江漢區(qū)霧霾天氣的成因及治理

吳慈瓊

(武漢市江漢區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，湖北 武漢 430023)

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江漢區(qū)霧霾天氣的成因及治理

吳慈瓊

(武漢市江漢區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，湖北 武漢 430023)

通過對(duì)江漢區(qū)轄區(qū)內(nèi)兩個(gè)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站2015年的空氣質(zhì)量天數(shù)、多種首要污染物天數(shù)以及兩站PM2.5和PM10濃度與2014年同期進(jìn)行的對(duì)比，分析和探討了江漢區(qū)霧霾天氣的成因，并提出了相應(yīng)的霧霾防治措施，以期為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)霧霾和改善環(huán)境空氣質(zhì)量提供參考價(jià)值。

霧霾PM2.5； PM10成因； 治理

1　霧霾的概念

霧霾是霧與霾的混合物，霧和霾雖同為視程障礙物，但二者之間卻有很大差別。霾即灰霾，是大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10 km的空氣普遍混濁的現(xiàn)象；霧是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的，水分含量達(dá)到90%以上、水平能見度降到1 km以內(nèi)。霧與霾互相影響，在相對(duì)濕度較大時(shí)，霾可以促進(jìn)霧的形成，而霧又是霾的“幫兇”，這也是霧霾天PM2.5經(jīng)?！氨怼钡闹匾蛑?。霾與霧有時(shí)難以分清，特別是遇到霧霾并存時(shí)[1]。兩者可從空氣濕度上作出大致判斷，通常在相對(duì)濕度大于90%時(shí)稱之為霧，小于80%時(shí)稱之為霾，80%～90%之間則為霧霾混合物。當(dāng)霧和霾同時(shí)存在，且區(qū)域性能見度低于10 km的空氣普遍渾濁現(xiàn)象被稱為“霧霾”天氣。由于能見度的降低不僅有“積極”參與的云霧滴的作用，還有氣溶膠粒子的貢獻(xiàn)，且其中的細(xì)粒子排放主要來自人類活動(dòng)，因此霧霾不是純粹的自然現(xiàn)象，霧霾天氣的出現(xiàn)是氣象問題，更是環(huán)境問題[2]。

2　江漢區(qū)霧霾天氣的成因

2.1江漢區(qū)的相關(guān)信息

江漢區(qū)位于武漢市漢口地區(qū)中部，是武漢市7個(gè)中心城區(qū)之一。南臨長(zhǎng)江漢江交匯處，北接壤東西湖區(qū)，東西兩邊各與江岸區(qū)和硚口區(qū)相鄰。總面積為28.29 km2，轄區(qū)面積為全市最小。江漢區(qū)位處地球北回歸線北側(cè)，屬亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候帶，常年雨量充沛、熱量充足。區(qū)境地貌類型為沖積平原，系由長(zhǎng)江、漢水泛濫淤積而成，總的地形特征為南高北低，平坦開闊，無山丘，多湖塘。

2.2江漢區(qū)2015年的空氣質(zhì)量情況

《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》(HJ 633-2012)規(guī)定空氣質(zhì)量狀況根據(jù)空氣質(zhì)量指數(shù)AQI來判斷并分為六級(jí)，見表1[3]。

表1　空氣質(zhì)量指數(shù)及相關(guān)信息

2.2.1江漢區(qū)空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

江漢區(qū)有兩個(gè)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，紅領(lǐng)巾站和南片區(qū)站，分別位于后襄河公園和大興路小學(xué)。兩站2015年空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2和表3所示。表中因故障或停電導(dǎo)致有效小時(shí)數(shù)據(jù)不足的天數(shù)不參與計(jì)算。

表2　2015年紅領(lǐng)巾站空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

從兩表可知，兩個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站空氣質(zhì)量均優(yōu)良天數(shù)比例為60%以上，剩余天數(shù)比例按照污染程度由輕到重逆序分布，均無嚴(yán)重污染。江漢區(qū)在2015年雖優(yōu)良天數(shù)比例居多，但是霧霾天氣也小比例存在著，這與李克強(qiáng)總理在2016年的政府工作報(bào)告中提出“地級(jí)以上城市空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)比例超過80%”的治污目標(biāo)還有一定距離。

表3　2015年南片區(qū)站空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

2.2.2江漢區(qū)首要污染物統(tǒng)計(jì)分析

首要污染物是指當(dāng)AQI>50時(shí)，單項(xiàng)污染物的空氣質(zhì)量指數(shù)IAQI最大的空氣污染物[3]。江漢區(qū)2015年紅領(lǐng)巾站和南片區(qū)站首要污染物統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4和表5所示。若一天的首要污染物為兩種，則用&符號(hào)連接表示。

表4　2015年紅領(lǐng)巾站首要污染物及天數(shù)統(tǒng)計(jì)

由表4和表5可知，2015年紅領(lǐng)巾站的空氣質(zhì)量最大污染是PM2.5，其次是PM10；南片區(qū)站最大污染是O3，其次是PM2.5，所以2015年江漢區(qū)最主要的首要污染物是PM2.5。導(dǎo)致這種差異是因?yàn)閮蓚€(gè)站點(diǎn)周邊環(huán)境不同。

紅領(lǐng)巾站設(shè)在后襄河公園，北面緊鄰金家墩客運(yùn)站，二環(huán)線和漢口火車站；南面是正在建設(shè)中的武漢CBD中央商務(wù)區(qū)；西面常青路是通往機(jī)場(chǎng)一號(hào)高速的必經(jīng)之路，已于2015年下半年開始建設(shè)漢江大道工程；東面唐家墩路和姑嫂樹路正在進(jìn)行地鐵6號(hào)線施工，并且姑嫂樹路高架為機(jī)場(chǎng)二號(hào)高速必經(jīng)之路。周邊同時(shí)進(jìn)行著姑嫂樹村、賀家墩村和唐家墩村整村拆除工作。

表5　2015年南片區(qū)站首要污染物及天數(shù)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)武漢市大氣顆粒物源解析研究成果可知：武漢市PM2.5綜合來源解析結(jié)果為工業(yè)生產(chǎn)(包括工業(yè)鍋爐及窯爐、生產(chǎn)工藝過程等排放的一次顆粒物和氣態(tài)前體物產(chǎn)生的二次顆粒物)32%、機(jī)動(dòng)車27%、燃煤(包括燃煤企業(yè)、燃煤電廠、居民散燒等)20%、揚(yáng)塵(包括裸露表面、建筑施工、道路揚(yáng)塵、土壤風(fēng)沙等)9%、其它(包括生物質(zhì)燃燒、生活源、農(nóng)業(yè)源等)12%；武漢市PM10綜合源解析結(jié)果：揚(yáng)塵25%、燃煤22%、工業(yè)生產(chǎn)21%、機(jī)動(dòng)車19%、其它13%[4]。紅領(lǐng)巾站周邊區(qū)域工地?cái)?shù)量多，土地未覆蓋率高，且渣土車運(yùn)輸過程中未采取相應(yīng)防護(hù)措施，導(dǎo)致?lián)P塵大；且地處交通運(yùn)輸樞紐地帶，車流量多，機(jī)動(dòng)車尾氣污染大；四周高層建筑多且密集，增大地面摩擦系數(shù)，因建筑物的阻擋和摩擦作用使風(fēng)流經(jīng)城區(qū)時(shí)明顯減弱，水平方向靜風(fēng)現(xiàn)象增多，不利于大氣污染物擴(kuò)散稀釋，容易積聚。所以此站點(diǎn)PM2.5和PM10為首要污染物比例大。

南片區(qū)站設(shè)在大興路小學(xué)，南臨長(zhǎng)江漢江交匯處；北有因中山大道地鐵6號(hào)線結(jié)合一元路到武勝路段的綜合改造而正在進(jìn)行的封閉施工；西有漢正街區(qū)域的綜合整治和搬遷改造。周邊同時(shí)進(jìn)行著沿江一號(hào)二期舊城改建，楚寶片、紫竹巷二期等棚戶區(qū)改造。此站點(diǎn)位于老城區(qū)，舊城改造項(xiàng)目數(shù)目多，北面未有大量高樓，且南面兩江交匯空間開闊，所以大氣污染物相對(duì)易擴(kuò)散稀釋。

O3在2015年5～9月份為南片區(qū)站首要污染物的天數(shù)猛增，源于夏季太陽(yáng)輻射量大，空氣對(duì)流強(qiáng)度大，雨量充足，江面的蒸發(fā)量大，不利于灰霾物質(zhì)主要是PM2.5和PM10的累積和反應(yīng)；另一方面由于O3是氮氧化物(NOX)和揮發(fā)性有機(jī)物(VOCS)在大氣中通過一系列光化學(xué)反應(yīng)形成的二次污染物[5],日照是形成高濃度O3的最主要條件，高溫或低濕是居于第二位的因子[6]，所以往往夏季和晴天中午O3的濃量較高，使其成為夏季環(huán)境空氣中最大的首要污染物。

2.2.3江漢區(qū)PM2.5和PM10濃度統(tǒng)計(jì)

因?yàn)镾O2、NOX和可吸入顆粒物(PM2.5和PM10)這三項(xiàng)是霧霾的主要組成，前兩者為氣態(tài)污染物，最后一項(xiàng)PM2.5和PM10才是加重霧霾天氣污染的罪魁禍?zhǔn)譡7]。一旦PM2.5和PM10含量超過大氣自凈能力就會(huì)直接導(dǎo)致霧霾天氣。江漢區(qū)2014～2015年紅領(lǐng)巾站和南片區(qū)站PM2.5和PM10濃度統(tǒng)計(jì)如表6和表7所示。

表6　2014～2015年江漢區(qū)PM2.5濃度統(tǒng)計(jì)

注： “+”與 “-”表示比去年同期上升與下降

表7　2014～2015年江漢區(qū)PM10濃度統(tǒng)計(jì)

注： “+”與 “-”表示比去年同期上升與下降

由表6和表7可知，江漢區(qū)2015年對(duì)PM2.5和PM10治理效果顯著，跟去年同期相比全年下降的比例：紅領(lǐng)巾站為19.2%和14.3%，南片區(qū)站為23.8%和18.0%。并且2015年南片區(qū)站PM2.5和PM10濃度整體比紅領(lǐng)巾站低，與去年同期相比的下降率高。因?yàn)槟掀瑓^(qū)擴(kuò)散稀釋條件相對(duì)較好；又因地處老城區(qū)，以小路居多，車流量不高；紅領(lǐng)巾站周邊建筑施工工地面積之大遠(yuǎn)超過南片區(qū)站。

江漢區(qū)冬季PM2.5和PM10濃度較高，霧霾天氣較多，因?yàn)槎窘邓?，空氣凈化能力弱，空中灰塵多；多北風(fēng)，會(huì)吹來北方和西北的沙塵；且冬季地面干燥，車流造成路面揚(yáng)塵，同時(shí)風(fēng)大會(huì)把地面灰塵吹到空中，使空中灰塵增多；大量的灰塵在空氣中充當(dāng)了凝結(jié)核的作用，與空氣中水汽凝結(jié)形成霧霾天氣。

2.3江漢區(qū)霧霾天氣成因小結(jié)

江漢區(qū)霧霾天氣的成因分為自然因素和人為因素兩類。

2.3.1自然因素

從自然因素來看，其成因有以下兩點(diǎn)。

(1)大氣水平方向靜風(fēng)現(xiàn)象增多[8]。隨著經(jīng)濟(jì)騰飛，城市建設(shè)迅速發(fā)展，高層建筑越來越多，規(guī)模逐漸密集，地面摩擦系數(shù)逐漸增大，導(dǎo)致水平方向靜風(fēng)現(xiàn)象增多，大氣污染物和水汽難以擴(kuò)散稀釋，容易產(chǎn)生積聚，產(chǎn)生霧霾天氣。

(2)大氣垂直方向出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象[8]。當(dāng)空氣中相對(duì)濕度較大，近地面的大氣結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定時(shí)，氣溫隨著高度的升高而不降反升，出現(xiàn)逆溫層，限制了大氣層低空的垂直運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致大氣污染物難以向高空飄散，被阻滯在低空和近地面。

2.3.2人為因素

從人為因素來看，其成因也有以下兩點(diǎn)。

(1)細(xì)顆粒物和可吸入顆粒物增多。江漢區(qū)地處漢口中部，轄區(qū)面積最小，隨著城市人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，舊城改建、地鐵施工、道路改造、高架興建和武漢中央商務(wù)區(qū)CBD建設(shè)各項(xiàng)工程同時(shí)進(jìn)行，片區(qū)工地?cái)?shù)量多，導(dǎo)致建筑揚(yáng)塵灰塵多；渣土車在運(yùn)輸過程中未清洗車身和輪胎以及未對(duì)運(yùn)輸土壤進(jìn)行有效覆蓋，都會(huì)導(dǎo)致道路揚(yáng)塵大；工業(yè)排放的廢氣和數(shù)量猛增的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的尾氣中的SO2和NOX與空氣中其他污染物經(jīng)過一系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)形成硫酸鹽和硝酸鹽等二次顆粒，由氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)成固態(tài)污染物，成為顆粒物主要成分，這種二次污染過程成為顆粒物升高的主要原因，加重霧霾天氣形成與持續(xù)。

(2)氣態(tài)污染物增多。江漢區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以第三產(chǎn)業(yè)為主，和少量小型第二產(chǎn)業(yè)。城市發(fā)展直接導(dǎo)致人口數(shù)量增多，餐飲行業(yè)也隨之增多，導(dǎo)致日常生活排放廢氣增多；居民生活水平提高，擁有私家車的家庭越來越多，汽油車尾氣排放也隨著增加；據(jù)統(tǒng)計(jì)2015年武漢機(jī)動(dòng)車數(shù)量已超過200萬(wàn)輛，交通擁堵將逐漸加劇進(jìn)入“中度擁堵”時(shí)代，江漢區(qū)是最擁堵的主城區(qū)[9]，擁堵加劇汽車尾氣排放；伴隨經(jīng)濟(jì)建設(shè)，大批各種建設(shè)工程同時(shí)進(jìn)行，大型柴油車和渣土車需求量和使用時(shí)間增多，排放尾氣污染也隨著增多；環(huán)保部在2011年《中國(guó)機(jī)動(dòng)車污染防治年報(bào)》中指出，灰霾、酸雨和光化學(xué)煙霧等區(qū)域性大氣污染問題頻繁發(fā)生，與車輛尾氣排放密切相關(guān)。按環(huán)保標(biāo)志分類，僅占汽車保有量16.4%的“黃標(biāo)車”卻排放了63.7%的氮氧化物、86.6%的顆粒物、55.9%的一氧化碳和60.4%的碳?xì)浠衔颷1]。所以，黃標(biāo)車排放的尾氣對(duì)氣態(tài)污染物貢獻(xiàn)很大。

3　江漢區(qū)霧霾天氣的治理

大氣污染的形成不是一朝一夕，人類對(duì)自然因素的控制能力很弱，治理污染也不可能畢其功于一役。治理霧霾需要從控制污染物排放著手，應(yīng)從源頭進(jìn)行防治，加大力度控制人為的污染排放，從以下8個(gè)方面深入開展大氣治理。

(1)實(shí)現(xiàn)凡是有人類活動(dòng)的地表以及運(yùn)輸土壤的全覆蓋。2015年江漢區(qū)同步實(shí)施舊城改造項(xiàng)目14個(gè)，完成城中村房屋拆遷面積14萬(wàn)m2，實(shí)施重大樓宇建設(shè)項(xiàng)目51個(gè)。工地?cái)?shù)量多，施工面積大，為歷史之最，大量面積的工地地表裸露，渣土車運(yùn)輸過程中未對(duì)運(yùn)輸土壤進(jìn)行全覆蓋和未對(duì)車身車輪有效清洗，導(dǎo)致路面有運(yùn)輸?shù)袈涞耐寥?，并且街道上到處可見因施工或綠化不到位造成的土壤裸露，一旦刮風(fēng)下雨，泥土極易被人或車輛帶到各處，碾磨成粉飛揚(yáng)在近地表空中。裸露土地和運(yùn)輸土壤的全覆蓋可以有效抑制揚(yáng)塵對(duì)空氣污染的疊加作用。

(2)減少汽車尾氣排放。汽車燃油污染在任何一個(gè)國(guó)家都是霧霾的重要來源之一，至今無法避免，我們應(yīng)嚴(yán)格限制汽車保有量；提升燃油品質(zhì)，推廣混合動(dòng)力和新能源汽車；發(fā)展更綠色的公共交通系統(tǒng)，積極引進(jìn)充電的公交巴士或者發(fā)展路面供電的公交系統(tǒng)，提倡綠色出行；改進(jìn)交通管理，更好的疏導(dǎo)車流和提高行車速度；汽車制造企業(yè)著力開發(fā)高效率的發(fā)動(dòng)力，以盡可能的減少單位油耗。

(3)全面推廣車用燃油國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步淘汰黃標(biāo)車和老舊車。江漢區(qū)已于2015年基本完成黃標(biāo)車淘汰任務(wù)，還需進(jìn)一步跟進(jìn)落后車輛的淘汰工作，建立更為嚴(yán)格的車輛報(bào)廢制度。并高度關(guān)注柴油車排放和油品質(zhì)量。

(4)提高清潔能源比重，減少油煙污染。江漢區(qū)在十二五期間已完成鍋爐改燃工作，全面淘汰燃煤鍋爐，拆除燃煤鍋爐168臺(tái)，改燃料為天然氣、油和生物燃料。增加天然氣供應(yīng)，完善風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等發(fā)展扶持政策；除燃煤燃油外，污染物源還有油煙污染，督促餐飲服務(wù)等經(jīng)營(yíng)場(chǎng)所安裝和正常使用高效油煙凈化設(shè)施，強(qiáng)化無油煙凈化設(shè)施及露天燒烤的環(huán)境監(jiān)管；進(jìn)一步完善天然氣管道入戶，禁止小型蜂窩煤回歸市場(chǎng)，推行民用能源的天然氣化和電氣化。

(5)開展霧霾指數(shù)預(yù)報(bào)和霧霾天氣的預(yù)警機(jī)制。設(shè)立地基光學(xué)觀測(cè)點(diǎn)，與衛(wèi)星遙感資料相匹配，開展氣溶膠光學(xué)厚度的監(jiān)測(cè)；開展大氣邊界層探測(cè)，定時(shí)掌握逆溫邊界層特征與霧霾天氣的關(guān)系。衛(wèi)星遙感空氣污染是目前全球?qū)Φ赜^測(cè)發(fā)展的重要方向，霧霾顆粒物中主要的三大組成成分(含碳的氣溶膠、硫酸鹽和硝酸鹽)之一的含碳?xì)馊苣z成分是強(qiáng)吸收性物質(zhì)，對(duì)該衛(wèi)星產(chǎn)品有很強(qiáng)的指示性。現(xiàn)以證實(shí)衛(wèi)星遙感得到的吸收性氣溶膠指數(shù)(AAI)可用于指示中國(guó)地區(qū)霧霾的范圍、強(qiáng)度。目前國(guó)內(nèi)相關(guān)部門也在緊鑼密鼓地研制能夠精細(xì)探測(cè)主要污染氣體和溫室氣體的技術(shù)[10]。

(6)建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的區(qū)域協(xié)作機(jī)制，統(tǒng)籌區(qū)域環(huán)境治理。大氣無邊界，對(duì)于霧霾天氣背后的大氣污染防控問題，區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控是成本相對(duì)低、環(huán)境收益大的重要舉措。江漢區(qū)應(yīng)與周邊地區(qū)實(shí)行聯(lián)動(dòng)減排、聯(lián)合執(zhí)法、信息共享、制定完善應(yīng)急預(yù)案，建立健全區(qū)域聯(lián)動(dòng)的霧霾天氣應(yīng)急響應(yīng)體系，防范和減少霧霾天氣的出現(xiàn)。

(7)城市規(guī)劃要注意研究城區(qū)上升氣流到郊區(qū)下沉的距離，將污染嚴(yán)重的工業(yè)企業(yè)布局在下沉距離之外；充分考慮大氣的擴(kuò)散條件，預(yù)留空氣通道，將衛(wèi)星城建在城市熱島環(huán)流之外；盡可能增加城市綠地[11]。

(8)積極開展多種形式霧霾的宣傳教育。每位居民盡量減少能源消費(fèi)是對(duì)減少霧霾最直接有效的貢獻(xiàn)。普及大氣污染防治的相關(guān)知識(shí)，倡導(dǎo)文明、節(jié)約、綠色的消費(fèi)方式和生活習(xí)慣，引導(dǎo)公眾正確認(rèn)識(shí)霧霾成因，并自覺盡量減少能源消費(fèi)和廢氣污染直接排放，共同改善空氣質(zhì)量。

4　結(jié)語(yǔ)

美國(guó)洛杉磯通過十幾年的治理，才使洛杉磯一級(jí)污染警報(bào)(非常不健康)天數(shù)從1977年的121 d下降到1989年的54 d，到1999年降為0。美國(guó)對(duì)PM2.5有成熟的檢測(cè)手段和預(yù)防措施，是因?yàn)樵搰?guó)曾長(zhǎng)期深受其害。但即使如此，美國(guó)于1997年才提出PM2.5標(biāo)準(zhǔn)。到2010年底才將PM2.5納入國(guó)標(biāo)并進(jìn)行強(qiáng)制性限制。雖然我國(guó)的大氣污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有洛杉磯這么嚴(yán)重，政府重視和治理力度也非常大，但是我們必須充分認(rèn)識(shí)到治理的艱巨性、特殊性和長(zhǎng)期性，霧霾治理是一場(chǎng)攻堅(jiān)戰(zhàn)，更是持久戰(zhàn)。

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2016-05-18

吳慈瓊(1984—)，女，助理工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的工作。

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1674-9944(2016)14-0117-04