互动科普

2013年1月，我国中东部地区出现了大范围的连续雾霾天气。它不但使能见度下降，而且严重危害人们的身体健康。雾霾到底来自何方，如何治理这种讨厌的大气污染物，已经成为社会热点话题。

人类现在还无法控制天气，所以要消除污染，就必须从控制污染排放源入手。因此，首先要弄清楚大气中的颗粒物是从哪里来的。

大气污染是伴随着经济的发展而出现的。以北京市为例，1997年2月，全市机动车数量达到100万辆，而到了2012年2月就突破了500万辆。这15年间，北京市地区生产总值（GDP）从约2000亿元上升到1.78万亿元，增加了大约8倍；常住人口从约1200万增加到约2000万，翻了将近一番。经济的高速发展，实际上是建立在能源消耗大幅上升的基础之上的。

目前，我们的能源主要来自于化石燃料的燃烧，而这就是导致雾霾天气的大气颗粒物（包括PM_2.5）的主要来源。

大气颗粒物的来源，可以分为一次来源和二次来源。一次来源是指污染源直接排放到大气中的颗粒物，二次来源是指污染源排放的气态污染物，如二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物（VOC）等在大气中发生一系列非常复杂的物理化学反应后形成的颗粒物。胡敏教授介绍说：“在北京，大气中大部分的PM_2.5都是二次来源的。在污染严重的时候，二次来源可以占到约2/3。

大家关心的是，主要的污染排放源有哪些，以及它们对污染的贡献各有多大。总的来说，我国城市中PM_2.5的来源，主要是机动车、燃煤、工业排放和建筑扬尘等，还有研究显示，餐饮业的排放也有相当的贡献。

实际上，在不同的地区、时间和气象条件下，污染物的来源并不相同。还以北京为例，春季干燥多风，大风会吹走很多污染物，但会扬起地上的尘土，有时还会将西北地区的沙尘带来，所以大气颗粒物中来自沙尘的一次来源会多一些。到了夏季，光照强烈，湿度也相对较高，大气中的气态污染物在这种条件下容易发生光化学反应，形成新颗粒物，因此二次来源会上升。而在冬季，由于燃煤取暖，来自于煤炭燃烧的一次和二次颗粒物比例又会升高。这次雾霾天，北京市大气颗粒物的主要来源就是燃煤和机动车排放。

在北京，机动车除了会排放一次颗粒物外，对大气中形成二次颗粒物的挥发性有机物和氮氧化物的贡献也占了约一半，但在二氧化硫这个指标上的贡献倒不太大。这是因为北京的机动车排放标准比较高，相应要求汽油的含硫量低（硫会使汽车尾气净化催化剂“中毒”，无法正常工作，因此如果汽油含硫量高，尾气排放就不能达标）而造成的。但在我国不同地区，机动车排放标准不同，油品的差别相应也较大。从硫含量来看，北京刚刚实行的京V标准要求硫含量低于10ppm（ppm表示百万分之一），上海、江苏、珠三角等地实行的国IV标准则要求硫含量低于50ppm，我国其余大部分地区仍然实行国III标准，要求硫含量低于150ppm。也就是说，我国大部分地区允许的油品硫含量是北京标准的15倍，因此对大气中二氧化硫的含量而言，来自机动车排放的部分也比北京多。这些弥散在大气中的二氧化硫不但对人体健康有害，而且在一定的条件下会转变为硫酸盐颗粒物，成为PM_2.5的二次来源。

PM_2.5在空气中停留的时间比较长，所以其污染还具有区域性。这次雾霾天的区域性特征就很明显，污染并不限于某几个城市，而是随着时间的推移，范围不断扩大。朱彤教授说，“有些城市将污染较重的企业搬迁到离市区较远的地方，但当风向朝向市区时，还是会对市区造成影响。”

不断增多的机动车是北京PM_2.5的重要来源

（本文发表于《科学世界》2013年第3期）