洛杉磯、倫敦大氣污染成因與治理歷程對鄭州市的啟示

魏致遠

（德明高中，美國加利福尼亞州 91750）

洛杉磯、倫敦大氣污染成因與治理歷程對鄭州市的啟示

魏致遠

（德明高中，美國加利福尼亞州 91750）

針對河南省鄭州市目前面臨的嚴峻大氣污染問題，通過回顧倫敦和洛杉磯2個典型城市的大氣污染特征、成因及治理歷程，對比鄭州市的社會經濟和污染物排放的異同，借鑒2個城市的經驗和方式，為鄭州市的大氣污染防治提供經驗參考。

大氣污染；灰霾；鄭州市；倫敦；洛杉磯

隨著城市化、工業化和區域經濟一體化進程的加快，中國大氣污染從局地、單一的煤煙型污染逐步轉變成了區域復合型污染，中東部城市群地區面臨著高濃度細顆粒物和高濃度臭氧為特征的典型“雙高”型大氣污染問題。2013年以來，以PM2.5為關鍵因子的灰霾污染頻發，給社會經濟發展、人體健康造成了較大影響，引起政府、研究學者和公眾廣泛關注，是我國目前最受關注的重大環境問題之一［1］。

相比而言，國外洛杉磯和倫敦為代表的城市也曾遭遇過嚴重的空氣污染問題，兩地通過一系列措施來改善空氣質量，歷經幾十年擺脫了空氣污染。洛杉磯地區曾是美國空氣污染最嚴重的地區之一，光化學煙霧污染問題突出，在1940年就擁有250萬輛汽車和大量煉油廠、供油站［2］。1940-1990年，洛杉磯當局通過立法、能源結構調整，建立區域聯防聯控機制，大力發展綠色交通等措施使空氣質量得到明顯改善。1952年倫敦也經歷了嚴重的“倫敦煙霧事件”，大量由煤燃燒產生的黑煙、顆粒物和SO2在城市上空累積達到了非常高的濃度水平。英國采取一系列措施，通過立法、建立污染物排放標準及建立有效的管理機制，減少煤炭消耗，改善能源結構，并及時預防機動車污染，歷經50a成功地改善了倫敦空氣質量［3-5］。

鄭州市是河南省省會及中原城市群核心城市，目前已成為全國污染最為嚴重的城市之一，在2013-2015年74個重點城市排名中名列倒數后十位，成為近3a全國74個重點城市唯一一個空氣污染指數不降反升的省會城市，正處于嚴重的空氣污染時期，引起了政府和居民的廣泛關注［6］。

因此，有必要對比分析3個城市大氣污染成因，包括社會經濟發展與能源環境特征、城市空氣質量與主要污染物等情況，類比分析鄭州市的污染狀況。同時，回顧倫敦和洛杉磯空氣污染治理與改善歷程，包括政策法規建設、治理歷程回顧、改善效果對比等，與鄭州市目前面臨的大氣污染狀況及問題相結合，借鑒其治理歷程和采取的措施，提出鄭州市空氣質量改善應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 社會經濟發展與能源環境特征

表1總結了3個城市經濟發展相關數據，可以看出，空氣污染時期3個城市人口總量較大，人均GDP均超6 800美元，機動車保有量巨大；同時，一產占比較小，鄭州市和倫敦二產比重大于三產，參考美國20世紀70年代全國產業結構，這3個城市污染時期均處在工業化中期加速階段。倫敦和洛杉磯的大氣污染治理過程伴隨著產業結構的不斷調整，降低一產和二產占比，發展第三產業來實現的［9］。目前，倫敦和洛杉磯第三產業占比均超過80%，并且人均GDP超過6.5萬美元。由此可見，城市空氣質量的改善離不開產業結構的逐步優化調整。

表1 3個城市人口、面積、人均GDP和機動車保有量

煤炭的大量消費對空氣污染影響嚴重，倫敦空氣質量的改善是伴隨著能源結構的改善而改善的。倫敦自18世紀60年代工業革命以來，煤炭是其主要能源構成，市區內分布大量以煤為主要能源的火力發電站，冬季多使用燃煤采暖。20世紀50年代發生倫敦煙霧事件時，煤炭占整個能源結構的76%，污染的形成與其在工業革命后經濟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構調整力度，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%，空氣質量得以根本改善［10］。

從表2可以看出，美國20世紀70年代更多依靠石油能源，石油占比高達44%，機動車保有量快速增大導致大量汽油燃燒，產生大量碳氫化合物等。在太陽紫外光線照射下引起化學反應，產生臭氧、PAN、丙烯醛、甲醛等二次污染物。因此，汽車被認為是當時最大的空氣污染源，就此洛杉磯市通過改善油品和制定嚴格尾氣處理措施來改善空氣污染現狀。

表2 3個城市能源結構占比

鄭州市目前煤炭占整個能源結構的70%左右，且仍正處在加速發展重要時期，對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結構難以在短期內迅速得到改變，燃煤給鄭州市帶來嚴重大氣污染將會長期存在。同時，巨大的機動車保有量帶來尾氣排放量劇增，也會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期，施工揚塵造成的污染也不容小覷。因此，與倫敦、洛杉磯市污染發生時期的單一型污染相比，鄭州市大氣污染問題及污染來源也相對較為復雜。

1.2 城市空氣質量及主要污染物

鄭州市目前面臨著區域大氣復合污染，污染物的化學成分和洛杉磯光化學煙霧事件、倫敦煙霧事件時化學組分相比更加復雜，污染成因更加多樣化，涵蓋了倫敦的煤煙型污染，同時又有汽車尾氣的污染。表3展示了污染期間和近期3個城市典型污染物的排放情況。

表3 3個城市主要污染物排放量

倫敦煙霧事件時期，空氣污染水平大大超過了現在美國、英國和歐洲法規標準和世界衛生組織標準，單就SO2而言，要遠高于鄭州市目前的濃度，污染物主要以煙塵和二氧化硫為主，冬季污染最為顯著。洛杉磯當時每天大約排出1 000 t碳氫化合物、400 t氮氧化物，研究表明當時的VOCs和NOx主要來源是汽車尾氣，由于當地的氣候條件導致了嚴重的臭氧污染，并表現出強烈季節變化規律，多發生在7-9月。而從現狀來看，倫敦和洛杉磯采取多種控制措施，經過幾十年治理，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、氮氧化物和揮發性有機物為主。重污染天氣多出現在冬天，首要污染物多為PM2.5，年均濃度遠超過中國空氣質量二級標準（35μg/m3），呈現出明顯季節變化。臭氧污染問題也逐步凸顯，成為夏季空氣污染的首要污染物。此外，研究學者采用基于受體模型源解析方法，對典型季節顆粒物進行采集，解析灰霾污染來源，表明對PM2.5影響較大的是燃煤、機動車等化石燃料燃燒源，對PM10影響較大的是燃煤、機動車和揚塵。鄭州市主要污染物既有傳統煤煙型污染帶來的SO2和顆粒物，也有二次污染帶來臭氧和細顆粒物污染物。因此，在制定治理措施及政策時，既要關注二氧化硫和顆粒物的減排，也需要關注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的。通過立法，催生了針對空氣質量的專門管理部門，并明確了空氣質量管理在國家和地方主要責任部門以及相互之間的協調機制，如圖1所示。

圖1 倫敦和洛杉磯空氣污染治理的政策法規

2.1 政策法規對比

1952 年煙霧事件后，面對各方壓力，英國政府于1956年頒布了針對倫敦煙霧事件的第一部法律《清潔空氣法》，主要提出禁止黑煙排放、升高煙囪高度、建立無煙區等措施，并進行后續的修訂和擴充，還出臺了《污染控制法》《環境法》等一系列的法律法規。此外，英國通過立法催生了針對空氣質量的專門管理部門，明確國家和地方主要責任部門，以及相互之間協調機制，形成了中央部門和地方政府有效協作管理機制。

光化學煙霧出現后，洛杉磯當局開始主要嚴格限制油田、煉油廠及石油工業，并加重對汽車尾氣排放的限制，對現有車輛進行環保改造，加速淘汰高污染轎車等，1970年以來洛杉磯私家車數量雖然增長了3倍，但尾氣排放卻削減了75%。美國開始主要采取“先地方、后政府”進行立法，最初僅由州和地方政府頒布法律法規治理，后來聯邦政府開始介入，并逐步加強對空氣污染監管與控制，通過不斷修訂法規，建立聯防聯控機制。

總之，這2個城市在不同時期均通過立法采取不同控制措施，明確主要責任部門，通過政府和地方部門有效協作管理，改善當地空氣質量。

2.2 空氣質量改善措施回顧

在空氣污染發生的不同階段，倫敦和洛杉磯通過采取不同措施來改善空氣質量。倫敦在1952年煙霧事件后，專門針對燃煤污染出臺了《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構改善，通過英國國家政府和倫敦地方政府合作與努力，相關管理措施得以有效執行。并及時應對機動車數量快速增長帶來的新問題，出臺了《污染控制法》和《機動車燃料法》，通過提高燃料品質、建立機動車排放標準、道路車輛監管等措施減少尾氣污染物排放。在20世紀50年代初期，洛杉磯當局在石化工業減排方面做了諸多努力，成立地方空氣質量部門，改造工業設施，減緩重污染企業發展速度，禁止開放式垃圾燃燒，管理電廠NOx排放等措施應對臭氧污染。直到1958年，研究發現汽車尾氣是臭氧污染主因，隨后才通過建立機動車尾氣標準，成立機動車污染控制管理局，要求汽車加裝催化轉化器，燃油管理，禁止使用含鉛汽油車及油共管等措施，將法律和管理結合起來，提高技術來降低污染物排放。

倫敦和洛杉磯的治理路徑雖不盡相同，但根據污染主因有針對性地采取相應治理措施是這2個城市的共通之處（見圖2）。并隨著污染主因的變化不斷進行科學探索，以使治理措施能夠及時更新改善，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比

3 對鄭州市空氣質量改善的啟示

通過回顧鄭州市目前面臨的大氣污染問題及特點，以及倫敦和洛杉磯的大氣污染治理歷程，結合鄭州市的發展現狀和復合型大氣污染的特征，鄭州市需要在以下幾方面借鑒這2個城市空氣污染治理歷程的經驗和教訓。

①針對煤炭燃燒帶來的污染，倫敦空氣質量大幅改善的背后，伴隨著其能源結構及產業結構的巨大變化。因此，鄭州市應借鑒倫敦在煤炭燃燒管控、產業結構調整及能源結構調整的力度與方式，加快產業結構調整，特別是重點污染行業的結構調控，發展可再生能源和推廣清潔能源的使用，推進能源結構調整，才是根本的解決之道。

②針對機動車污染物排放造成的大氣污染，鄭州市應借鑒洛杉磯光化學煙霧污染治理及倫敦20世紀80年代的機動車尾氣污染物提前預警及減排措施經驗，更要通過技術改革、油品提升和大力發展綠色交通、綠色出行等措施，從根本上減少機動車的污染排放，及早預防臭氧污染的惡化。

③鄭州市目前面臨著煤煙型污染和機動車尾氣污染共存的復合型污染，不僅要對燃煤和機動車污染進行控制，還要考慮城市發展帶來的新增污染源控制，如城市揚塵、溶劑使用、生物質燃燒等。同時實行協同控制，加強精細化管理，確保措施到位。

④從國外城市的治理歷程來看，空氣質量改善不是一蹴而就的，需要做好持久戰的準備，并持續不斷地進行污染成因探索，抓住污染主因采取針對性措施進行持續的減排努力。

⑤需借鑒國外地區的法律法規，因地制宜，設立責任部門，形成專門管理機制，進行區域及不同機構間的聯防聯控，開展空氣污染防治工作。

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

［2］張燕.美國洛杉磯地區PM2.5治理對策研究［J］.城市管理與科技，2013（2）：74-77.

［3］Haggensmit AJ.Chemistry and physiology of Los Angeles Smog[J].Industrial&Engineering Chemistry，1952（6）：1342-1346.

［4］吳劍奴.美國能源結構演進［J］.生產力研究，2012（7）：178-180.

［5］Guidotti TL.SMOGTOWN：The Lung Burning History of Pollution in Los Angeles［J］.Kirkus Reviews，2008（14）：157-158.

［6］Bell ML，Davis DL.Reassessment of the lethal London fog of 1952：novel indicators of acute and chronic consequences of acute exposure to air pollution［J］.Environmental Health Perspec?tives，2001（S3）：389-394.

［7］Daniel A.Mazmanian.美國洛杉磯空氣管理經驗分析［J］.環境科學研究，2006（S1）：98-108.

［8］左學金，王紅霞.大都市創新與人口發展的國際比較——以紐約、東京、倫敦、上海為案例的研究［J］.社會科學，2009（2）：44-52.

［9］梁英振.雙城記：舊金山四十年大氣污染治理歷程對北京治污的啟示（上）［J］.世界環境，2014（1）：68-71.

［10］GC Tiao，GEP Box，WJ Hamming.Analysis of Los Ange?les Photochemical Smog Data：A Statistical Overview［J］.Journal of the Air Pollution Control Association，1975（3）：260-268.

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