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冬季是我国雾霾高发季节。2015年11月份以来,受供暖燃煤排放大幅增加、极端不利气象条件的影响,我国东北、华北等地区多次出现空气重污染过程,影响范围大、持续时间长、污染程度重,多地出现日均值“爆表”等情况,对人民群众生产生活和身体健康造成了较大影响。那么,我国雾霾的成因是什么?又采取了哪些治理措施?
我国雾霾现状
雾霾也称灰霾,是指由于人类活动排放细颗粒物(PM2.5)而使水平能见度明显降低的空气污染现象。环境空气中细颗粒物浓度及其在颗粒物中所占比例达到一定水平,并使水平能见度持续6小时低于5公里的空气污染天气称为灰霾污染日。随着人类活动加剧,以PM2.5为代表的颗粒物浓度水平快速上升。自2012年2月国家《环境空气质量标准》修订后,PM2.5已经成为我国城市空气质量超标的首要污染物。
研究表明,细颗粒物成因复杂,约50%来自燃煤、机动车、扬尘、生物质燃烧等直接排放的一次细颗粒物;约50%是空气中二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、氨等气态污染物,经过复杂化学反应形成的二次细颗粒物。细颗粒物来源十分广泛,既有火电、钢铁、水泥、燃煤锅炉等工业源的排放,又有机动车、船舶、飞机、工程机械、农机等移动源的排放,还有餐饮油烟、装修装潢等量大面广的面源排放。根据北京、石家庄、济南等十几个城市PM2.5来源解析结果显示,燃煤贡献占20%-40%,工业源占20%-35%,机动车占15%-30%,扬尘占10%-25%,其他面源污染占10%—15%。各地因经济社会发展水平、产业结构、能源结构的不同,各项污染源所占比例存在较大差异。另外,各项污染源呈现明显的季节性特征,如冬季燃煤贡献比例增加,春季扬尘贡献比例增加。
颗粒物污染水平居高不下,是我国雾霾天气频发的根本原因。从污染程度来看,2014年全国开展PM2.5监测的161个地级及以上城市,PM2.5年平均浓度为62μg/m3,超出《环境空气质量标准GB3095-2012》二级标准0.77倍;其中京津冀区域年平均浓度为93μg/m3,超出标准1.66倍。从超标城市来看,161个地级及以上城市,PM2.5超标的达143个。
雾霾成因分析
我国的大气污染问题成因十分复杂,根本上是现阶段的发展方式、产业结构和能源结构造成的,再加上近年来机动车的迅猛增长,城市管理水平不能满足城镇化的快速发展,使我国大气污染呈现明显的复合型污染特征。随着近年来厄尔尼诺现象的加强,冬季大气混合层降低,环境容量进一步减小,加剧了雾霾程度。
一是经济发展方式粗放。我国经济发展处于工业化中期阶段,钢铁、水泥、电力等高耗能、高排放行业比重大。快速的工业化发展,粗放型经济发展方式催生出大量的过剩产能,不仅使经济发展质量难以提高,资源环境也不堪重负。
二是能源结构不合理。以煤为主的能源结构是影响我国大气环境质量的主要因素。煤炭消费过程中,劣质原煤散烧问题突出,我国煤炭集中利用度低于世界平均水平,粗放的能源消费方式使我国的能源综合利用效率比发达国家低近10个百分点。我国有40多万台能源利用效率低、污染治理设施水平差的小锅炉,污染物排放浓度是大型锅炉污染治理后的10-20倍左右。重污染过程事后评估显示,原煤散烧对近地面污染贡献高。
三是污染物排放负荷大。对PM2.5影响较大的污染物有工业烟粉尘、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、氨等5种,排放量居高不下,均远超出环境承载能力。2014年,全国二氧化硫与氮氧化物排放量分别为1974.4万吨、2078万吨,位居世界第一,烟粉尘排放量为1740.8万吨。据测算,全国挥发性有机物排放量高居3000多万吨,氨排放未纳入环境监管范围,底数不清。钢铁、水泥、石化、火电等高排放行业,主要集中在东部沿海地区,京津冀、长三角等地区单位面积大气污染物排放强度是全国的2-4倍。
四是机动车污染日益加剧。近年来,我国每年机动车新增超过2000万辆,产销量连续五年位居世界首位。截至2014年底,我国机动车保有量达到2.46亿辆,排放各类大气污染物4547.3万吨,其中氮氧化物排放量占全国排放总量的30.21%。根据大气颗粒物来源解析结果显示,北京、上海、杭州、广州、深圳机动车等移动源排放已成为污染物首要来源。另外,非道路移动源、船舶等排放目前仍然缺乏监管手段,尤其船舶使用含硫率高的重油,不经处理直接排放,对沿江、沿海等城市污染贡献不容忽视。
五是区域大气污染问题凸显。京津冀、长三角、珠三角等重点区域污染物排放高度集中,大气污染呈现出明显的区域性特征。随着城市规模的不断扩张,区域内城市连片发展,受大气环流及大气化学的双重作用,城市间大气污染相互影響明显,相邻城市间污染传输影响极为突出。根据大气颗粒物来源解析结果显示,城市区域污染传输影响占比平均在15%-30%之间,区域内城市大气污染变化过程呈现明显的同步性。
六是城市管理水平亟需加强。现有城市管理水平难以满足城镇化的快速发展,城市急剧扩张突破了原有的城市规划和工业布局,城市原有风道、绿道被挤占,出现大量“化工围城”的现象,城市“热岛效应”突出。城市规模不断扩大,高度集中的人口因燃煤、交通、城市建设等活动造成大量污染物的集中排放。另外,扬尘问题成为城市大气污染的重要来源,部分城市扬尘对PM10的贡献率占一半以上。同时,城镇化快速发展造成农村劳动力减少,农村能源结构改变,致使大量秸秆无法有效收集、利用,露天焚烧秸秆造成阶段性大气严重污染。
不利气象条件也是导致雾霾重要原因。风速是影响大气扩散的重要因素,而数据显示,我国的年平均风速只有约2-3米/秒,而从1961年到2014年,我国年平均近地面风速每10年减小0.12米/秒,有的科学家计算得出从1969年到2000年,全国年平均风速减小了28%。另外,随着近年来厄尔尼诺现象的加强,冬季大气混合层降低,湿度增加,加剧了雾霾程度。在正常情况下,大气混合层高度为1500-2000米,空气中的污染物分布在此空间。逆温层高度发生变化,导致污染物空间分布发生变化,污染物浓度随之变化。在同样的排放强度下,逆温层高度从正常的1500米降低至200米,污染物浓度理论上可提高7.5倍,即使空气质量为优时(PM2.5日均值≤35微克/立方米),在水平传输不变的情况下,由于逆温层高度降低,可使空气质量下降为重度污染(PM2.5日均值