洛杉磯、倫敦大氣污染成因與治理歷程對(duì)鄭州市的啟示

魏致遠(yuǎn)

（德明高中，美國(guó)加利福尼亞州 91750）

洛杉磯、倫敦大氣污染成因與治理歷程對(duì)鄭州市的啟示

魏致遠(yuǎn)

（德明高中，美國(guó)加利福尼亞州 91750）

針對(duì)河南省鄭州市目前面臨的嚴(yán)峻大氣污染問(wèn)題，通過(guò)回顧倫敦和洛杉磯2個(gè)典型城市的大氣污染特征、成因及治理歷程，對(duì)比鄭州市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和污染物排放的異同，借鑒2個(gè)城市的經(jīng)驗(yàn)和方式，為鄭州市的大氣污染防治提供經(jīng)驗(yàn)參考。

大氣污染；灰霾；鄭州市；倫敦；洛杉磯

隨著城市化、工業(yè)化和區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快，中國(guó)大氣污染從局地、單一的煤煙型污染逐步轉(zhuǎn)變成了區(qū)域復(fù)合型污染，中東部城市群地區(qū)面臨著高濃度細(xì)顆粒物和高濃度臭氧為特征的典型“雙高”型大氣污染問(wèn)題。2013年以來(lái)，以PM2.5為關(guān)鍵因子的灰霾污染頻發(fā)，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人體健康造成了較大影響，引起政府、研究學(xué)者和公眾廣泛關(guān)注，是我國(guó)目前最受關(guān)注的重大環(huán)境問(wèn)題之一［1］。

相比而言，國(guó)外洛杉磯和倫敦為代表的城市也曾遭遇過(guò)嚴(yán)重的空氣污染問(wèn)題，兩地通過(guò)一系列措施來(lái)改善空氣質(zhì)量，歷經(jīng)幾十年擺脫了空氣污染。洛杉磯地區(qū)曾是美國(guó)空氣污染最嚴(yán)重的地區(qū)之一，光化學(xué)煙霧污染問(wèn)題突出，在1940年就擁有250萬(wàn)輛汽車(chē)和大量煉油廠、供油站［2］。1940-1990年，洛杉磯當(dāng)局通過(guò)立法、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，建立區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，大力發(fā)展綠色交通等措施使空氣質(zhì)量得到明顯改善。1952年倫敦也經(jīng)歷了嚴(yán)重的“倫敦?zé)熿F事件”，大量由煤燃燒產(chǎn)生的黑煙、顆粒物和SO2在城市上空累積達(dá)到了非常高的濃度水平。英國(guó)采取一系列措施，通過(guò)立法、建立污染物排放標(biāo)準(zhǔn)及建立有效的管理機(jī)制，減少煤炭消耗，改善能源結(jié)構(gòu)，并及時(shí)預(yù)防機(jī)動(dòng)車(chē)污染，歷經(jīng)50a成功地改善了倫敦空氣質(zhì)量［3-5］。

鄭州市是河南省省會(huì)及中原城市群核心城市，目前已成為全國(guó)污染最為嚴(yán)重的城市之一，在2013-2015年74個(gè)重點(diǎn)城市排名中名列倒數(shù)后十位，成為近3a全國(guó)74個(gè)重點(diǎn)城市唯一一個(gè)空氣污染指數(shù)不降反升的省會(huì)城市，正處于嚴(yán)重的空氣污染時(shí)期，引起了政府和居民的廣泛關(guān)注［6］。

因此，有必要對(duì)比分析3個(gè)城市大氣污染成因，包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源環(huán)境特征、城市空氣質(zhì)量與主要污染物等情況，類(lèi)比分析鄭州市的污染狀況。同時(shí)，回顧倫敦和洛杉磯空氣污染治理與改善歷程，包括政策法規(guī)建設(shè)、治理歷程回顧、改善效果對(duì)比等，與鄭州市目前面臨的大氣污染狀況及問(wèn)題相結(jié)合，借鑒其治理歷程和采取的措施，提出鄭州市空氣質(zhì)量改善應(yīng)著重借鑒的地方與路徑［7，8］。

1 城市大氣污染特征與成因

1.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源環(huán)境特征

表1總結(jié)了3個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)數(shù)據(jù)，可以看出，空氣污染時(shí)期3個(gè)城市人口總量較大，人均GDP均超6 800美元，機(jī)動(dòng)車(chē)保有量巨大；同時(shí)，一產(chǎn)占比較小，鄭州市和倫敦二產(chǎn)比重大于三產(chǎn)，參考美國(guó)20世紀(jì)70年代全國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，這3個(gè)城市污染時(shí)期均處在工業(yè)化中期加速階段。倫敦和洛杉磯的大氣污染治理過(guò)程伴隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，降低一產(chǎn)和二產(chǎn)占比，發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)來(lái)實(shí)現(xiàn)的［9］。目前，倫敦和洛杉磯第三產(chǎn)業(yè)占比均超過(guò)80%，并且人均GDP超過(guò)6.5萬(wàn)美元。由此可見(jiàn)，城市空氣質(zhì)量的改善離不開(kāi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的逐步優(yōu)化調(diào)整。

表1 3個(gè)城市人口、面積、人均GDP和機(jī)動(dòng)車(chē)保有量

煤炭的大量消費(fèi)對(duì)空氣污染影響嚴(yán)重，倫敦空氣質(zhì)量的改善是伴隨著能源結(jié)構(gòu)的改善而改善的。倫敦自18世紀(jì)60年代工業(yè)革命以來(lái)，煤炭是其主要能源構(gòu)成，市區(qū)內(nèi)分布大量以煤為主要能源的火力發(fā)電站，冬季多使用燃煤采暖。20世紀(jì)50年代發(fā)生倫敦?zé)熿F事件時(shí)，煤炭占整個(gè)能源結(jié)構(gòu)的76%，污染的形成與其在工業(yè)革命后經(jīng)濟(jì)快速崛起以及大量化石燃料消耗，尤其與煤炭是密不可分。因此，倫敦市加大了能源結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，自1970年之后煤炭占總能源消耗大幅下降，天然氣成為主要能源，到2000年煤炭占比降低到15%，空氣質(zhì)量得以根本改善［10］。

從表2可以看出，美國(guó)20世紀(jì)70年代更多依靠石油能源，石油占比高達(dá)44%，機(jī)動(dòng)車(chē)保有量快速增大導(dǎo)致大量汽油燃燒，產(chǎn)生大量碳?xì)浠衔锏?。在太?yáng)紫外光線照射下引起化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧、PAN、丙烯醛、甲醛等二次污染物。因此，汽車(chē)被認(rèn)為是當(dāng)時(shí)最大的空氣污染源，就此洛杉磯市通過(guò)改善油品和制定嚴(yán)格尾氣處理措施來(lái)改善空氣污染現(xiàn)狀。

表2 3個(gè)城市能源結(jié)構(gòu)占比

鄭州市目前煤炭占整個(gè)能源結(jié)構(gòu)的70%左右，且仍正處在加速發(fā)展重要時(shí)期，對(duì)以電等為代表的能源有著巨大需求，以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)難以在短期內(nèi)迅速得到改變，燃煤給鄭州市帶來(lái)嚴(yán)重大氣污染將會(huì)長(zhǎng)期存在。同時(shí)，巨大的機(jī)動(dòng)車(chē)保有量帶來(lái)尾氣排放量劇增，也會(huì)成為鄭州市重要的大氣污染源之一。另外，鄭州市目前處于城市建設(shè)期，施工揚(yáng)塵造成的污染也不容小覷。因此，與倫敦、洛杉磯市污染發(fā)生時(shí)期的單一型污染相比，鄭州市大氣污染問(wèn)題及污染來(lái)源也相對(duì)較為復(fù)雜。

1.2 城市空氣質(zhì)量及主要污染物

鄭州市目前面臨著區(qū)域大氣復(fù)合污染，污染物的化學(xué)成分和洛杉磯光化學(xué)煙霧事件、倫敦?zé)熿F事件時(shí)化學(xué)組分相比更加復(fù)雜，污染成因更加多樣化，涵蓋了倫敦的煤煙型污染，同時(shí)又有汽車(chē)尾氣的污染。表3展示了污染期間和近期3個(gè)城市典型污染物的排放情況。

表3 3個(gè)城市主要污染物排放量

倫敦?zé)熿F事件時(shí)期，空氣污染水平大大超過(guò)了現(xiàn)在美國(guó)、英國(guó)和歐洲法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)，單就SO2而言，要遠(yuǎn)高于鄭州市目前的濃度，污染物主要以煙塵和二氧化硫?yàn)橹?，冬季污染最為顯著。洛杉磯當(dāng)時(shí)每天大約排出1 000 t碳?xì)浠衔铩?00 t氮氧化物，研究表明當(dāng)時(shí)的VOCs和NOx主要來(lái)源是汽車(chē)尾氣，由于當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件導(dǎo)致了嚴(yán)重的臭氧污染，并表現(xiàn)出強(qiáng)烈季節(jié)變化規(guī)律，多發(fā)生在7-9月。而從現(xiàn)狀來(lái)看，倫敦和洛杉磯采取多種控制措施，經(jīng)過(guò)幾十年治理，主要污染物排放量明顯下降。

相比而言，2014年鄭州市排放的主要污染物以煙塵、二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物為主。重污染天氣多出現(xiàn)在冬天，首要污染物多為PM2.5，年均濃度遠(yuǎn)超過(guò)中國(guó)空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（35μg/m3），呈現(xiàn)出明顯季節(jié)變化。臭氧污染問(wèn)題也逐步凸顯，成為夏季空氣污染的首要污染物。此外，研究學(xué)者采用基于受體模型源解析方法，對(duì)典型季節(jié)顆粒物進(jìn)行采集，解析灰霾污染來(lái)源，表明對(duì)PM2.5影響較大的是燃煤、機(jī)動(dòng)車(chē)等化石燃料燃燒源，對(duì)PM10影響較大的是燃煤、機(jī)動(dòng)車(chē)和揚(yáng)塵。鄭州市主要污染物既有傳統(tǒng)煤煙型污染帶來(lái)的SO2和顆粒物，也有二次污染帶來(lái)臭氧和細(xì)顆粒物污染物。因此，在制定治理措施及政策時(shí)，既要關(guān)注二氧化硫和顆粒物的減排，也需要關(guān)注VOC和NOx的減排。

2 治理歷程借鑒

倫敦和洛杉磯在空氣污染治理上所取得的成就與其在空氣立法方面的巨大努力是分不開(kāi)的。通過(guò)立法，催生了針對(duì)空氣質(zhì)量的專(zhuān)門(mén)管理部門(mén)，并明確了空氣質(zhì)量管理在國(guó)家和地方主要責(zé)任部門(mén)以及相互之間的協(xié)調(diào)機(jī)制，如圖1所示。

圖1 倫敦和洛杉磯空氣污染治理的政策法規(guī)

2.1 政策法規(guī)對(duì)比

1952 年煙霧事件后，面對(duì)各方壓力，英國(guó)政府于1956年頒布了針對(duì)倫敦?zé)熿F事件的第一部法律《清潔空氣法》，主要提出禁止黑煙排放、升高煙囪高度、建立無(wú)煙區(qū)等措施，并進(jìn)行后續(xù)的修訂和擴(kuò)充，還出臺(tái)了《污染控制法》《環(huán)境法》等一系列的法律法規(guī)。此外，英國(guó)通過(guò)立法催生了針對(duì)空氣質(zhì)量的專(zhuān)門(mén)管理部門(mén)，明確國(guó)家和地方主要責(zé)任部門(mén)，以及相互之間協(xié)調(diào)機(jī)制，形成了中央部門(mén)和地方政府有效協(xié)作管理機(jī)制。

光化學(xué)煙霧出現(xiàn)后，洛杉磯當(dāng)局開(kāi)始主要嚴(yán)格限制油田、煉油廠及石油工業(yè)，并加重對(duì)汽車(chē)尾氣排放的限制，對(duì)現(xiàn)有車(chē)輛進(jìn)行環(huán)保改造，加速淘汰高污染轎車(chē)等，1970年以來(lái)洛杉磯私家車(chē)數(shù)量雖然增長(zhǎng)了3倍，但尾氣排放卻削減了75%。美國(guó)開(kāi)始主要采取“先地方、后政府”進(jìn)行立法，最初僅由州和地方政府頒布法律法規(guī)治理，后來(lái)聯(lián)邦政府開(kāi)始介入，并逐步加強(qiáng)對(duì)空氣污染監(jiān)管與控制，通過(guò)不斷修訂法規(guī)，建立聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制。

總之，這2個(gè)城市在不同時(shí)期均通過(guò)立法采取不同控制措施，明確主要責(zé)任部門(mén)，通過(guò)政府和地方部門(mén)有效協(xié)作管理，改善當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量。

2.2 空氣質(zhì)量改善措施回顧

在空氣污染發(fā)生的不同階段，倫敦和洛杉磯通過(guò)采取不同措施來(lái)改善空氣質(zhì)量。倫敦在1952年煙霧事件后，專(zhuān)門(mén)針對(duì)燃煤污染出臺(tái)了《清潔空氣法》，一方面采取措施降低煙塵和SO2排放，另一方面加速能源結(jié)構(gòu)改善，通過(guò)英國(guó)國(guó)家政府和倫敦地方政府合作與努力，相關(guān)管理措施得以有效執(zhí)行。并及時(shí)應(yīng)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量快速增長(zhǎng)帶來(lái)的新問(wèn)題，出臺(tái)了《污染控制法》和《機(jī)動(dòng)車(chē)燃料法》，通過(guò)提高燃料品質(zhì)、建立機(jī)動(dòng)車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)、道路車(chē)輛監(jiān)管等措施減少尾氣污染物排放。在20世紀(jì)50年代初期，洛杉磯當(dāng)局在石化工業(yè)減排方面做了諸多努力，成立地方空氣質(zhì)量部門(mén)，改造工業(yè)設(shè)施，減緩重污染企業(yè)發(fā)展速度，禁止開(kāi)放式垃圾燃燒，管理電廠NOx排放等措施應(yīng)對(duì)臭氧污染。直到1958年，研究發(fā)現(xiàn)汽車(chē)尾氣是臭氧污染主因，隨后才通過(guò)建立機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣標(biāo)準(zhǔn)，成立機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制管理局，要求汽車(chē)加裝催化轉(zhuǎn)化器，燃油管理，禁止使用含鉛汽油車(chē)及油共管等措施，將法律和管理結(jié)合起來(lái)，提高技術(shù)來(lái)降低污染物排放。

倫敦和洛杉磯的治理路徑雖不盡相同，但根據(jù)污染主因有針對(duì)性地采取相應(yīng)治理措施是這2個(gè)城市的共通之處（見(jiàn)圖2）。并隨著污染主因的變化不斷進(jìn)行科學(xué)探索，以使治理措施能夠及時(shí)更新改善，因此取得了顯著的管控成效。

圖2 洛杉磯和倫敦空氣治理歷程及主要措施對(duì)比

3 對(duì)鄭州市空氣質(zhì)量改善的啟示

通過(guò)回顧?quán)嵵菔心壳懊媾R的大氣污染問(wèn)題及特點(diǎn)，以及倫敦和洛杉磯的大氣污染治理歷程，結(jié)合鄭州市的發(fā)展現(xiàn)狀和復(fù)合型大氣污染的特征，鄭州市需要在以下幾方面借鑒這2個(gè)城市空氣污染治理歷程的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

①針對(duì)煤炭燃燒帶來(lái)的污染，倫敦空氣質(zhì)量大幅改善的背后，伴隨著其能源結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的巨大變化。因此，鄭州市應(yīng)借鑒倫敦在煤炭燃燒管控、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的力度與方式，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，特別是重點(diǎn)污染行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)控，發(fā)展可再生能源和推廣清潔能源的使用，推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，才是根本的解決之道。

②針對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放造成的大氣污染，鄭州市應(yīng)借鑒洛杉磯光化學(xué)煙霧污染治理及倫敦20世紀(jì)80年代的機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染物提前預(yù)警及減排措施經(jīng)驗(yàn)，更要通過(guò)技術(shù)改革、油品提升和大力發(fā)展綠色交通、綠色出行等措施，從根本上減少機(jī)動(dòng)車(chē)的污染排放，及早預(yù)防臭氧污染的惡化。

③鄭州市目前面臨著煤煙型污染和機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染共存的復(fù)合型污染，不僅要對(duì)燃煤和機(jī)動(dòng)車(chē)污染進(jìn)行控制，還要考慮城市發(fā)展帶來(lái)的新增污染源控制，如城市揚(yáng)塵、溶劑使用、生物質(zhì)燃燒等。同時(shí)實(shí)行協(xié)同控制，加強(qiáng)精細(xì)化管理，確保措施到位。

④從國(guó)外城市的治理歷程來(lái)看，空氣質(zhì)量改善不是一蹴而就的，需要做好持久戰(zhàn)的準(zhǔn)備，并持續(xù)不斷地進(jìn)行污染成因探索，抓住污染主因采取針對(duì)性措施進(jìn)行持續(xù)的減排努力。

⑤需借鑒國(guó)外地區(qū)的法律法規(guī)，因地制宜，設(shè)立責(zé)任部門(mén)，形成專(zhuān)門(mén)管理機(jī)制，進(jìn)行區(qū)域及不同機(jī)構(gòu)間的聯(lián)防聯(lián)控，開(kāi)展空氣污染防治工作。

［1］中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.2015中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)[EB/OL].（2016-06-02）[2016-11-25].http://www.zhb.gov.cn/gkml/ hbb/qt/201606/W020160602413860519309.pdf.

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Enlightenment of Causes and Treatment of Air Pollution in Losangeles and London to Air Pollution Control in Zhengzhou

Wei Zhiyuan
（Damien High School，CA United States 91750）

Aiming at the severe air pollution problem in Zhengzhou city of Henan province,this paper reviewed the characteristics and causes of air pollution in two typical cities of London and Losangeles,compared the similarities and differences between Zhengzhou's socio-economic and pollutant emissions,and draw lessons from the experienc?es and methods of these two cities,to provide reference for air pollution control in Zhengzhou.

air pollution；haze；Zhengzhou；London；Losangeles

X51

：A

：1003-5168（2017）01-0152-04

2016-11-09

魏致遠(yuǎn)（1999-），男，高中在讀，研究方向：生物資源與環(huán)境科學(xué)，大氣污染與城市空氣質(zhì)量的改善。