中國主要城市空氣污染狀況調查：北京名列榜首

撰文 《環球科學》記者吳非

從昨日起，新一輪的重度污染天氣再次襲擊了北京。為什麼北京屢屢出現重度空氣污染，其他幾座主要城市的空氣污染狀況又如何呢？

近年來，全國各地對空氣污染（尤其是PM2.5，即直徑小於2.5微米的可吸入微粒）的關注度與日俱增。人們想要知道，自己所在城市的空氣污染是如何產生的，要改善空氣質量，城市規劃應做出怎樣的改變？

霧霾籠罩下的國貿。圖片來源：中新網

北京大學光華管理學院的陳松蹊團隊對北京、上海、廣州、瀋陽和成都五座城市2013–2015年的PM2.5濃度數據以及氣象數據進行了統計學分析，全面展現這五座城市的空氣污染狀況，並揭示了制約城市空氣質量的因素。近日，該研究發表在《地球物理學研究雜誌——大氣》（Journal of Geophysical Research-Atmospheres）期刊上。

數據：「一枝獨秀」的北京

在過去的幾年間，中國環保部大氣污染數據的真實性屢屢受到質疑。在2013年以前，當PM10是空氣質量的主要指標時，中國一些城市的PM10數據在每立方米100微克處出現不連續的跳躍，統計學無法解釋大量出現的98、99，而唯一的解釋是：100正是藍天的界值，因此有關部門為了增加藍天數而對數據動了手腳。

因此，在這項研究中，為了驗證PM2.5數據的質量，研究者將美國使/領館的數據與附近的環保部監測數據進行了統計學的對比。令人欣慰的是，不同站點之間的PM2.5數據表現出很好的相關性，因此研究人員可以通過所有這些站點的數據分析城市PM2.5濃度的影響因素。

城市的PM2.5濃度受到污染物排放和氣象因素雙重作用。人們常說「霧霾靠風吹」，這正反映了氣象因素對空氣質量的影響。其中，風和降水的影響最為顯著。在靜風條件下，污染物難以擴散，有利於污染物的累積。此外，每一種風向對不同城市的影響也不盡相同。以北京為例，由於北京西、北方向臨山，東、南方向建有大量重工業企業，因此偏南風出現時，來自工廠的污染物被傳輸至北京，並且受到太行山和燕山的阻礙而不易稀釋。除了風以外，降水也起到了清洗空氣中污染物的作用。研究團隊分析發現，風向、累積風速（只有在固定風向下風速的累積才是有意義的，因為如果風向一直在變，其效應就不明顯了）和降水量對PM2.5濃度均有顯著影響。

由於氣象因素的不可控性，陳松蹊更希望找出污染物排放對PM2.5濃度的影響，並提出相應的解決策略。因此，研究團隊運用他們此前提出的統計方法，剔除了氣象因素對PM2.5濃度的影響。

利用排除了氣象因素的PM2.5濃度數據，陳松蹊團隊對五城市的污染情況進行了系統的分析。在這五座城市中，廣州與上海的PM2.5濃度相對較低，年度均值分別在每立方米40~50微克和每立方米50~60微克之間，但也高於每立方米35微克的國家空氣質量標準。而另外三座城市面臨的PM2.5污染狀況要嚴重很多。北京的年度均值在五座城市中排名榜首，達到每立方米80~100微克。其90%分位數濃度更是遠高於其他四座城市，這反映出北京的重度污染天氣最為嚴重。而成都的中位數濃度在五座城市中是最高的，表明成都長期處於中度污染狀態。

此外，研究團隊分析了各城市年度平均指標的變化趨勢。2015年，五城市的PM2.5濃度出現較為明顯的下降。陳松蹊認為，導致空氣質量有所改善的原因主要有二：政府實施了更嚴格的大氣環境監管措施，且自2013年以來中國的經濟增速放緩。但該趨勢能否在今年得到延續，陳松蹊表示，目前研究仍在進行之中。

困境：解救被圍困之城

進一步的分析揭示，導致北京、瀋陽和成都污染困境的原因各不相同。遼寧的經濟發展倚重於重工業，其煤炭和柴油消耗量與成渝地區相近，高於其他3座城市所在區域。此外，每年11月至次年3月的燃煤供暖使得瀋陽冬季的空氣質量雪上加霜。

與此相反，在這五座城市所在的區域中，成渝地區的各項能源消耗指標均處在較為靠後的位置，然而，成都仍長期處於中度污染狀態，導致這一局面的是成都的先天劣勢——地形條件。四川盆地由青藏高原、雲貴高原、大巴山等高山環繞而成，因此盆地中產生的大氣污染物難以擴散。

相比之下，北京所面臨的空氣問題更加複雜而嚴峻，這裡幾乎聚集了所有不利條件：北京所處的華北平原北靠燕山、西鄰太行山，不利於污染物擴散；其次，華北地區的單位能源消耗量僅次於長三角地區，並且擁有大量重工業產業；此外，這項研究顯示，北京具有十分顯著的供暖效應，這項因素共同導致了北京的高PM2.5濃度。

在陳松蹊看來，目前華北平原的空氣污染狀況本不應該如此嚴重。本世紀初，在北京獲得2008年夏季奧運會的主辦權後，首鋼集團被搬遷至河北唐山。包括首鋼在內，河北聚集了大量由首都遷來的重工業企業。管理者試圖藉此改善北京的空氣質量，但是，「這些搬遷措施是缺乏遠見的，」陳松蹊說，「在進行規劃時，規劃者沒有考慮到污染物在華北平原半封閉地形中的積累。」最終的結果是，不僅北京的PM2.5濃度居高不下，華北平原更是成為中國空氣污染最嚴重的區域。

「基於各地的地理環境和氣象條件，每一座城市都有不同的能源消耗和工業活動承載的上限，」陳松蹊說，「在進行投資、布局時，都應該考慮並尊重各地的承載上限。例如在華北平原，其地理條件不利於污染物擴散，因此應盡量避免布局高排放的重工業。」

挑戰：距藍天還有多遠？

2014年，陳松蹊教授首次將目光投向空氣污染問題。運用統計學手段，研究團隊已經發布了兩份空氣評估質量報告。目前，團隊正在對京津冀地區多個站點的空氣質量數據進行細緻分析，研究報告預期於2017年春季出爐。

陳松蹊說，在空氣污染的研究中，最大的問題是可靠數據的獲取。雖然該研究涉及的監測站的數據比較可靠，但無法推斷所有的環保部站點數據的可靠性都有保障。在接下來的研究中，他們也會進行更多的數據質量監測工作。此外，氣象數據與能源消耗數據的不公開也為研究設置了障礙。

在這份研究報告發布後，陳松蹊在環保部做了報告，並且提出了相關建議。儘管找出各地的癥結，但是距解決方案的最終落實仍有很長的路要走。

採訪結束時，陳松蹊在辦公室內指著遠處隱約可見的輪廓說：「你看，新的一輪霧霾又來了。天氣好的時候遠處的西山能看得很清楚，現在你仔細看，只剩一點輪廓了。」空氣污染的治理和預防，註定是個持久戰。曾任中國氣象局局長的氣候變化專家秦大河院士曾經提到，當年倫敦治理霧霾用了30到50年的時間，希望我們可以在一二十年的時間內解決這個問題。關於具體的時間，可能不同的學者有著不同的看法，但有兩點是可以確定的：頻繁出現的重度空氣污染不會立即消失，它還將伴隨我們很長一段時間；而決定倒計時要走多久的，是我們的行動：大到政府的城市布局和工業監管，小到個人習慣，每一項導致空氣污染的因素都需要被研究透徹，每一項控制污染的舉措都不應被放過。

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