城市中霧霾的形成機理及其對策研究

□文/王雨田 李衛東

（1.北京交通大學交通運輸學院；2.北京交通大學經濟管理學院 北京）

2013年1月，我國東部城區出現嚴重的霧霾天氣，覆蓋范圍大，持續時間長并造成呼吸道疾病率上升、航班延誤、高能耗企業關閉等問題，其影響不容小覷。黨中央、國務院及相關部門對此高度重視。2012年，環境保護部將PM2.5 納入空氣質量標準中，中國氣象局也加強了對霧霾天氣的監測預警工作。2013年1月，中央氣象臺將反映空氣質量的PM2.5 濃度列為預警的重要指標。2013年9月12日，國務院發布的《大氣污染防治行動計劃》提出整治目標。2013年10月16日，中國氣象局京津冀環境氣象預報預警中心成立。2013年10月22日，《北京市空氣重污染應急預案（試行）》正式發布。到目前為止，霧霾現象看似有所好轉，但其形式依舊很嚴峻，很多專家學者都研究過霧霾，但大家對此說法不一，分析研究的方面也不同，因此有必要對其進行深入研究和探討。

一、霧霾的本質及危害

（一）霧霾的本質。霧霾，是霧和霾的統稱。空氣中的灰塵、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統造成視覺障礙的叫霾。一般認為，空氣濕度達90%以上為霧，未達90%為霾。霧霾是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標的籠統表述，是一種大氣污染狀態，PM2.5（英文全稱為particulate matter），是大氣中直徑小于或等于2.5 微米的固體或液體顆粒狀物質，被認為是造成霧霾天氣的“元兇”，下文的分析中以PM2.5 為指標進行討論。

（二）霧霾的危害。PM2.5 顆粒隨呼吸進入人體后會到達呼吸系統和心血管系統，從而造成傷害，包括對呼吸系統造成的刺激、影響肺功能、導致氣管炎等疾病，以及對心血管系統造成的心律變化、誘發心臟病、加重心臟病等。病毒和細菌容易利用PM2.5，廣泛傳播呼吸道傳染病。在歐盟國家中，PM2.5 導致人們的平均壽命減少8.6 個月。根據2013年1月份14 個省所屬的27 家醫院門/急診公開數據統計，門/看病人數增加范圍為10%～150%。

除此以外，顆粒物中1 微米以下的微粒因為沉降速度慢，也別容易滯留在空氣中，而且隨著空氣的環流污染物被帶到其他的地方，造成更廣范圍的污染，霧霾不僅困擾著工業發達的大城市，也波及到其他原本環境狀態良好的小城市。此外，霧霾籠罩在空氣中致使能見度低，增加交通事故幾率，并且具有腐蝕作用，由二氧化硫和氮氧化物化學轉化生成的硫酸和硝酸微粒是形成酸雨的主要物質。酸雨會使土壤酸化，農作物減產，品質降低，破壞自然生態系統，對建筑、金屬等破壞力也極強。

（三）國內外研究情況。文獻綜述：鐘無涯、閆瑋對城市經濟發展與PM2.5 關系進行探析，發現城市迫切需要改變當前的經濟績效考核方式，使城市和區域的發展能夠將成本和收益、短期與未來以及居民和管理者的激勵結合在一起，并以法律制度強化、固化。周濤、汝小龍認為要積極開展前沿科學PM2.5 及PM10 研究，制定嚴格達標規劃，在京津冀地區開展大氣污染聯防聯控，提高環境準入門檻，切實加強機動車污染防治等。周艷軍通過研究認為，轉變生產方式、優化產業結構、調整能源結構，完善全民低碳生活方式才是當前降低PM2.5 的有益之路。郝新東、劉菲運用我國2001～2010年省區面板數據，考察了煤炭消費因素對PM2.5 的影響，實證結果表明，我國煤炭消費量與PM2.5 為正相關，而且是我國PM2.5 污染的主要成因。要通過控制煤炭消費總量，提高煤炭利用效率，加強機動車污染防治、優化工業內部結構來治理霧霾。白洋、劉曉源則進行了霧霾成因的法律層面的思考，并提出預防為主、防治結合立法理念的指引下，落實政府環境責任等一系列措施。

在世界一些發達國家和地區，良好的空氣質量得益于完備的大氣環境監測網絡和健全的大氣環境信息公開制度。美國在1997年率先提出監測PM2.5 標準。截至2013年底，在倫敦、紐約、洛杉磯、東京和墨西哥城等大城市，地方政府都會監測PM2.5 數據，相關數據都會及時向民眾公布。

二、霧霾的成因

目前，對造成霧霾的原因眾說紛紜，直接來源主要有工業廢氣、汽車尾氣，也就是與汽車數量和尾氣排放標準、高排放類工廠數量和布局有關。繼續深入探究則不難發現，當前經濟水平、交通狀況、能源結構等因素決定了污染程度和范圍，下面依次展開論述。

（一）社會經濟。通過分析前人研究，我們發現霧霾的產生與城市內車輛尾氣排放、煤炭消費等密切相關，而車輛數的迅猛增長、居高不下的煤炭消費水平又是社會經濟發展狀況的直接反映。近30年來的迅猛發展和城鎮化建設，我國經濟水平大幅上升，GDP 總值已躍居世界第二位，此外大城市數量增加，大量人才涌入城市，越來越多的交通需求激發更多居民購買小汽車，交通擁堵已成為城市通病。經濟結構尚處在轉型進程中，支柱產業仍舊依靠高能耗高污染的第二產業，無疑給環境帶來很大壓力。所以說，社會經濟是霧霾產生的根本原因。

1、經濟發展階段與霧霾。霧霾現象，是特定經濟發展階段的必然結果。縱觀歷史，世界八大公害事件中，有5 個（馬斯河谷、倫敦煙霧、多諾拉、光化學、四明市）事件是工業廢氣、汽車尾氣等引起霧霾而造成的。1952年的倫敦煙霧事件，就發生在正處于工業化中后期的倫敦，從經濟發展階段看，1952年的經濟結構和人均GDP 水平與目前的中國相似，都是工業化發展最快的時期，鋼鐵化工產業、火力發電、汽車都是經濟增長的支柱產業，而且其主導性地位在相當長的時間內很難改變。

目前，我國仍處于快速的現代化進程之中，然而與發達國家的發展模式不同，我國的現代化進程是工業化、城市化、信息化和低碳化同時推進的發展模式，而發達國家是在時間上分階段性推進的。在這種模式下，我國經濟增長依靠強度極高的物質消耗，比較單位國土面積在單位時間內消耗蓄積資源的強度和污染物排放物強度時，發現比發達國家現階段高得多。所以，在如此大的投入產出比情況下，現階段我國發生PM2.5 霧霾的頻度和程度高于美國也是必然的。

2、城市生產方式對霧霾的影響。我國目前的經濟結構與霧霾現象的產生有極大的聯系，而廣義的經濟結構包含很多方面。為了便于分析，我們從生產方式角度做一探討。國內PM2.5超標的城市，除少數如蘭州、烏魯木齊等因為氣候地形等自然因素占較大成分外，絕大部分根源于其城市發展所依賴的生產方式。長期以來，我國經濟發展的大部分貢獻力量來自于勞動密集型的產業以及高能耗產業，但同時也耗費了巨大的環境成本，例如珠三角。巨大的環境成本反作用于整個社會，企業在獲利的同時卻沒有承擔起保護環境的社會責任。因此，我國近幾十年來的飛速發展，其環境成本之巨大也是可想而知的。

3、區域經濟發展不協調也導致了嚴重的空氣污染問題。以北京為例，雖然作為重要生產原料的燃煤使用量逐年減少，2012年僅有1，500 萬噸，并且未來仍將繼續下降，但同年北京周邊省份的燃煤量卻增至超過2 億多噸，重化工也已遍布周邊各省，煤燃燒的污染現象依然困擾北京。經濟發達地區主要是各大城市，污染最嚴重的也是大城市，為了改善重要城市的空氣質量而把高污染企業遷到周邊地區是治標不治本的措施，嚴重的污染依然存在，而且可能會危及到更多人的健康。

（二）交通運輸。交通運輸與社會經濟是相輔相成的關系，把“交通運輸”一項單獨提出來討論是因為交通運輸晝夜不停，汽車尾氣不斷排向空氣中給霧霾的形成做了貢獻，貢獻率高達50%。影響尾氣排放空間、時間分布的因素有很多，比如路網結構、路面設計、機動車保有量、交通擁堵、汽車怠速等。

1、路網結構、線路設計、路面狀態對霧霾的影響。城市中交通運輸對霧霾的影響主要表現在汽車尾氣，汽車在公路上行駛，所以路網形式、路網密度、路面設計等都會影響車輛尾氣的分布和濃度。以北京市為例，由于北京市作為首都是全國的重要交通樞紐，承載不僅有市內交通，還有過境交通，使交通運量大、人員密集。而且北京路網結構呈典型的環形放射狀，交通道路建設滯后，而且道路的增長速度低于車輛的增長速度，不可避免地使交通擁堵成為家常便飯，機動車尾氣排放最嚴重的就是在車輛停停開開或車輛運行很慢時，小轎車20km/h 的HC和CO2排放量比50km/h 高出近50%。加上道路路面一般與地面水平，有些地方高出地面，立交橋使尾氣立體地彌漫在環境中，而且道路兩旁多為高大建筑物使空氣流速減緩，汽車尾氣難以擴散，從而造成嚴重污染。

2、機動車。機動車是尾氣排放的直接來源，機動車保有量、實際運行機動車量、尾氣排放標準影響著PM2.5 問題。2013年機動車尾氣排放在PM2.5 構成中的比例已經超過50%，且仍在大幅增加，已成為形成PM2.5 顆粒的重要“元兇”之一。另外，沒有先進廢氣處理裝置的柴油汽車也是顆粒物的來源。當前，柴油機不能完全滿足歐Ⅲ以上的排放法規要求，廢氣處理技術比較滯后。耗能大，污染重，成為大氣污染的一個污染源。據“2014年中國主要城市汽車保有量排名”統計數據表明，北京居汽車保有量之首，擁有汽車總量537.1 萬輛，其中私人汽車407.5 萬輛，到2012年末全市汽車保有量495.7 萬輛，僅2013年一年增加將近40 萬輛。

3、管理制度。對汽油質量的監察疏漏使得一些不達標汽油面向消費者，低質量燃油燃燒產生污染物增加PM2.5 含量。駕駛人員的駕駛行為不規范容易造成交通事故，阻礙正常交通運行，車流速減緩，在一定程度上加重尾氣污染。另外，公共交通還不完善，尤其是軌道交通，還不能滿足便捷的乘坐或換乘需求，大量居民仍舊更傾向于駕駛小汽車出行。

（三）能源結構。從歷史數據分析，我國煤炭消費維持在65%以上；石油消費總體趨勢緩慢上升，但上升幅度不大，近年來都在25%上下浮動；天然氣占比仍在2%左右波動，遠遠落后于發達國家；水電、核電及其他能源所占比重總體趨勢緩慢上升。可見，我國能源消費依舊嚴重依賴煤炭，其燃燒直接對空氣質量破壞，引發大規模的霧霾天氣，而且霧霾冬天比夏天嚴重。最后，能源浪費情況比較嚴重。盡管中國的能源利用率在逐年提高，但受資金、技術、能源價格等因素的影響，能源利用效率仍比發達國家低十多個百分點，生產單位產品的能耗比發達國家高出50%～100%。能源結構的不合理，使我國不能盡快從霧霾的影響中脫離出來，說明要根治霧霾還有很長的路要走。

（四）其他原因。霧霾屬于天氣現象的一種，其產生受人為影響，也離不開自然因素，影響因素有氣候類型、地形、城市布局、建筑類型等。如，蘭州城市沿黃河帶狀分布，南北都是山，這樣地形不利于污染物的擴散，北京則受城市布局、建筑類型影響較大，大面積的高樓林立使空氣不便流通，亞熱帶季風氣候降雨降雪并不很多，空氣中的顆粒物沒辦法成為凝結核而隨雨雪落到地面進入水圈循環。但是，我們觀測到，一旦下大雨或者刮大風，北京的天空很快就湛藍起來，絲毫不像曾受霧霾的嚴重干擾。還注意到，隨著近幾年三北防護林等防風沙工作越來越好，沙塵暴肆虐的情況有所好轉，但霧霾也隨之出現，二者的出現時間有無必然聯系還需要進一步探究，可以肯定的是，阻止風刮過北京城也在一定程度上阻礙了風對空氣的凈化作用。

三、治理對策

（一）優化經濟結構，加強區域經濟協調發展。改善并逐漸摒棄高能源、高投入甚至高污染的生產方式，尋找使用清潔能源低污染的生產方式發展戰略性新興產業，優化產業結構，大幅減低高能耗、高污染排放產業和產品需求。對于產業結構和績效的評價標準，必須充分重視環境代價，制定有利于可持續發展的環境成本指標，改善區域經濟績效的評判原則和體系，從而由政府以“看得見的手”對各城市發展進行科學、客觀的監督和評價。這里強調區域經濟協調發展，并不是單個城市就可以完成可持續發展的任務，而是需要區域協同發展，共同促成產業結構轉型，淘汰高能耗、高污染、低效率的產業，從而走向更現代化的發展。

（二）交通運輸

1、改善路網結構、路面設計，適當提高公路密度。針對城市路網結構特點，適當提高公路密度而非增加寬度可改善交通擁堵狀況，也符合北京市城市規劃局道路建設的規劃方向。可以借鑒路面低于道路兩側的方法來減少污染物擴散到道路周圍，便于集中治理。因此，加強道路基礎設施建設，提高交通效率，從而減少污染，是實現社會經濟持續發展緩解霧霾現象的重要舉措。

2、切實加強機動車污染防治，控制汽車保有量。根據城市發展規劃，合理控制機動車保有量，城市中要嚴格限制機動車保有量。通過鼓勵綠色出行、增加使用成本等措施，降低機動車使用強度；實施公交優先戰略，提高公共交通出行比例，加強步行、自行車交通系統建設。

3、加強制度管理。加快推進車用燃油品質與機動車排放標準實施進度同步，提升車同燃油清潔化水平；加強機動車環保監管能力建設，強化在車用環保檢驗機構監管，全面提高機動車排放標準的控制。

（三）改善能源結構。一是節約能源資源，提高能源效率，走集約式經濟發展道路；二是加大能源勘探投入，建立必要的戰略儲備。積極發展先進核能及清潔能源，以緩解能源供需矛盾。減輕環境污染；三是價格機制是市場機制的核心，要善于協調不同集團的利益需求，給予市場和消費者承受能力方面充分的考慮，進一步深化煤炭價格改革。

四、總結

PM2.5 指數從一個方面反映霧霾的嚴重程度，要根治霧霾就要找各種因素對它的影響程度，再對癥下藥。結合前人研究結果，以及通過對現有數據的分析，我們發現造成霧霾的根本原因是社會經濟，當前階段工業對國民經濟貢獻最大，而這些工業中大部分為高能耗、高排放的企業，工廠建在城市中或城市周圍，其產生的廢氣造成PM2.5 指數上升，不僅如此，大城市中由于道路基礎設施的布置不合理、交通組織不得力、公共交通欠發達等因素使得機動車尾氣也極大地增加了PM2.5 的破壞力，進而促成霧霾的形成。目前，我國的能源消費結構依舊以煤炭為主，而且短時間內很難改變，若想要治理霧霾，要從根本原因開始治理。平衡經濟發展與環境保護、協調生產效率與能源安全、結合環境成本核算經濟效益，是當前經濟發展尤其是城市產業結構轉型的重要問題。這項任務無疑是復雜而艱巨的，但是在技術和觀念都不斷改善的條件下，相信霧霾會盡快離我們遠去。

［1］周艷軍.PM2.5的污染危害及預防對策［J］.產業與科技論壇，2013.12.11.

［2］李斌蓮，管峰，蔣建華等.淺析中國PM2.5現狀及防控措施［J］.能源與節能，2012.6.

［3］鐘無涯，顏瑋.城市經濟發展與PM2.5關系探析［J］.城市觀察，2013.1.