王海芹：加强科学研究，探索有效治理大气污染之路
更新时间：2014-07-30 22:34
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当前我国频发的以臭氧和细颗粒物（PM2.5）为特征污染物的灰霾污染已成为广大人民群众的“心肺之患”，党中央国务院提出了“要像对贫困宣战一样向污染宣战”，吹响了全国人民与污染作斗争的冲锋号。认清灰霾污染的来源、形成机理及演变规律是部署这场战役的重要前提之一。然而，人类对灰霾复杂性的认识尚不完整，当前我国的相关科学研究尚不能对一些基本问题给出定论，我们对灰霾的科学认知“知道一些,但又不全知道”,这使得污染治理一时难以做到“精、准、狠”。我国必须在充分借鉴人类已有知识的基础上，加大灰霾研究力度，在“边干边学”中探索出一条有效治理大气污染的中国之路。
发达国家漫长的灰霾治理伴随着科学认知的不断深入
通过若干年的科学研究才查明灰霾污染来源。1943年美国洛杉矶发生光化学烟雾事件，当时人们认定化工厂的废气排放和市区的焚烧炉是污染源，政府关掉了主要化工厂并限制焚烧炉的使用，但这些措施出台后灰霾污染依然频繁爆发，直到1950年加州理工学院的一名科学家发现汽车尾气才是造成光化学污染的真正原因。1952年12月伦敦发生震惊全世界的烟雾事件，英国政府在1953年成立了比佛委员会，委托其调查烟雾事件原因，1954年该委员发布《比佛报告》，指出家庭供暖的煤炭燃烧是烟尘的最大制造者。与英国和美国相比，日本在进行“压缩型工业化”的过程中遭遇了更突发、更严重的空气污染。上世纪50年代后半期至60年代前半期，日本大气污染由烟尘型为主转变为以硫氧化物型为主，那时的日本缺乏关于空气污染问题的科学认知信息，也尚难以完全借鉴西方发达国家的科研经验。1974年以后，日本大气污染控制对象转为二氧化氮、光化学氧化剂、悬浮颗粒物以及有害物质等，目前针对这些污染的科学研究还在进行。
在漫长的治理过程中始终依靠科学认知支撑污染治理决策。1952年伦敦烟雾事件之后，英国花了近30年的时间使SO2浓度降低了86%，伦敦空气质量明显改善。在此过程中，比佛委员会参与推进了英国《清洁空气法》（1956年）的颁布；英国清洁空气委员会在指导地方开展科研方面也发挥了重要作用。美国洛杉矶光化学烟雾确认污染源之后又经历了27年的治理才初见成效，在此过程中相关科学研究起了重要作用。
我国灰霾污染研究因污染程度的加剧而加快推进
1980—2000年：污染初现，科研跃跃欲试。上世纪70年代末我国在兰州首次发现光化学烟雾，1986年北京出现同样现象,此时灰霾污染相对较轻。国家气候中心数据显示，1981-2000年我国中东部历年灰霾天数平均在5天左右。我国学者在这个阶段尚未正式提出“灰霾”这个概念，但对光化学烟雾及气溶胶等与灰霾密切相关的领域开展了研究，到2000年关于霾的中文研究文献达124篇，此外关于气溶胶和光化学污染的中文文献分别达2726篇和357篇，这些成果奠定了我国开展区域性灰霾研究的基础。
2001—2010年：污染加剧，科研明显提速。进入21世纪，灰霾污染显著加剧，中东部地区历年霾天数持续攀升，北京、上海、广州、深圳等地区的灰霾天数超过了全年的1/3，有的甚至超过一半，这促使我国开始对区域灰霾形成机制及防治对策开展系统研究。2003年我国学者发表论文首次使用“灰霾”这个概念，期间新增的主题关于霾的研究文献是前20年的2.6倍。
2011年至今：污染恶化，科研紧锣密鼓。2011年以来，我国灰霾污染持续恶化,受害人口高达8亿。灰霾污染已从环境污染事件演化为社会公共卫生事件，甚至成为影响我国社会稳定的政治事件。政府和研究机构都加强了对灰霾污染的研究力度，2012年国家科技部和环境保护部联合启动了“蓝天科技工程”国家科技重点专项，中国科学院启动“大气灰霾追因与控制”战略性先导科技专项。此阶段主题有关霾的文献达3216篇，呈现“百家争鸣，百花齐放”态势，社会各阶层加入了这场大讨论。
我国灰霾污染研究的成果正深化我们对灰霾的认识
当前我国在灰霾污染本质、来源、形成机理等方面得出了一些非常有意义的研究结论，一些结论已成共识，一些结论仍需进一步论证。
霾的定义、霾与雾的分辨依据基本达成共识。霾在气象学中被定义为“大量极细微的干尘粒均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10km的空气普遍浑浊现象”，是一种复合型空气污染，这点已成共识。霾与雾的判别需综合采用能见度、天气现象、相对湿度等指标，2010年出台的《QX/T113-2010霾的观测和预报等级》规范了相关的判别依据。
人为因素与气象因素共同导致了霾的发生，一些研究强调气象因素的重要性。灰霾形成受制于两个因素：一是以水平静风和垂直逆温为特征的不利气象条件，二是以悬浮细粒子浓度增加为特征的污染因素。2013年元月我国中东部地区发生的强霾污染就是外因和内因共同作用的结果。也有一些研究认为不利气象条件是北京2013年初强霾污染形成的主要原因，而人为排放的污染只是次要原因。
灰霾污染的大体来源基本清楚，但不同污染源的贡献率尚存争议。目前灰霾污染的源解析结果可谓“五花八门”，但几种主要源头无外乎工业点源、交通线源、生活区面源及农业面源。目前的争议之处在于不同来源的污染物排放对灰霾污染形成的贡献率，即污染源的量化。典型例子是2014年初有关“北京汽车尾气排放对PM2.5贡献不足4%”的研究结论与其他研究认为贡献大约22%的结论出入较大，研究单位回应“4%仅是一次源的贡献占比，如果算上二次源贡献，汽车的贡献不是4%而是24%，这就跟其他研究数据区别不大”。我们认为这种研究结论的差异在一定程度上体现了当前我国的灰霾科学研究正在不断深入推进。
诸多原因造成了当前关于灰霾研究结论的争议
灰霾污染本身的复杂性对科学研究提出了挑战。灰霾污染组分、变化态势非常复杂，受地区、季节、时间的影响非常大。我国地域辽阔，各地区自然、经济、社会情况各异，这为区域灰霾污染的研究带来了很大挑战，尤其开展研究结果比对时受到局限。
没有直接的国际经验可借鉴，科学认知的过程充满不确定性。我国目前面临的复合型污染阶段与发达国家当时面临的煤烟型污染阶段完全不同，这就使得发达国家当时开发的一些研究手段不适用于我国的实际情况。比如，发达国家采用的三维数值模式难以模拟当前我国区域灰霾的生消过程；再比如，VOC是造成灰霾污染的重要原因，国外现有的VOC排放因子并不能反映我国的实际情况，如果据此来推算我国VOC排放量，显然是不科学的。
基础数据搜集的差异也是造成研究结论各异的重要原因。目前科研采取的数据来自气象部门、环保部门、大学等不同机构的数据采集系统，这些数据搜集系统的布点方案、采样时间、仪器设备、采样规范、数据处理方法等都各异，从而影响了研究结论的差异。
应继续加强灰霾科学研究对污染治理决策的支撑作用
当前研究基本能支撑粗放式的空气污染治理模式，但对精细化的空气污染治理支撑较弱。已有研究识别了灰霾污染的主要来源和基本形成机理，促使我国出台了有关霾的观测和预报等级标准，支持了各地采取了相关治理措施，应该说这些治理措施的方向都是正确的。眼下尚不能对污染源头以及不同源头的贡献率给出量化的研究结果，且短期来看这是灰霾污染研究的一个难点。这就使得在区域层面难以采取具有针对性的污染治理措施，不清楚“优先治理什么”，也不清楚“治理到何种程度最为合宜”，这将延长我国污染治理进程。
现有研究回应了公众认知需求，提高了公众的认识水平和环保意识。公众开始从不知道灰霾，不认识“霾”字，怀疑灰霾是否为空气污染，一直到逐渐认识灰霾，甚至自己购买仪器去监测PM2.5，直到各种媒体和网络开展的全民大讨论，重污染天气公众自觉采取各种灰霾污染防护措施，这些都与我国开展的相关科学研究密切相关。
亟须加快从基础型研究向辅助当前污染控制决策的应用型研究转换。一些研究问题是在科学层面需要长期进行探讨的，在短期内并不会有显著的科技突破；另外一些问题则是当前我国加速治理空气污染亟需解决的，可以适当兼顾这两类问题的研究，同时侧重加速研究成果转化，为我国制定体现多污染物协调控制以及区域联防联控等决策提供技术支撑。
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