雾霾成因及治理途径

何长江

    一、雾霾的成因

    雾霾是雾和霾的组合词，我国目前已将雾并入霾一起作为灾害性天气现象进行预警预报，统称为“雾霾天气”。凡是大气中因悬浮的水汽凝结，水平能见度低于1千米时，气象学称这种天气现象为雾。雾是接近地面的云，是由悬浮在大气中微小液滴构成的气溶胶。雾形成的条件一是要有水汽，二是气温降低(水汽冷却易达饱和），三是有凝结核（空气中微小的灰尘颗粒）。霾，也称阴霾、灰霾（烟霾），现代气象学认为霾是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体，使空气浑浊，水平能见度降低到10千米以下的一种天气现象。由于雾和霾的直接效应是使水平能见度下降，因此在实际区分时，通常把在湿度大于90% 时的低能见度天气现象称之为雾，而湿度小于80% 时称之为霾，湿度在80-90%之间则为雾霾的混合体。
    严重雾霾是指固态和液态颗粒物在近地层大气中的超量聚集。根据颗粒物的形成过程可分为一次颗粒物和二次颗粒物。
    一次颗粒物（primary particulate matter）是由于人类或自然活动直接从地面排放到空气中的液态和固态物质，其排放时的物理和化学性状在空气中未发生变化。其中液态物质主要是水，包括从地面上自然蒸发的水汽和主要由碳氢化合物组成的煤炭、石油（炼制成汽油、煤油、柴油和重油等燃油使用）、天然气等化石燃料燃烧时产生的水汽。这些水汽在一定气象条件下就会凝结成水滴。此外，还有油气挥发和食用油烹饪挥发而形成的油滴。固态颗粒物来源主要有以下几类：一是风沙扬尘，二是生物质和垃圾燃烧产生的烟尘，三是煤、油和天然气等化石燃料燃烧特别是不完全燃烧产生的烟气中含有的多种成分的尘粒，四是工业生产过程中产生的粉尘。此外还有海水溅沫蒸发而成的盐粒、火山灰、花粉、真菌孢子、细菌以及烹饪产生的油烟等都是一次固态颗粒物。
    二次颗粒物(secondary fine particulate matters)是指地面各类排放源排放的气态污染物在空气中相互之间、与一次颗粒物以及与大气成分之间发生化学反应和经过物理过程转化形成的液态或固态颗粒物。它是大气细颗粒物（PM2.5）的主要组成部分 。地面排放的能产生二次颗粒物的气体主要包括二氧化硫（SO2)、氮氧化物（NOx）、氨气（NH3）、碳氢化合物和挥发性有机物（VOCs）。这些气体主要是燃烧化石燃料产生的。由于煤炭含有硫、氮、磷等杂质，硫含量约百分之一，燃烧中会排放二氧化硫、氮氧化物；石油制品燃烧后形成的气体如汽车尾气中含有一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物等有害成分。化石燃料燃烧产生的高温还能促使助燃的空气发生部分化学反应，氧气与氮气化合生成氮氧化物。因此即便是清洁能源天然气燃烧后在产生二氧化碳和水的同时，也产生氮氧化物。我国农业生产中大量施用氮肥，农田中的氮肥会挥发一定量的氨气。汽油在运输和销售过程会挥发损失，主要是加油站加油过程中油气（碳氢化合物)的挥发，化工、工业喷涂等行业也都会排放挥发性有机物。  

    二、治理雾霾的途径

    （一）减少化石能源消费。一是以可再生能源和清洁能源替代化石能源。要尽力开发太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能，发展水电、核电、氢燃料等可再生能源和清洁能源，尽力提高其在能源使用中的比例，使化石能源的消耗减少。二是大力节约使用能源。加强对全社会能源使用的管理，提高能源使用效率，扭转粗放使用能源的状况，减少乃至避免能源浪费，以尽可能少的能源消费增加获取较大的经济增长空间和社会事业的发展。要研究开发采用节能新技术，广泛开展节能改造，改进生产工艺，提高能效水平，努力降低各类企业单位产值的能耗；通过加强对机关学校医院等各类公共机构用能全过程的管理，推广应用节能技术和产品，厉行节约水电油气等能源资源，降低公共机构能耗水平；积极开展形式多样的宣传教育，采取必要的价格调节等经济手段，动员鼓励居民家庭节约能源，引导人们购买小排量汽车、少开车少用能，绿色出行，绿色消费。三是减少重点区域化石能源消费。按照《重点区域大气污染防治“十二五”规划》的有关要求，通过调整优化产业结构和布局，加快淘汰落后产能，压缩过剩产能，减少京津冀、长三角、珠三角等重点区域煤电、钢铁、建材、焦化、有色、石化、化工等行业中的高耗能高污染项目和产能。继续发展特高压输电技术，加快全国特高压电网建设，将西部地区风电、光伏电和能源基地坑口电站所发电高效输往中东部地区，变输煤为输电，通过电能替代，减少中东部地区生产用能和采暖、炊事等生活用能中煤炭使用量，减少中东部地区特别是重点区域煤炭以及天然气发电。
    （二）清洁使用化石能源。一是清洁使用煤炭，减少煤尘和有害气体排放。发展和应用煤炭洗选技术，尽可能多使用洁净煤。推进清洁生产，燃煤电厂和使用煤炭的各类锅炉、工业窑炉都要按规定进行除尘和脱硫脱硝；全面整治燃煤小锅炉，研发推广应用高效节能环保型燃煤锅炉。大力治理散烧煤，农村地区通过推广液化气等方式压减家庭炊事用煤，北方农村地区有条件的要通过电力、太阳能替代或集中供热等措施压减家家冒烟的采暖小煤炉，压减不了的要推广使用带有烟气净化功能的高效率煤炉。二是清洁使用燃油，减少尾气中的有害气体。加快炼油企业技术升级，提升燃油品质；研究推广高效的汽车、农用车和近海、内河航行的船舶尾气净化装置；加快淘汰黄标车和老旧车辆，大力推广电动车等新能源汽车。三是提高天然气使用效率，减少氮氧化物和水蒸汽的排放。相对于煤炭、燃油来说，天然气是相对清洁的燃料，运输使用方便，近年来不断替代燃煤作为采暖、炊事等城市生活用能。但是天然气燃烧后产生的氮氧化物和水蒸汽也是形成雾霾的有力帮凶，特别在北方城市干燥的供暖季节，燃气锅炉排放的大量水蒸汽一是能帮助自身排放的和空气中已有的有害气体形成二次粒子，二是遇空气中的尘埃便凝结成雾，对雾霾天气的贡献不可小觑。因此，在推广节能灶具、高性能锅炉以提高燃气使用效率的同时，要进一步研发推广燃气锅炉烟气回收技术，回收烟气中的余热，将其中的水汽变成冷凝水加以回收，进行脱硝处理，回收其中的氮氧化物。 
    （三）防治扬尘和有害气体挥发。一是植树造林，保护生态，增加植被，治理沙化土地，防止森林火灾，尽量控制自然源排放颗粒物。二是加强建设工程施工、渣土运输管理，最大限度减少城市和道路扬尘。三是在农村地区禁止焚烧秸秆，避免旱地抛荒裸露，多用有机肥，少用并且要科学使用有机氮肥，开发施用缓释肥新品种，减少氨挥发。四是做好化工、喷涂、印刷等行业和工艺环节的有机物挥发防治以及冶金、建材等行业矿冶烟气治理工作，开展石油及制品储存销售过程中的油气回收治理。五是在人口规模庞大聚住密集的大城市，做好餐饮业和居民家庭烹饪油烟的治理。

    三、治理雾霾保障措施

    治理雾霾是一项涉及全社会的庞大系统工程，按照上述途径防治雾霾必须以健全的体制机制、完善的法规制度和严格的责任制作为保障。
    ——要按照推进国家治理体系和治理能力现代化的要求，健全节能减排、防治大气污染的体制机制，发挥市场机制调节作用，完善防治雾霾的各项政策和法律制度并抓好落实。
    ——要明确治理雾霾各项工作的责任主体，按照企业、公共机构和居民家庭的不同分类建立健全管理体制和治理机制，明确部门和地区分工，建立严格有效的防治雾霾责任制。
    ——要条块结合，区域协作，形成治理合力。目前环保部与各省（区、市）签署了《大气污染防治目标责任书》，省里与地市、地市与县区也都签署责任书，明确各地空气质量改善目标和重点工作任务，有关财政资金也相应下达。这种目标任务下压的块块管理方式固然管用，但从经验和实际来看不能完全解决问题。中央单位在各省、省直单位在各市、市直单位在各县，单凭一个属地化原则当地政府难以有效管理。必须在各地政府分片包干的同时，明确中央和省（区、市）有关垂直管理部门的职责，条条有力推动，块块到边到角，条块结合，纵横交织，部门统筹，区域协作，编织成治理雾霾的天罗地网。

                                                                   作者单位：国管局