为何中国城市突发严重雾霾天气

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摘 要：以中国武汉2012年6月突发的大范围严重雾霾天气为典型案例，研究了空气中PM2.5质量浓度的变化规律，分析了雾霾天气出现的原因，提出了治理雾霾的建议。

关键词：雾霾；PM2.5；秸秆；空气质量；中国

1 中国城市的雾霾现象

从2011年11月起，中国开始执行国家PM2.5监测计划。随后，国家环保部于2012年2月开始试行新的《环境空气质量标准》，这是我国为改善空气质量做出的一项重要举措。虽然深知抗击与消灭空气污染的过程会很漫长，2012年6月第二周一场突如其来的严重雾霾天气还是令举国震惊。这场雾霾席卷中国中部地区及华东地区大部分省市，图1显示了雾霾波及的8个省市，包括湖北、河南、江苏、安徽、江西、山东、浙江省以及上海市等。雾霾面积之大，范围之广皆属空前。也就是从这一年开始，中国民众眼中的城市雾霾的形象变得清晰，雾霾天气出现常态化趋势。由于PM2.5粒子的散射消光贡献占大气的消光度的80%，PM2.5浓度的高低是决定大气能见度的关键因素。此外，大规模的雾霾污染天气被证明对于人体健康具有潜在影响[1]。传染病学研究表明，PM2.5环境质量浓度与人体不良健康效应之间存在显著的一致性。PM2.5主要对呼吸系统和心血管系统造成伤害，包括咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常、非致命性的心脏病、心肺病患者的过早死亡。

这场雾霾期间，2012年6月11日，在中国中部最大的城市武汉，人们目睹了十年以来空气质量最差的一天――雾霾覆盖范围大、空气中颗粒物浓度高且持续时间长。当天，黄色的烟雾弥漫整座城市，能见度下降至500米，严重影响城市交通。空气中弥漫着刺激性气味，迫使人们不得不尽量停留于室内，外出活动则需要带上口罩来防护口鼻。根据当地环境监测站公布的空气质量监测数据（见图2），当天早上10点至11点，短短一个小时之内，PM2.5质量浓度小时均值从43μg m-3陡升至589μg m-3，并且在随后的几个小时内持续处于超高浓度水平（超过500μg m-3），直至下午2点达到峰值613μg m-3。在峰值之后，PM2.5的浓度有小的波动，6月12日其质量浓度日均值高达370μg m-3，超过中国《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）日均浓度一级标准值（35 μg m-3）约10倍。直到6月13日，才恢复到达标水平。我国中部地区及华东地区的其他城市，包括南京、杭州、南昌等，在此段时间同样遭遇了相似的重雾霾天气（见图1）。

2 雾霾天气出现的原因

近年来，频繁出现的大范围、严重灰霾天气也使PM2.5空气质量正受到国内公众越来越多的关注。突如其来的雾霾天气，使广大市民直接感受到严重空气污染的危害。人们希望知道究竟为什么会产生雾霾？雾霾天气产生的原因是否与某些化工厂的废气排放相关，或者仅仅是由于恶劣的天气？我国环保部门将2012年6月发生严重雾霾主要归因于两点：第一，河南、安徽、江苏和山东等省份，麦收季节会燃烧大量秸秆，这是大气悬浮颗粒物的主要来源。根据国家环保部的卫星遥感监测数据显示，这些省份6月初确实存在过大量密集的烧秸秆着火点。例如，位于湖北省东北方向的安徽省及河南省，分别被观测到174和92个着火点，这还不包括被云覆盖而无法被反演算法捕捉到的着火点（图1）。这些省份燃烧秸秆产生的颗粒物，可能会在1500-3000m的高空，随着速度为8-12m s-1的东北风输送至湖北省。武汉市环境监测中心站对大气颗粒物进行了抽样测试，发现雾霾天气期间大气颗粒物中的有机碳含量陡升。这验证了武汉市雾霾颗粒物确实主要来源于生物质的燃烧，即秸秆燃烧。第二，逆温现象与高湿度导致大气稳定度升高，这些不利的气象条件阻碍烟雾在大气中的扩散，逆温层隔绝了空气层之间的对流，使污染物累积的几率增加[2]；同时，高湿度也会促进空气中气溶胶粒子的吸湿性增长，从而增加气溶胶粒径和消光度[3]，使得能见度和大气环境质量更为恶化。

3 雾霾治理建议

不利气象条件所导致的雾霾污染，在很大程度上是难以控制的。如果主要污染源――秸秆燃烧被禁止，那么雾霾天气发生的可能性应该会大大降低。然而事实上，近几年每个麦收季节，地方政府都实施了秸秆禁燃工作，但雾霾治理的成效却很有限。为此，我们对政府控制秸秆燃烧的工作提出以下两个建议。首先，与其单方面控制秸秆燃烧，不如实施激励政策，吸引企业及农户对秸秆进行资源再利用。例如，减税政策可以促进秸秆产业链的建立，将秸秆用于生物质燃料、发电、造纸、土壤肥力及家畜饲养[4]。其次，就环境监测与预警机制而言，改善地表大气环境质量监测网络很有必要[5]。2012年以前，中国环境空气监测网所设监测点位仅涵盖113个环保重点城市，并且常规监测指标中不包括PM2.5。2012年，中国环保部提出，在原有的环境空气监测网的基础上，将建成覆盖范围为全国338个地级以上城市（含地、州、盟所在城市）的新的国家环境空气监测网（地级以上城市）；并要求所有国控点位全面依据新空气质量标准开展监测并对公众实时信息。目前，国家环境空气监测网的建设基本完成，其数据、监测预警等功能仍在不断完善中。这些措施，将为中国雾霾空气污染治理起到有力的促进作用。

参考文献

[1]Chen Y， Ebenstein A， Greenstone M， Lie H.B. Evidence on the impact of sustained exposure to air pollution on life expectancy from China's Huai River policy [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2013，110（32）：12936-12941.

[2]Tao， M. H. Chen， L. F. Su， L. Tao， J. H. Satellite observation of regional haze pollution over the North China Plain [J]. J. Geophys. Res，2012，117，D12203.

[3]Cheng， Y. F. Wiedensohler， A. Eichler， H. Heintzenberg， J. Tesche， M. Ansmann， A. Wendisch， M. Su， H. Althausen， D. Herrmann， H. Gnauk， T. Br¨uggemann， E. Hu， M. and Zhang， Y. H. Relative humidity dependence of aerosol optical properties and direct radiative forcing in the surface boundary layer at Xinken in Pearl River Delta of China： An observation based numerical study [J]. Atmos. Environ，2008，42，6373-6397.

[4]Li， Q. Chen， D. Zhu， B. Hu， S. Industrial straw utilization in China： Simulation and analysis of the dynamics of technology application and competition. [J]. Technology in Society，2012，34（3）：207-215.

[5]Yuan， Y. Liu， S. S. Castro， R. Pan， X. B. PM2.5 monitoring and mitigation in the cities of China. [J]. Environ. Sci. Technol，2012，46，3627-3628.

*通讯作者：郭阳洁。