中國霧霾形成機制的深度分析

　　綜上，中國工業(yè)化進(jìn)程中工業(yè)等污染和廣大農村的土壤、水源嚴重污染的疊加效應，是中國嚴重霧霾形成的特殊機制。

前 言

　　2012年冬以來(lái)，霧霾頻繁肆虐于中國北京及廣大中東部地區上空。霧和霾區別在于水分含量：含水量達到90%叫霧，低于80%的叫霾，80%～90%之間是霧和霾混合物；霧的厚度幾十米至200米左右，霾可達1-3公里 。中國霧霾結構和生成機制與歐美等國比較，既具有共性，也具有特殊性。

1、中國“霧霾”的不同表現形式

　　(1)中國“霧霾”對人體直接傷害低，與歐美不一樣。歐美嚴重霧霾有大量直接致死記錄，1952年倫敦霧霾致12000人喪生。中國嚴重霧霾頻發(fā)，但直接傷害致死案例目前沒(méi)有一例。但呼吸系統慢性**，特別是肺癌發(fā)病率大范圍上升，肺癌已逐漸成為常見(jiàn)病，過(guò)去10年北京至少新增60%肺癌患者。圖1-1、1-2顯示北京和京津冀霧霾情況。

　　(2)中國“霧霾”強度在宏觀(guān)上與大氣污染物排放強度呈反向變化趨勢，與歐美不一樣。夜間，運行中汽車(chē)大幅減少、工廠(chǎng)停產(chǎn)、工地停工、發(fā)電廠(chǎng)負荷下降，大氣污染排放強度降低，霧霾強度卻顯著(zhù)增強；早上，生產(chǎn)生活恢復正常，污染排放強度提高，霧霾強度卻呈穩定或下降趨勢。這不是偶然現象，而是一般性規律。

　　(3)中國“霧霾”在節能減排趨勢中逆勢增長(cháng)，與歐美不一樣。中國推廣燃煤機組煙氣超低排放技術(shù)，提高天然氣使用比例。2013年，天然氣消費1600億立方米；能源消耗強度下降3.7% 。北京通過(guò)政府補貼全部取消家庭燃煤取暖。京津冀粉塵量大幅下降。但霧霾并沒(méi)有減少，反而頻率越來(lái)越高、重“霧霾”越來(lái)越多。

　　(4)中國“霧霾”與新能源應用比例正相關(guān)，與歐美不一樣。中國新能源應用比例顯著(zhù)提升，風(fēng)電、太陽(yáng)能、水電發(fā)展速度和裝機總量均居****，但霧霾發(fā)生頻率和嚴重程度不僅未能扼制和下降，卻大幅提高。

　　中國霧霾結構與歐美顯著(zhù)不同，要從其特殊性入手，剖析產(chǎn)生的深層次原因。

2、中國“霧霾”形成機制的深度分析

　　通過(guò)對氣溶膠顆粒的成份進(jìn)行DNA測序，發(fā)現1300多種微生物 。表明中國霧霾頻發(fā)和嚴重性與我國東部地區水土環(huán)境面源污染、大量滋生微生物種群有直接關(guān)聯(lián)。長(cháng)期以來(lái)，我國經(jīng)濟發(fā)展方式粗放，產(chǎn)業(yè)結構和布局不合理，污染物排放總量居高不下。如北京已被2000多座垃圾場(chǎng)包圍，每天垃圾處理缺口8000噸，仍以每年8-10%速度增長(cháng)。見(jiàn)圖3-4。面對嚴峻形勢，我國加強土壤環(huán)境保護和污染治理，堅決向土壤污染宣戰 。

　　中國嚴重霧霾快速形成與擴散，與微生物繁殖有關(guān)。微生物繁殖速度驚人。圖5表明，當微生物飄移到大氣中吸附在氣溶膠凝結核表面，進(jìn)入生命周期遲緩期；當土壤中水分蒸發(fā)，攜帶氨氮營(yíng)養物與氣溶膠凝結核結合，為微生物生長(cháng)提供水分、養料和氧氣，使微生物進(jìn)入對數生長(cháng)期。

　　附著(zhù)在氣溶膠顆粒上的微生物在適宜條件下迅速繁殖，使氣溶膠體積迅速增大，*終形成霧霾。如常溫常壓下，氣溶膠顆粒只有0.1微米，但隨微生物迅速繁殖，體積可迅速增長(cháng)到2.5微米、5微米，甚至10微米。圖6顯示霧霾指數突變，左圖*高點(diǎn)在中午12∶00附近；右圖*高點(diǎn)在凌晨00∶00附近。按傳統解釋?zhuān)笖蹈唿c(diǎn)應有污染突發(fā)性事故發(fā)生，但事實(shí)上并沒(méi)有，這只能用微生物快速分裂解釋。

3、大氣中微生物繁殖條件分析

　　微生物繁殖條件是溫度、水分、氧氣和養分。研究發(fā)現，微生物溫度適應能力強，在水分蒸發(fā)進(jìn)入大氣，隨空氣溫度降低會(huì )再次凝結，冬季成霜，春季成霧；物體懸浮狀態(tài)接觸空氣面積*大，使吸附在凝結核表面微生物獲得充分氧氣。

　　微生物生長(cháng)*重要的養分是氨氮，氨氮融入氣溶膠與微生物相遇，成為微生物快速繁殖的營(yíng)養劑。氨氮來(lái)源于土壤和水源富營(yíng)養化污染。改革開(kāi)放以來(lái)，中國經(jīng)濟快速發(fā)展，也帶來(lái)嚴重環(huán)境代價(jià)，圖7顯示中國2012年GDP增長(cháng)7.8%，外部環(huán)境損失占GDP的9.2%。

　　我國每年化肥使用量4000萬(wàn)噸，是美國、印度總和，畝均施用量是美國3倍。江蘇畝均化肥施用量是國內4-5倍。圖8為污染狀況。我國每年COD排放2400萬(wàn)噸，氨氮排放245萬(wàn)噸，遠超環(huán)境容量。

　　有專(zhuān)家指出：“許多土壤污染地區已超過(guò)土壤的自?xún)裟芰?，沒(méi)有外來(lái)的治理干預，千百年后土壤也無(wú)法自?xún)?，有的地塊永遠都無(wú)法自?xún)?，甚至出現環(huán)境報復。” 我國每年由于土壤污染而導致的糧食減產(chǎn)達到100億公斤。

4、結論

　　中國霧霾不僅源于工業(yè)化進(jìn)程中工業(yè)污染生成的二次氣溶膠顆粒，還源于廣大農村土壤、水源嚴重污染導致以微生物為主的二次氣溶膠顆粒，兩者疊加效應導致中國霧霾快速形成與擴散。

　　霧霾治理，一是從普遍性角度入手，減少傳統二次無(wú)機氣溶膠等凝結核產(chǎn)生。二是從特殊性角度入手，深入研究霧霾中微生物種群和分類(lèi)。篩選起主要作用微生物，確定其種群的區域性集聚地，針對性制定治理舉措；深入研究控制土壤等面源污染的具體舉措，減少和阻斷蒸發(fā)水分中氨氮等營(yíng)養物；探索區域性與霧霾相關(guān)聯(lián)的微生物群發(fā)生規律和治理辦法。同時(shí)大力推進(jìn)城市公共環(huán)境衛生，消滅城市衛生死角。

　　霧霾治理是一把雙刃劍，從表征上看，中國霧霾很?chē)乐?、發(fā)生頻率高，但PM2.5濃度300-500mg/m3時(shí)對人體直接危害遠低于歐美國家。這給中國政府治理霧霾提供一定空間，但霧霾特殊性也給中國政府帶來(lái)治理復雜性，提高治理難度。

　　中國霧霾生成機理給我們敲響警鐘。治理霧霾不僅是針對傳統霧霾形成機制，還要根據中國霧霾特殊性，注重包括土壤、水源嚴重污染的治理修復，減少微生物飄逸和阻斷微生物營(yíng)養供給路徑。通過(guò)全社會(huì )的共同努力，早日將霧霾形成的臨界點(diǎn)降下來(lái)，治理霧霾的難題就迎刃而解。