追霾者

李雪

11月5日至11日，亞太經(jīng)合組織（APEC）領(lǐng)導(dǎo)人會議周在北京舉辦，在這期間，圍繞APEC藍所引發(fā)的討論是除了各項會議議題外，最受人關(guān)注的焦點。

夾雜著公眾的喜悅、關(guān)注甚至“吐槽”，這樣一種“藍”從頭一直保持到了會議結(jié)尾，這其中有“天幫忙”的因素，但更多的還是因為“人努力”。

它既承載著跨省市聯(lián)防聯(lián)控的協(xié)調(diào)協(xié)作，也凝聚了科研人的無數(shù)辛勤和努力，更重要的是，這樣一場大尺度、廣范圍的“實驗”，遺留下的諸多未知還需要追霾者們不斷挖掘和回答，來讓APEC藍常駐。

“最后一根定海神針”

11月10日晚9點，一束束精心打造的煙花在鳥巢上空閃耀，所有人的目光都聚焦在“APEC之夜”的焰火表演上。

而此時不為人知的是，由北京南面堆積而來的重污染團已經(jīng)“壓界”大興，甚至一部分彌散到了北部地區(qū)。就在離鳥巢不遠的奧體中心，數(shù)據(jù)顯示這一環(huán)境監(jiān)測點的PM2.5濃度正以每小時20微克/立方米的速度飆升，早已超過了75的達標值，在幾小時內(nèi)逼近100。

這也就意味著，在APEC領(lǐng)導(dǎo)人峰會即將正式召開的第二天，空氣質(zhì)量形勢極不樂觀。

也幾乎就是在此時，風向由南轉(zhuǎn)西，直到凌晨1點，又漸漸變成顯著的北風。這時，北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心內(nèi)，王自發(fā)和他的同事們終于松了一口氣：明天，應(yīng)該還會有藍天了。

這次APEC期間，在北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心成立了APEC空氣質(zhì)量保障專家組，這個由國內(nèi)環(huán)境氣象預(yù)報預(yù)警領(lǐng)域一線專家組成的團隊，每天會有4到5人輪值駐守，實時監(jiān)測當天及未來的氣象和污染情況。王自發(fā)是中國科學(xué)院大氣物理所研究員、大氣邊界層物理和大氣化學(xué)國家重點實驗室主任，也是這次現(xiàn)場專家組的組長，他長期從事大氣灰霾物理及化學(xué)成因研究，曾參與過北京奧運會、上海世博會、廣州亞運會、南京青奧會等多次大型活動的空氣質(zhì)量預(yù)報和保障工作，有著豐富的經(jīng)驗。他告訴記者，就在10日的前一天，出現(xiàn)過類似的情況。只不過當晚的北風在10點就已經(jīng)出現(xiàn)，“到12點的時候，污染濃度‘啪地就降下來了，夜里1、2點的時候風已經(jīng)進城了”，情況遠沒有10日兇險。

“這次各國領(lǐng)導(dǎo)人的主席臺設(shè)置在煙火區(qū)的西邊，表演一定要推遲到晚上9點鐘左右才開始，就是因為根據(jù)氣象條件，北京會有這種風向規(guī)律，大概在晚上9點之后開始出現(xiàn)偏西風，這時候主席臺方向成了煙火表演的上風向?！?/p>

靜穩(wěn)天氣下北京的這種“白天偏南風、晚上偏北風”來源于北京西邊和北邊都是山、東南是平原的地勢。在白天有太陽的時候，相比平原，山上吸收太陽輻射更快，空氣加熱上升也更快，就形成一個從平原“上山”的空氣環(huán)流，此時它所造成的偏南風會把北京以南地區(qū)的污染團吹“進京”。而晚上則反過來，地面熱，大氣冷，當?shù)孛姘寻滋煳盏臒崃枯椛浠卮髿鈺r，山上降溫更快，“晚上山上不是更冷嗎，這時候氣流往山下跑，所以晚上北京會有偏北風?！?/p>

正是這種夜間從北往南吹的山地平原風能夠有效地，尤其是就近對北京北部做一次“大掃除”；而南部在白天受偏南風影響，會承受更多輸入性污染，所以造成了王自發(fā)所處學(xué)界有一個流行說法叫北京的“南北兩重天”現(xiàn)象——比如，這次APEC期間，污染帶其實一直在北京南部“拉鋸”，城南的大興、房山、通州等地，不少時間都處在“灰蒙蒙”的狀態(tài)。

不過，對王自發(fā)等人而言，9日、10日晚出現(xiàn)的這種“心里知道可能會出現(xiàn)，但是它實在是太弱，不敢確認”的偏北風，只能被當成此次APEC空氣質(zhì)量保障的“最后一根定海神針”。

固然，APEC期間晴好、靜穩(wěn)的氣象條件讓這股風出現(xiàn)的可能性大，并且也確確實實“救了一命”，但靜穩(wěn)天氣同時也意味著污染物并不容易擴散，周邊的輸入性污染影響更大。如果沒有這次北京和周邊地區(qū)對污染聯(lián)防聯(lián)控，無論是晚上的山地平原風，還是白天的偏南風，吹來的都只會是污染，而不是“清風”；又或者本地污染排放沒有好轉(zhuǎn)，依舊如故，那么，這根“定海神針”絕不會產(chǎn)生這么好的的凈化效果。

級別最高的“人努力”

機動車單雙號限行、公車封存70%、高污染工廠停產(chǎn)、揚塵工地停工，部分單位放假……APEC期間，除了北京本地采取了上述最高級別應(yīng)急減排措施，京津冀、山西、內(nèi)蒙古、山東等地聯(lián)防聯(lián)控，不少城市的減排措施都達到了最高級別。

11月4日，在經(jīng)過從10月28日開始，連續(xù)每天各地方氣象局和環(huán)保局、中國環(huán)境監(jiān)測總站、中國氣象局等部門和現(xiàn)場專家組，各方不斷匯報、歸總和討論之后，在北京市副市長張工與環(huán)保部副部長翟青全程出席的會商中，王自發(fā)領(lǐng)銜的專家組提出，8日到11日，北京即將出現(xiàn)的靜穩(wěn)天氣極不利于污染物擴散。同時，偏南風會導(dǎo)致輸入污染加重，APEC會議空氣質(zhì)量保障形勢異常嚴峻。

根據(jù)這種情況，京津冀及周邊地區(qū)大氣污染防治協(xié)作小組決定：除了前期已經(jīng)啟動的圍繞北京西南線——河北廊坊、保定、石家莊、邢臺、邯鄲等城市繼續(xù)實施最高級別重污染應(yīng)急減排措施外，從11月6日開始，再把東線的天津、河北唐山、衡水、滄州，以及山東濟南等地也劃入“最高級別”這一行列。

在這一系列“人努力”以及一部分“天幫忙”的共同作用下，最終，才成就了賞心悅目的APEC藍。

“你看，4號還挺好的，5號一天就漲了兩個污染級?！辈稍L當天，在王自發(fā)的辦公室，他向記者展示了會議結(jié)束之后由電腦繪制的近期大氣污染物濃度曲線圖，在這張圖上，第一個高峰出現(xiàn)在10月底，那場持續(xù)多天的霧霾占的時間線很長，而在11月5日出現(xiàn)的第二個污染峰值卻在快速上升之后又迅速回落，王自發(fā)說，除了有氣象條件原因，也在于“6號周邊區(qū)域控制加強之后，污染累計一下子慢下來了，非常明顯?！?/p>

根據(jù)北京市環(huán)保局在11月13日通報的“APEC會議空氣質(zhì)量保障措施效果初步評估結(jié)果”，APEC期間北京市PM2.5日均濃度值平均降低30%以上。PM2.5、PM10、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）的濃度分別比去年同期下降了55%、44%、57%和31%。

王自發(fā)也認為減排效果非常明顯，根據(jù)他和團隊所做的測算與模擬，今年11月3日到12日只有一天輕度污染，但如果按照常規(guī)，不采取任何控制措施，這個數(shù)字會達到4天，并且還要加上各一天的中度和重度污染?！斑@期間PM2.5的平均濃度是43微克每立方米，不控制的話，就變成70微克了，基本上10天當中有6天會超標。這么看來，控制還是非常有效的?！?/p>

一場實驗，一個“對照組”

超常規(guī)的各種舉措，對應(yīng)了“有一種藍叫APEC藍”這一結(jié)果——如果把這次APEC看做一場實驗，它成就的就是平常日子里難以做到的“對照組”，而剩下的問題就在于對其中的變量、各種現(xiàn)象進行分析和評估。

這次APEC期間，天津市按王自發(fā)的話說就“很郁悶”。壓產(chǎn)、限產(chǎn)、五千個工地全部停工，除了沒有放假，基本采取了和北京一樣的減排方式，但是這個城市依然是重污染天氣。很明顯，輸入污染是元兇。又比如，受偏南風影響，這次沒有加入聯(lián)控聯(lián)防的河南省本地的污染物也被長程輸送進京。

霧霾天，以及污染物的傳遞范圍和氣象條件密切相關(guān)，這不僅牽扯到像APEC這種特殊時期，周邊協(xié)同減排控制的范圍該有多大、需不需要根據(jù)氣象條件動態(tài)控制減排范圍的問題，更重要的是，它還涉及到長期的一筆“一定要算明白的賬”。

北京去年年平均PM2.5是89微克/立方米，國家要求到2017年這個數(shù)字要降到60。隨著控制力度不斷的加強，執(zhí)行更嚴的排放標準，本地污染排放減少到一定程度的時候，周邊輸入污染的比例肯定會比現(xiàn)在估算的三成要高。到那個時候，就像王自發(fā)說的：“周邊相互傳輸?shù)挠绊懖徽宄?，以后的賬會很難算。”

除了這些，APEC這場“實驗”中各種現(xiàn)象，所引出更深層次、值得深挖的還有每種措施的成本問題，就需要王自發(fā)這樣的科學(xué)家與經(jīng)濟學(xué)家跨界參與評估，配合經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，嘗試為從“APEC藍”到“常態(tài)藍”提供一個路徑。

比如，這次機動車單雙號限行，它帶來的不便落在每一戶家庭里被分攤了，但是對于工廠、企業(yè)來說，車輛限行的影響肯定要比前者大得多，更何況停產(chǎn)、限產(chǎn)令給它們帶來的損失。

每一種措施對減排所做的貢獻也不一樣，控煤降低了二氧化硫污染，機動車減少了氮氧化物和有機污染物的排放，一部分機關(guān)企事業(yè)單位放假帶來的影響則更綜合，而后者的社會成本顯然在這其中最大。那么，在APEC藍里，它的貢獻又有幾分呢？

“北京霧霾的成因大體我們清楚，但所有污染源加起來卻難以說清它們各自對霧霾產(chǎn)生了多大作用?！边@次APEC“對照組”，肯定能對王自發(fā)所說的“全市的污染排放源太復(fù)雜，對應(yīng)現(xiàn)在的工業(yè)結(jié)構(gòu)，需要落實出一個源頭減排的清單”，這一問題提供幫助。

要想長期保持APEC藍，結(jié)合這次的評估結(jié)果，搞清楚各種措施的“性價比”就非常重要，這也是王自發(fā)和他所在的實驗室一直在做的研究，根據(jù)北京的自然氣象條件、工業(yè)結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，研究怎樣分批、分步驟、分層次，尤其是能夠最省錢地把一時的“APEC藍”變成長期的“北京藍”?！拔覀兊淖罱K目的是把藍天找回來、把污染制住，我們國家的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)肯定要改，但不是那么一下子的事，在這樣的情況下就要挑一個最優(yōu)的方案去做污染控制，達到一種平衡?！?/p>

留給追霾者們的問號

當然，找回藍天除了深挖APEC藍中的各種數(shù)據(jù)和效果，更多的還是要靠“王自發(fā)們”的科研努力。

APEC期間，除了定時駐守在北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心，王自發(fā)和他的科研團隊，開著裝載有激光雷達，測風、溫、濕、壓以及垂直探測霧霾中各種化學(xué)成分儀器的一輛車，繞著五環(huán)和懷柔，“就像美國跟蹤龍卷風的‘追風者一樣”，對污染團進行跟蹤觀測。

而國慶后10月8日的那一次重度霧霾來襲時，他們更是曾以此為契機完成了一次跨省市的“灰霾旅行”。預(yù)測到污染團從北京沿著京廣線南下，王自發(fā)開著觀測車從北京向南行，在鄭州與分別從濟南、合肥、武漢出發(fā)的另三輛車集合，又共同南下到武漢，“在武漢城里轉(zhuǎn)了一圈”測試城內(nèi)的污染情況之后，依次又到了安慶、合肥，經(jīng)過濟南、天津最終返回北京。一來一回花了11天的時間，又剛好逮到了北京國際馬拉松比賽的那次霧霾污染。

“也許你在北京吐出來的一口氣，跑到美國去了，氣還是那些氣，但是它的成分早就變了?！瘪{觀測車跟著霧霾跑的意義就在于，氣團每到一地，根據(jù)當?shù)夭煌墓I(yè)結(jié)構(gòu)會往里加不同的“佐料”，加上每一個地方溫度、濕度等不一樣，會發(fā)生不同的化學(xué)反應(yīng)，形成PM2.5等顆粒。

有了這些化學(xué)、物理觀測結(jié)果，才進入到了王自發(fā)所從事科研的核心內(nèi)容——“建?！?，用數(shù)學(xué)模型來表征從污染物排出到形成PM2.5的整個過程?！叭缓笪覀冊偃ヮA(yù)測它，進行虛擬的控制，把哪些排放關(guān)掉、哪些減一半，看它會產(chǎn)生什么變化，這樣才能挑選出最優(yōu)方案，比如說更省錢的，對社會經(jīng)濟影響最小的?！?/p>

在對霧霾“追因”的過程中，王自發(fā)也有了不少新發(fā)現(xiàn)。比如高煙囪就要比老百姓燒煤對環(huán)境影響大，因為高架污染源要比低矮源傳輸?shù)姆秶h。原來的高架源很臟，現(xiàn)在很“干凈”，除塵做的更好以后，反而容易造成更小污染顆粒物的生成，王自發(fā)口中的專業(yè)術(shù)語管它叫“核化”。如果能對此做進一步研究，得出更科學(xué)可靠的結(jié)論，就可能會對污染的控制治理、大區(qū)域的霧霾問題產(chǎn)生很大的影響。

又比如，對于霧霾，平常老百姓只是關(guān)心它的頻次，但少有人注意成霾速度。“我們觀測污染的化學(xué)反應(yīng)之后，發(fā)現(xiàn)在京津冀的成霾速度太快！這在國際上比較少見，幾個小時之內(nèi)就可以變得很差?！睂@個問題，各個領(lǐng)域的科學(xué)家都有自己的解釋，但放在一起反而無法回答，而王自發(fā)所從事科研項目的內(nèi)容之一就是把各種領(lǐng)域科學(xué)家的回答綜合起來，究其原因?！叭绻娴哪芙忉尩脑?，就可能會對霧霾的治理事半功倍?！蓖踝园l(fā)說。

治理霧霾不能“按下了葫蘆起了瓢”

《投資北京》：

專業(yè)術(shù)語“灰霾”和我們平常說的“霧霾”區(qū)別是什么？灰霾什么特性？

王自發(fā)：

霧霾是局地的一種現(xiàn)象，如果擴大范圍看它是一個大的灰霾污染團，灰霾團也有大有小。

灰霾是一團氣。大氣都是一團一團的，比如相對暖的是一團、冷的又是一團。污染通常發(fā)生下面沒什么攪動的時候，會往氣里加各種東西。如果大風來了就都卷走了，或者一下雨也就沒了，所以灰霾是和氣象條件密切相關(guān)的。

《投資北京》：

您做的數(shù)學(xué)模型根據(jù)這種氣象條件和污染排放情況，能預(yù)測出多長時間之內(nèi)的空氣質(zhì)量情況，然后發(fā)出預(yù)警？

王自發(fā)：

現(xiàn)在氣象能做到兩周的趨勢預(yù)測，空氣質(zhì)量使用最多的是7天的預(yù)測，相對來講三天的預(yù)測更靠譜一點，也更精細，希望未來可以精確到監(jiān)測站點。

《投資北京》：

現(xiàn)在在哪應(yīng)用？

王自發(fā)：

初步建立的這樣一套空氣質(zhì)量多模式集合預(yù)報系統(tǒng)，在北京環(huán)保局、中國環(huán)境監(jiān)測總站、上海環(huán)保局、廣東省環(huán)境保護監(jiān)測中心等地都安裝了，當然它還要不斷完善。

《投資北京》：

這次APEC和您之前參與過奧運和世博會的空氣質(zhì)量預(yù)報和保障相比，哪方面推進了？

王自發(fā)：

奧運和世博會我們觀測的污染物是PM10、二氧化硫、氮氧化物、臭氧，這一次主要針對PM2.5。以前的方法也在不斷推進，比如區(qū)域的聯(lián)防聯(lián)控，多污染物的協(xié)同控制。

《投資北京》：

多污染物的協(xié)同控制是什么？

王自發(fā)：

奧運的時候只是機動車單雙號限行，汽車排放的氮氧化物降下來了，但是我們發(fā)現(xiàn)臭氧濃度卻高了，臭氧在平流層是幫助我們抵擋紫外線的，但是在下面對我們的呼吸道危害很大，所以這次推進協(xié)同控制。

《投資北京》：

具體怎么協(xié)同控制？

王自發(fā)：

它是一個防止“按下了葫蘆起了瓢”的問題。

比如說酸雨。北方很干，土壤揚起來的這種顆粒物都是堿性的碳酸鈣之類，能和酸雨發(fā)生中和反應(yīng)。現(xiàn)在大范圍控制顆粒物之后，倒是不怎么‘臟了，但同樣的雨下下來之后，雨水卻變酸了，北京原來都是堿性降水，現(xiàn)在北京測的年均降水PH值已經(jīng)小于5.6了，接近酸雨區(qū)。遼寧省是重工業(yè)大省，除塵做得很好之后，13個城市都發(fā)現(xiàn)酸雨，比如丹東市甚至“每雨必酸”。

所以應(yīng)該把每一種污染物的危害程度、它們之間的化學(xué)關(guān)系與控制目標綜合起來，協(xié)同作戰(zhàn)。同樣的，將來把霾制住了，太陽輻射會加強，產(chǎn)生更大的臭氧污染的可能性，也應(yīng)該在考慮范圍之內(nèi)。