持续性区域重污染过程,北京甚至在2月12日达到了5级重度污染,直到最近几天才靠大风吹散了雾霾,重见蓝天。
 
人们大惑不解:春节和突发疫情让公众社会活动大面积停滞,饭店不开、景区封闭、机动车大幅减少,春节后各个生产单位也没有完全复工,那么如此持久又严重的雾霾究竟何来呢?是我们以前对雾霾形成原因的认知出了差错吗?
 
 
大气环境容量“超载”是病根
 
我们先来看交通运输业的情况。数据显示,京津冀及周边地区在春节期间的公路货车和客流量较平时分别下降了77%和39%。春节假期后,受疫情影响,区域交通流量仍维持相对较低水平, 区域内交通运输产生的污染排放量至少下降4成以上[1]。看来,至少京津冀地区近期的重污染源头不是汽车尾气造成的。那污染源会是什么呢?
 
2月11日,在生态环保部召开的解读会上,环保专家普遍认为,不利的气象条件和远超环境容量的污染物排放量是雾霾形成的外在和内在根源。市民社会活动水平骤减,但大气污染物排放量仍然超过环境容量的2倍以上,在没有大风的情况下,区域内大气的自净能力不足,导致了重度或严重污染。
 
实际上,一直以来,京津冀及周边地区雾霾频发有其特殊原因:北京、天津、河北、山西、山东、河南的国土面积仅占全国7.2%,却消耗了全国33%的煤炭,生产了全国43%的钢铁、45%的焦炭、31%的平板玻璃、19%的水泥、60%的原料药、40%的农药,原油加工量占全国28%。而机动车的保有量占全国28%[2]。这些地区主要大气污染物排放量占全国排放总量的30%左右,单位国土面积排放强度是全国平均水平的4倍。一旦气象条件不利,随时面临重污染天气卷土重来的威胁[3]。
 
通常人们以为,社会普遍停产停工期间,上述高污染的重工业企业也停产停工,但事实并非如此。
 
国家卫星气象中心研究员、国家大气环境监测卫星工程应用系统副总师张兴赢告诉《返朴》:华北地区的钢铁、焦化、玻璃、耐火材料等工业,几乎全年无休,节假日的下降的产能非常有限。而且从污染物在线监测数据看,今年正月初一到十五期间,全国火电和钢铁行业污染物排放量较节前仅下降约10%左右。行业协会的数据显示,今年春节期间,河北省钢铁企业高炉开工还率略高于去年;有色金属行业、典型大型企业的电解铝、氧化铝等产量较平时变化幅度都非常小。
 
另外,北方冬天燃煤采暖也对污染排放有显著的贡献。虽然京津冀地区相当部分已经完成了煤改气、煤改电,但从生态环境部近期的报道中可以看到,京津冀农村地区仍有1000多万户依靠燃煤取暖。所以在京津冀及周边地区,春节假期所排放的大气污染物并未实质性下降。“从过去几年的观测数据看,春节期间常出现污染天气。这跟我们国家的工业和能源结构还没有发生根本性的变化有直接关系,基础的污染排放依然很高。”张兴赢说。
2月9日京津冀及周边地区空气质量地图 |公众号“河北参考”
 
清华大学环境学院教授王书肖在接受《返朴》采访时补充说,近期的重污染过程是在长时间静稳、逆温和高湿气象条件下形成的。今年春节特殊的社会活动水平大幅度下降只是针对特定的污染源,例如机动车尾气排放的下降,但其他污染源不受疫情影响,高污染、高能耗的资源型行业常年运转,所以当气象条件不利于扩散时,空气中的污染物就容易产生堆积,导致重污染天气。
 
雾霾主要成因渐清晰
 
“雾霾”两个字从2012年开始进入公众视野。但中国科学家对雾霾的研究早在此前十多年就开始了。尤其是在近十年来,国内外相关领域的研究人员关于雾霾成因方面的研究频频发表在国际顶级科技期刊上。综合多年研究成果来看,雾霾的来源包括工业污染、碳基燃料燃烧、城市建筑扬尘、汽车尾气等各种排放,但各影响因素的贡献度并不十分清楚。
 
2014年初,中国科学院大气研究物理所研究员张仁健关于机动车尾气排放对北京地区PM2.5的“贡献”率不足4%的结论引发了机动车对雾霾贡献率之争。今年春节路面机动车大幅度减少,但雾霾不减,再次引发了公众对雾霾成因的高度关注,以及机动车贡献率的疑惑。对此,王书肖和张兴赢均表示,机动车排放的NOx仍是区域大气污染的主要成因之一。张兴赢在综合分析了多项已发表的研究成果后认为,机动车尾气排放对雾霾的贡献率约为20%。由于不同城市地区地理条件不同、排放源的结构不同等客观原因的存在,所以机动车的贡献比率也存在地域差异。即便在同一个城市,不同季节气象条件的不同也会影响机动车尾气转化为PM2.5的过程,所以贡献比率也会有季节差异。所以他认为,机动车尾气排放对城市雾霾的形成是有一定贡献的,但工业生产和能源消耗才是最主要的贡献源。
 
清华大学教授、中国工程院院士贺克斌在生态环保部解读会上就曾表示:“机动车、施工工地、餐饮等污染源排放量降低到最低水平时,工业源排放量就是区域的基础排放量”[4]。2019年4月,中科院地球环境研究所安芷生院士领衔的研究团队则发文指出,人为排放与大气过程之间的相互协同效应是重霾形成和发展的关键。季节性增强的住宅供暖污染物排放和有效的二次气溶胶形成和转化可能会导致严重的雾霾[5]。
 
张兴赢表示,短期来看,一段时间内污染排放源稳定不变,那么区域内雾霾的形成和消散主要影响因素就是气象条件。以北京为例,北京拥有三面环山的地理条件,西北风最有利于污染物清除,而南风则会把污染物堆积在山前扩散不出去。从这个意义来说,在一段时间内,北京地区一旦形成雾霾污染,就得等着西北风来才能吹散。但从长期来看,污染源排放才是造成雾霾天气最根本的原因。
 
彻底解决尚需时日
 
2013年初,中国政府向空气污染宣战,并开始实施严格的政策来控制细颗粒物 (PM2.5) 的排放:城市限制了道路上汽车的数量,提高工厂效率,投资可再生能源,减少对化石燃料的整体依赖。全国空气质量监测站数量已超过1000个,收集的环境数据也达到了前所未有的水平。在过去的五年里,中国东部的PM2.5浓度下降了近40%[6]。
 
“大气污染的主要成因已经很清楚了,欧美国家在早年工业快速发展阶段也都经历过严重的大气污染,他们用了20-30年完成工业和能源结构转型,改善了空气质量。我们现在经历的大气污染和西方发达国家曾经经历的大气污染过程大同小异。目前大气环境科技工作者们既然可以比较准确预报到污染,说明我们对污染的主要来源和形成的主要机理是清楚的,所以才可以准确的预报。”张兴赢说,正是对污染机理的日渐清晰,所以近年来,中国在与空气污染的斗争中取得了一系列成果。
 
英国利兹大学的一项研究对中国1600多个地点的测量数据进行了分析,结果发现,在2015年-2017年,中国的颗粒物污染浓度下降了20%[7]。世界环保组织绿色和平对中国空气质量的分析也发现,从2016年到2017年,北京和全国其他74个城市的空气污染有所下降,74个城市的PM2.5平均浓度下降了33%。其中2014年和2015年的改善最为显著,原因是煤炭消耗量下降,以及燃煤电厂新的排放标准[8]。
 
“通过国家这几年大力的污染源治理,全国特别是华北地区的大气污染取得了显著的进展,现在污染的过程和以往相比,影响范围变小、持续时间变短、峰值浓度变低、污染程度变轻。但即便如此,近期出现的大气污染也给我们继续敲响了警钟,污染防治攻坚战依然任重道远,需要久久为功,深入开展能源产业的升级转型,大力开发利用清洁能源和可再生能源,大力发展绿色经济,才能从源头上减少污染的排放。”张兴赢说。
 
致谢:感谢张兴赢和王书肖老师帮助审定此文。
 
参考文献
 
[1] https://www.pnas.org/content/116/18/8657.
 
[2] http://www.gov.cn/zhengce/2018-07/06/content_5303964.htm.
 
[3] https://mp.weixin.qq.com/s/W5Ed-OMIlxKKPu7zu-yvuw.
 
[4] https://mp.weixin.qq.com/s/iEXTfAa-IC4QRB09ju1oFQ.
 
[5] https://www.pnas.org/content/116/18/8657.
 
[6] https://phys.org/news/2018-10-substantial-air-pollution-china.html.
 
[7] Ben Silver et al, Substantial changes in air pollution across China during 2015 to 2017, Environmental Research Letters (2018). DOI: 10.1088/1748-9326/aae718.
 
[8]https://www.greenpeace.org/eastasia/press/978/pm2-5-in-beijing-down-54-but-nationwide-air-quality-improvements-slow-as-coal-use-increases-2/.
 
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