試論霧霾產(chǎn)生的原因及防治對策——以西安市為例

郭慶元，丁治英

(西安市氣象局氣象臺，陜西西安 710016)

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試論霧霾產(chǎn)生的原因及防治對策
——以西安市為例

郭慶元，丁治英

(西安市氣象局氣象臺，陜西西安 710016)

摘要[目的]探討霧霾產(chǎn)生的原因，并提出針對性防治對策。[方法]通過閱讀與霧霾有關的文獻資料，掌握國內(nèi)霧霾產(chǎn)生的原因及防治對策的研究現(xiàn)狀，同時，查閱西安市氣象局霧霾統(tǒng)計資料，淺析西安市近年來霧霾的發(fā)生情況和產(chǎn)生原因，最后從氣象工作者的角度對如何防治霧霾進行探討。[結(jié)果]西安市霧霾產(chǎn)生的原因有地形因素、氣象因素、車輛因素、城市因素、煤炭發(fā)電；要防治霧霾天氣，需要充分利用區(qū)域空氣污染氣象模式預報來提高服務的內(nèi)涵和質(zhì)量、提前給政府決策部門提供服務材料和合理的建議、為相關主責部門提供針對性服務、加速新產(chǎn)品的研發(fā)以及提供各種優(yōu)化服務應對措施。[結(jié)論]要想防治霧霾天氣，首先需要從霧霾產(chǎn)生的原因入手，采取有效應對措施。

關鍵詞霧霾；原因；防治對策

近年來，隨著我國空氣質(zhì)量的不斷惡化，空氣污染已經(jīng)成為絕大部分城市關注的重大環(huán)境問題之一。特別是在工業(yè)化時代背景下，一些大城市相繼發(fā)生空氣污染事件，給人們的生活和生產(chǎn)帶來巨大影響。霧霾主要是由空氣中的大量微小塵粒、鹽?；驘熈５葮嫵?，引起空氣渾濁，導致水平能見度<10 km的一類天氣現(xiàn)象，通常情況下霾的顏色為乳白色或黃色。霧霾作為空氣污染的一種嚴重狀態(tài)，嚴重危害人體健康，容易引發(fā)各類心臟、肺以及呼吸道等疾病，降低人體免疫力，因此研究霧霾產(chǎn)生的原因以及防治對策具有重大意義。許多專家學者對不同地區(qū)的霧霾進行了研究，并取得了一些成果[1-5]，如潘本鋒等[1]研究表明霧霾天氣是由氣象要素和環(huán)境要素共同作用形成的；郭麗君等[4]分析指出霧霾天氣過程發(fā)生在高壓天氣系統(tǒng)和靜風條件下，暖平流和輻射降溫形成的穩(wěn)定逆溫邊界層結(jié)構有利于污染氣溶膠的積累和霧霾的形成和發(fā)展。筆者以西安市為例，對西安市霧霾產(chǎn)生的原因進行了探討，并提出了針對性防治對策。

1西安市霧霾現(xiàn)狀分析

根據(jù)相關資料顯示，1979年西安市PM2.5年平均濃度值較高，其主要原因是當時人們生活和工業(yè)生產(chǎn)主要使用煤，引起空氣中的細顆粒物含量也增多；1981年國家在針對環(huán)境保護方面建立了相關法律后，西安市PM2.5年平均濃度值有了很大幅度下降，但在1997年后，由于西安市經(jīng)濟的快速發(fā)展，其PM2.5平均濃度值呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，截止到2013年底，西安市PM2.5指數(shù)創(chuàng)造歷史新高，特別是在12月18日，西安市霧霾持續(xù)上升，甚至突破500 μg，指數(shù)居于全國污染嚴重城市排行首位。由此可以看出，西安市PM2.5年平均濃度值的增加或減少與城市發(fā)展息息相關[6]。由于城市的發(fā)展會導致建設用地面積增加，一些新開工的工程項目會導致空氣污染越來越嚴重，另外，大規(guī)模的城中村拆遷改造以及城市建設等均會增加大氣中顆粒濃度的含量，因而對西安市的空氣質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

2西安霧霾產(chǎn)生的原因分析

2.1地形因素西安市位于關中盆地的中央，南面分布有秦嶺，北面有黃土高坡，西面有秦嶺和黃土高坡的結(jié)合，東邊受太行山脈影響。正是這種特殊的地理環(huán)境，導致關中地區(qū)的霧霾無法排除。因此要實現(xiàn)自然除霾，必然需要依靠風力。但根據(jù)氣象數(shù)據(jù)顯示，2000年以來關中地區(qū)風速呈現(xiàn)明顯減弱的趨勢，如在2000年西安市平均風速可達1.0 m/s，與20世紀八九十年代相比，減少了0.2～0.3 m/s，進而不利于污染物的擴散。另外，霧霾主要發(fā)生在冬季，這主要是因為西安市受秦嶺山脈對冷空氣產(chǎn)生的阻擋作用，在關中盆地形成了冷湖效應，且在阻擋作用下還會在關中靠近地面的位置產(chǎn)生逆溫層，進一步阻止了大氣污染物向水平方向和垂直方向擴散，除非有冷空氣來襲，才會帶來風，而由于冬季空氣流動性較弱，再加上風和雨雪少，因此容易出現(xiàn)霧霾天氣[7]。

2.2氣象因素在每年的冬季，在西安市大約與地面相距1.5～2.0 km間容易在西安市上方形成逆溫層，引起高空中溫度高于地面溫度，進而在一定程度上阻礙了大氣層低空的空氣沿著垂直方向運動，導致空氣中懸浮的各種顆粒無法吹至高空中，最終不得不停滯在低空和近地面位置。通常來講，在低層大氣下氣溫與高度呈負相關關系，但也有特殊情況，在逆溫層中氣溫與高度呈正相關關系。由于逆溫層，導致地面的空氣無法往上運動，從而阻止了空氣的上下流通，如此使水汽比空氣重，導致地面水汽更加容易達到飽和最終凝結(jié)。關中4個方向均無法出風，再在逆溫層的影響下，將霧霾封在盆地中。另外，西安市在每年的11月中旬便開始供暖，但城內(nèi)外的老舊社區(qū)和周邊城中村并不在供暖范圍中，因此廣大居民主要依靠燒煤來取暖，且焚燒垃圾和落葉等均會導致大量的顆粒進入大氣中，進而形成霧霾[5]。西安市氣候干燥，再加上農(nóng)村地區(qū)裸露的黃土較多，人類的活動將導致塵埃揚起，這也是引發(fā)霧霾的主要原因。

2.3車輛因素根據(jù)相關資料顯示，2013年西安市機動車保有量為187.46萬輛，新增加的機動車輛高達27.36萬輛，按照2.28萬輛/月的速度增長。而機動車燃料中含有的部分雜質(zhì)和添加劑，由于不完全燃燒，排出一些對環(huán)境和人體產(chǎn)生破壞的物質(zhì)，另外汽車尾氣中含有的化學物質(zhì)較多，主要分為氣體(如一氧化碳、碳氫化合物等)和顆粒物(如焦油和黑炭等)，這些污染物一旦受到強烈的紫外線照射便會發(fā)生光化學反應進而產(chǎn)生二次污染物，由這種一次和二次污染物混合的煙霧現(xiàn)象便是光化學煙霧。2013年西安市機動車4項主要污染物的排放總量達35.67萬t，其中主要包含26.99萬t一氧化碳、3.55萬t碳氫化合物、4.28萬t氮氧化合物以及0.76萬t顆粒物。

2.4城市因素隨著西安市經(jīng)濟發(fā)展，很多路段都在施工挖掘，特別是隨著城中村和地鐵施工的不斷增多，致使很多原來的植被被破壞，一批批貨車急速飛馳產(chǎn)生大量揚塵，車輛的過往導致周邊空氣中的PM2.5和PM10的含量急速增加。除此之外，當汽車發(fā)生堵車時排出的廢氣量是經(jīng)濟時速的5～6倍。因此在上下班高峰期時，擁堵在二環(huán)等道路上的車輛相當于不下500萬輛汽車的總排放量。另外，隨著西安市城市化建設不斷加快，城市樓層高度也不斷加大，各個樓宇之間的距離越來越小，結(jié)構密集的建筑物阻礙了空氣的流通，導致城市風道越來越少，而僅剩余的一些風也因為樓房和樓房之間的阻擋和摩擦因素被進一步削弱。以上種種都非常不利于大氣中懸浮微粒的擴散，進而在城區(qū)和附近的郊區(qū)積累，阻礙了城市污染物的控制。

2.5煤炭發(fā)電在霧霾顆粒中，工業(yè)污染占據(jù)的比例達15.7%，導致這種現(xiàn)象的主要原因為大量使用煤炭資源引起的。在與西安市相距約20 km內(nèi)，僅大型發(fā)電廠就有三家，按照其平均發(fā)電量計算，其每年消耗煤炭資源達513萬t。

3霧霾的防治對策

3.1充分利用區(qū)域空氣污染氣象模式預報來提高服務的內(nèi)涵和質(zhì)量西安市氣象局應該利用中尺度數(shù)值模式和化學模式結(jié)合的WRF-CHEM來預報關中區(qū)域中不同污染物的分布情況，如二氧化碳、臭氧、二氧化氮、二氧化硫等，特別是對于那些嚴重影響人體健康的PM2.5，應詳細報道出該區(qū)域中的濃度分布，并輔以風向和風速的分布，以便相關部門有針對性地控制污染。

3.2提前給政府決策部門提供服務材料和合理的建議一旦西安市出現(xiàn)霧霾天氣，作為氣象部門應該及時根據(jù)具體的霧霾等級發(fā)布與天氣相關的服務材料，爭取在最短的時間內(nèi)將這些材料傳遞給政府決策部門，以便他們能夠制定針對性解決措施。對于提供的服務材料不僅應該包括霧霾造成的污染程度、影響范圍，還應包含霧霾的變化趨勢，最后還應該有預見性地提出科學、合理的建議。在2015年1月份，西安市氣象局針對治污減霾專題服務，積極與環(huán)境監(jiān)測總站對接，加密天氣會商，聯(lián)合發(fā)布重污染天氣預警信息7期。不僅如此，還應該根據(jù)社會心理期望，針對公眾廣泛關注的霧霾結(jié)束時間通過媒體及時向社會發(fā)布[8]。

3.3為相關主責部門提供針對性服務在應對霧霾天氣方面，氣象局還應該為當?shù)氐闹髫煵块T提供針對性服務。如氣象部門要及時向當?shù)氐母咚俟?、鐵路部門、交通部門、電力企業(yè)等重要主責部門發(fā)布關于霧霾天氣的專項服務工作，并針對霧霾天氣給予能見度預報和實況。

3.4加速新產(chǎn)品的研發(fā)當?shù)卣块T應該充分利用氣象部門來適時推出新的產(chǎn)品，如在春節(jié)期間，西安市氣象局針對持續(xù)霧霾天氣向社會發(fā)布了煙花爆竹燃放指數(shù)的報告，該報告應站在科學的層面提高廣大公眾的環(huán)保意識，進而實現(xiàn)指導和規(guī)范廣大市民在春節(jié)期間燃放煙花爆竹的行為，幫助政府部門樹立良好的社會形象。

3.5其他優(yōu)化服務應對措施

3.5.1落實好對霧霾基礎性研究工作，全面提高霧霾天氣的預報能力。由于做好霧霾天氣的預報工作是提高霧霾服務能力的基本前提，更是氣象部門義不容辭的責任，因此要繼續(xù)加強對霧霾天氣成因情況的分析，另外，還應該充分根據(jù)西安市霧霾的區(qū)域性特點、每天變化特點、大氣層結(jié)構特點以及數(shù)值模擬技術等。

3.5.2協(xié)助當?shù)卣块T制定治理霧霾的有效對策。鑒于西安市霧霾天氣的特點，氣象部門應該準確地為政府部門提供霧霾的污染來源和污染變化趨勢等重要內(nèi)容，以此幫助政府部門通過發(fā)揮其行政效力來制定有效措施，爭取在保證經(jīng)濟發(fā)展的基礎上降低空氣污染。

3.5.3制定與霧霾條件相關的行業(yè)標準[9]。要想達到防治霧霾的目的，除了要控制好污染源，當?shù)貧庀蟛块T還應該主動承擔起向社會和政府部門發(fā)布環(huán)境氣象條件的責任，積極引導廣大群眾和政府加強對因氣象環(huán)境引起的霧霾關注度。

3.5.4啟動應急機制。一旦發(fā)現(xiàn)西安市某種污染物的濃度超過一定標準時，應馬上啟動應急機制，以此來降低空中污染物的含量，減少因霧霾天氣給人們生活帶來的巨大影響。

參考文獻

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Causes and Prevention Countermeasures for Haze: A Case Study of Xi’an City

GUO Qing-yuan，DING Zhi-ying(Meteorology Station of Xi’an Meteorological Bureau,Xi’an,Shaanxi 710016)

Abstract[Objective] To probe the generated reasons for the haze and propose specific prevention countermeasures. [Method]By reading relevant literature, grasp the reasons of domestic haze and research status prevention strategies,while,the occurrence and generated reasons for the haze in recent years were analyzed by consulting haze statistics from Xi’an Meteorological Bureau,and finally from the perspective of meteorologists to discuss how to prevent haze.[Result]The generated reasons for the haze were terrain factors,weather factors, vehicle factors, urban factors and coal power generation.To prevention and control haze,it takes full advantage of regional air weather patterns forecast to improve the content and quality of services,provides service material and reasonable proposal to the government decision-making departments in advance,provides targeted services to the relevant primary responsibility departments,accelerates the development of new products and provides a variety of responses of optimization services.[Conclusion]To prevention haze,we first need to start from the generated reasons of haze,to take effective countermeasures.

Key wordsHaze;Causes;Prevention countermeasures

收稿日期2015-12-07

作者簡介郭慶元(1985-)，女，陜西西安人，工程師，碩士，從事預報工作。

中圖分類號S 429

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2015)36-268-02