2016年冬，席卷全國多地的幾輪霾天氣令人印象深刻。霾怎么形成的，又如何有效防治始終是公眾關注的熱點。3月1日，中國科學院召開大氣灰霾研究媒體發布會，集中介紹中科院在大氣灰霾追因溯源、數值模擬、預警預報、監測技術等方面取得的研究進展，為公眾認識和了解我國的霾治理提供了最新參考。
污染排放和氣象條件是霾形成的內外因
在媒體通報會上，中科院區域大氣環境研究卓越創新中心首席科學家賀泓研究員指出，2013年以來，全國空氣質量總體向好，重度及以上污染天數占比逐步降低，優良天數比例明顯上升。然而面對這樣的天氣改善，公眾并沒有明顯感受，對此，賀泓研究員指出，這是由于在很多大氣污染事件中顆粒物濃度降低還遠未達到能見度顯著改善的拐點，因此公眾感受不明顯。此外，我國中東部的部分地區秋冬季節大氣污染防控的形勢依然嚴峻，觀測結果顯示2016年北京冬季PM2.5濃度與前三年相比沒有顯著降低。
對于霾形成的主要原因，賀泓指出，污染排放是灰霾形成的內因。據介紹，PM2.5來源包括直接排放（一次源）和二次生成（二次源）。PM2.5的二次生成是指排放到大氣中的氣態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。一些污染源比如汽油車，雖然其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。然而，目前對二次顆粒物生成的機制還有很多不清楚的地方。實驗室研究發現，氨氣改變大氣化學平衡，在氣態污染物向顆粒物過程中發揮重要作用。其結果是，和倫敦煙霧事件相比，我國京津冀地區強霾事件中二氧化硫的濃度比倫敦煙霧事件要低得多，有1-2個數量級的差別，但產生的細顆粒物卻相當。一個重要的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境容量，促進灰霾的爆發。
同時，出現以低風速和逆溫為特征的不利氣象條件是霧霾形成的外因。氣象資料統計表明，近40年來京津冀年平均風速逐年減小，減小幅度達37%，尤其對京津冀污染物擴散有利的北風頻次和風速都顯著下降。
另外，賀泓指出，內因和外因之間也存在正反饋機制。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，進一步加劇污染形成。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。
大氣灰霾治理需要加強針對性 力爭精準治霾
知道了霾的成因，如何治霾？對此，賀泓研究員指出，由于灰霾治理的復雜性和艱巨性，實現空氣質量根本好轉將是一個政府領導、科技支撐、企業實施、市場調節、全民參與的漸進過程，要加強針對性，力爭精準治霾，以最小的經濟代價獲得最大的空氣質量改善效果。
首先，發揮科技支撐作用，加強多污染物的協同減排。在二氧化硫和一次顆粒物排放總量已經開始下降基礎上，加強氮氧化物控制，加快實施區域揮發性有機物總量控制，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境容量下降的不利局面。
同時，一線大城市應把機動車尾氣污染控制放在突出位置。據介紹，機動車尾氣排放的氮氧化物、揮發性有機物和一次PM2.5等污染物，對城市大氣灰霾和光化學煙霧的形成有重要貢獻。發達國家的治理經驗表明，機動車尾氣導致的光化學煙霧污染將是比灰霾污染更長期、更難治理的頑疾。應加快新車排放標準的提升，加強在用車輛的監控，實行尾氣凈化裝置的定期更換，加快淘汰老舊機動車；發展公共交通，緩解城市交通擁堵；立法控制非道路機動車（工程車，農用車等）排放。控制機動車排放污染，可以非線性地為工業源排放創造空間，減少大氣污染治理對國民經濟的沖擊。此外，排放分擔率高的重型柴油車排放污染控制應該放在目前重中之重的位置。港口城市應加強船舶排放污染的控制。城郊鄉村重點治理“小散亂污”企業，健全法規制度，加大執法力度，落實問責機制。
此外，加大我國北方秋冬季大氣污染防治力度，大力防控農村和城鄉結合部散煤和秸稈燃燒導致的季節性霾污染。冬季北方農村地區的采暖散煤燃燒嚴重影響空氣質量，受地形影響在華北地區尤為明顯。研究和示范表明采用新型清潔爐具能顯著提高燃燒效率，降低污染物排放，在沒有條件煤改氣、煤改電的農村地區應加大力度推廣應用。有條件的地方應大力提倡利用地熱采暖。建議大力研發和推廣秸稈綜合利用技術，嚴控農業區特別是城郊區無序的秸稈焚燒。氨氣排放對于污染物氣粒轉化及顆粒物吸濕增長致霾具有極大的促進作用，農業源氨氣排放主要來自農業施肥和畜牧業，建議研究采取綜合治理措施。
實現技術突破 加大低階煤清潔高效梯級利用
有效治霾離不開能源結構的優化升級，從長遠來說，減少煤炭使用是一個不爭的事實。我國的能源形勢尤為嚴峻，石油、天然氣資源匱乏，煤炭儲量相對豐富，在我國能源結構中占比近70%，居主導地位。隨著核能、風能和太陽能等新能源的發展，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生根本性改變。
對此，中科院山西煤炭化學研究所所長王建國指出，占我國已探明煤炭儲量（10200億噸）55%以上的低階煤（褐煤/次煙煤）煤化程度低，蘊藏其中的揮發分相當于1000億噸的油氣資源。但由于低階煤水含量高，直接燃燒或氣化效率低、且現有技術無法充分利用其資源價值，導致了煤炭資源的巨大浪費。為此，開展低階煤的清潔高效梯級利用，意義十分重大。
據介紹，中科院2012年2月啟動戰略性先導科技專項“低階煤清潔高效梯級利用關鍵技術與示范”，依據低階煤的組成與結構特征，形成低階煤清潔高效梯級利用的整體解決方案和“熱解－油氣提質－半焦燃燒－發電”、“熱解－氣化－合成”和“熱解－氣化－費托合成-油品共處理”三條技術路線，經過近5年的努力，許多關鍵技術已具備示范或產業化的條件，部分技術已同企業建設示范，實現了預定目標，為推進產業化奠定了良好的基礎。（記者 王瑩）
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