如何改善我们赖以生存的环境——以中国雾霾调查为例_中国雾霾治理成效
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环境保护与可持续发展
如何改善我们赖以生存的环境 ——以中国雾霾调查为例
学 院 建筑城市规划学院
专 业 城市规划 班级学号 1201102-10 姓名 倪子豪 指导教师 董武娟
2015年12月
摘 要
历史数据表明，近50年来中国雾霾天气总体呈增加趋势，且持续性霾过程增加显著。从空间分布看，霾日数呈现东部增加西部减少趋势。其中，珠三角地区和长三角地区增加最快。从今年春天开始，我国中东部地区逐渐出现轻雾天气，随着时间的推移，轻雾、雾和霾的范围逐渐加大、程度逐渐加剧；特别是北京天津等地雾霾连续数日，严重的影响了市民的生活质量。而霾的组成成分非常复杂，对人体和生态环境都有很严重的影响。对此，我决定对雾霾成因和其成分分析及防治问题进行研究，从而建立解决此类问题的模型。那么，雾霾的成因是什么？对环境和人体有何影响？对于我们居民来说,应如何防治？政府及相关环保部门应如何应对？我们对化石燃料燃烧而产生的二氧化氮.一氧化氮等氮氧化物对环境产生的影响的防治有什么深刻的认识？ 关键词：雾霾 成因 防治 PM 2.5 环保
1雾霾相关知识
1.1雾霾的概念
雾：雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，多出现于秋冬季节（这也是2013年1月份全国大面积雾霾天气的原因之一），是近地面层空气中水汽凝结（或凝华）的产物。
霾：是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成的。它也能使大气浑浊，视野模糊并导致能见度恶化，如果水平能见度小于10000米时，将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍称为霾(Haze)或灰霾（Dust-haze），香港天文台称烟霞(Haze)雾霾天气：因为空气质量的恶化，雾霾天气现象出现增多，危害加重。中国不少地区把雾霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报。统称为“雾霾天气”。
2雾霾天气的形成条件
大气边界层是指受地球表面摩擦力，热过程和蒸发显著影响的大气层。典型厚度约10 00m左右。其中，混合层厚度约为10-300m，是大气污染物存在的主要区域。湍流运动是大气边界层内物质运动的主要特点，这就决定了大气边界层中主要的各种物理量的湍流输运。
在雾霾的形成中，大气湍流较小，颗粒物污染物不易扩散，容易造成或加重空气污染。同时，在合适的层结条件和气象条件下，颗粒污染物可成为雾的凝结核，促进雾的发展。当雾的发展进入稳定期时，层结稳定的大气颗粒物不易扩散，堆积在边界层近地区，经过一定的时间的积累造成颗粒物浓度严重超标，出现雾霾交织的严重污染天气。当大气边界层层结变成不稳定层结时，湍流运动明显增强。即大气的水平和垂直扩散能力显著提高，雾逐渐消散，霾颗粒也足见随之扩散，稀释。因此，雾霾天气形成的条件为：大气形成逆温层，大气层结稳定，微分或静风。
2.1 雾霾基本特征
雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，是近地面层空气中水汽凝结（或凝华）的产物。雾滴的尺度较大，直径大多在4-30um，因此肉眼可以看到空中飘浮的雾滴。一般雾的厚度较小，常见的辐射物的厚度大约从几十米到一至二百米左右。由于液态水或者冰晶组成的雾散射的光与波长的关系不大，因此没有发生明显的折射和散射，雾会看起来是乳白色或者青色。
霾，是空气中的灰尘，硫酸，硝酸，有机酸氢化物等主要组成二氧化硫、氮等非水组成的气溶胶系统。霾粒子直径多在0.0001-10um之间。霾与雾id区别在于发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对湿度是饱和的。一般而言，相对湿度90%时，大气能见度恶化时霾和雾的混合物共同造成的，但其主要的成分是霾。霾的厚度比较厚。可达1-3km左右，霾粒子的分布比较均匀且灰霾粒子的尺度比较小，肉眼看不到的在空中飘浮的颗粒物，如PM10，PM2.5颗粒物。由于灰尘，硫酸，硝酸等粒子组成的霾，其散射波长较长，因此霾看起来呈现黄色或者橙灰色在自然界，霾和雾是可以互相转化的。当空气中的相对湿度超100%，发生辐射降温过程，霾粒子能吸附出液态的水成为雾滴，而相对湿度降低时，雾滴脱水后霾粒子又能再悬浮于大气中。
2.2雾形成的天气状况
雾是浮游在空中的大量微小水滴或冰晶，形成条件要具备较高的水汽饱和因素。出现雾时空气相对湿度常达100%或接近100%（《根治雾霾刻不容缓》 《天津经济》课题组 20130。雾有随着空气湿度的日变化而出现早晚较常见或加浓，白天相对减轻甚至消失的现象。出现雾时有效水平能见度小于1KM。当有效水平能见度1－10KM时称为轻雾。霾，其形成有三方面因素：
一是水平方向静风现象的增多。近年来随着城市建设的迅速发展，大楼越建越高，增大了地面摩擦系数，使风流经城区时明显减弱。静风现象增多，不利于大气污染物向城区外围扩展稀释，并容易在城区内积累高浓度污染。
二是垂直方向的逆温现象。逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空，使城市上空出现了高空比低空气温更高的逆温现象。污染物在正常气候条件下，从气温高的低空向气温低的高空扩散，逐渐循环排放到大气中。但是逆温现象下，低空的气温反而更低，导致污染物的停留，不能及时排放出去。
三是悬浮颗粒物的增加。近些年来随着工业的发展，机动车辆的增多，污染物排放和城市悬浮物大量增加，直接导致了能见度降低，使得整个城市看起来灰蒙蒙一片。
2.3我国雾霾天气成因
（１）气象原因
有关的气象环境进・步促进雾霾天气的出现，依照国家气候中心气候评定分析指出，秋冬季节是雾霾天气出现的主要季节，秋冬季的气象条件是造成最近雾霾天气频发的主要原因。九月份开始，出现在我国中东部地区的冷空气较少，并强度不大，地面风速较小，有助于水汽在大气地层积累，给雾霾天气的形成创造了有利环境条件。同时，青藏高原南边暖湿空气强度较强，从而导致了来自印度洋的西南暖湿气流异常活跃，这股暖湿气流顺着西南方向将丰富的水汽运送到我国中东地区，从而引起了这些地方空气湿度大[1]另外也促进了地层逆温的产生，给雾霾天气的出现提供了有利条件。众多城市的搞建筑物不断 涌现，引起了风流在经过市区时被强有力地阻碍下来并出现了摩擦从而降低了风力，往往产生微风或者静风，从而不能促进悬浮颗粒的分解和消失，最后只能长期积累在城市中或者郊区附近；
（２）人为原因
有关气象和环保专家支持，雾霾天气除了由气象因素导致的，化学工厂、汽车尾气增多、农作物燃烧和烧煤等人为行为引起了大气中颗粒物含量加大，这是雾霾天气出现的重要原因。当前，许多城市的污染物排放已经濒临界限，空气在较好的气象环境下能达到标准，但是只要出现了不利的气象环境，空气质量和能见度会即刻下降。另外，有些城市还存在地理位置处于不力位置，除了自身城市所产生的废气，还有一些周边地区的废气顺着环流进入，导致了该城市的空气质量更加严重。同时，随着我国经济的快速发展、城市人口迅速增加，人均消费水平的提高，越来越多的人在享受着汽车给我们带来的便利，却不知产生了大量的污染气体和悬浮颗粒的产生，从而大大降低了能见度。
2.4城市有毒颗粒物来源
首先，是汽车尾气。使用柴油的大型车是排放PM10的“重犯”，包括大公交，单位班车，大型运输船、卡车等。使用汽油的小型车虽然排放的是地气态污染物，比如氮氧化物等，但碰到雾天，很容易转换成二次颗粒物，加重雾霾；其次 是北方的冬季烧煤供暖产生的废气；第三，是工业生产排放的废气。比如冶金、机电制造业的工业窑炉与锅炉，还有大量汽修喷漆、建材生产窑炉燃烧排放的废气；是建筑工地和道路交通产生的扬尘。
3雾霾天气-危害
3.1雾霾的危害
一是影响身体健康。雾霾的组成成分非常复杂，包括数百种大气颗粒物。其中有害人类健康的主要是直径小于10微米的气溶胶粒子，如矿物颗粒物、海盐、硫酸盐、硝酸盐、有机气溶胶粒子等，它能直接进入并粘附在人体上下呼吸道和肺叶中。由于雾霾中的大气气溶胶大部分均可被人体呼吸道吸入，尤其是亚微米粒子会分别沉积于上、下呼吸道和肺泡中，引起鼻炎、支气管炎等病症，长期处于这种环境还会诱发肺癌。此外，由于太阳中的紫外线是人体合成 维生素D的惟一途径，紫外线辐射的减弱直接导致小儿佝偻病高发。另外，紫外线是自然界杀灭大气微生物如细菌、病毒等的主要武器，雾霾天气导致近地层紫外线的减弱，易使空气中的传染性病菌的活性增强，传染病增多。2013年初，著名医学杂志《柳叶刀》（Lancet）发表了最新的全球疾病负担评估（global burden of disease，GBD）项目研究结果。从全球来看，ＰＭ2.5，在所有健康危险因素中排名第8，2010年全球有322万居民的提前死亡与ＰＭ2.5污染相关。在我国ＰＭ2.5是排名第４的健康危险因素，2010年我国约有120万居民的死亡与ＰＭ2.5：污染相关[2]；
二是影响心理健康。雾霆天气容易让人产生悲观情绪，如不及时调节，很容易失控。大雾天会给人造成沉闷、压抑的感受，会刺激或者加剧心理抑郁的状态。此外，由于雾天光线较弱及导致的低气压，有些人在雾天会产生精神懒散、情绪低落的现象 ；
三是影响交通安全。出现灰霾天气时，室外能见度低，污染持续，交通阻塞，事故频发。雾霾天气是一种灾害性天气,对公路、铁路、航空、航运、供电系统、农作物生长等均产生重要影响[3]； 四是影响区域气候。使区域极端气候事件频繁，气象灾害连连。
3.2雾霾天气-自我防护
1.雾霾天气少开窗
雾霾天气不主张早晚开窗通风，最好等太阳出来再开窗通风；外出戴口罩。如果外出可以戴上口罩，这样可以有效防止粉尘颗粒进入体内。口罩以棉质口罩最好，因为一些人对无纺布过敏，而棉质口罩一般人都不过敏，而且易清洗。外出归来，应立即清洗面部及裸露的肌肤；多喝桐桔梗茶、桐参茶、桐桔梗颗粒、桔梗汤等“清肺除尘”茶饮 桐桔梗茶有清火滤肺尘功能，能显著增强肺泡细胞排出有毒细颗粒物的能力，能有效的协助人体排出体内积聚的PM2.5颗粒物及其他有害物质。具体可参考桐桔梗茶、桔梗汤的百度百科介绍；
2、适量补充维生素D
冬季雾多、日照少，由于紫外线照射不足，人体内维生素D生成不足，有些人还会产生精神懒散、情绪低落等现象，必要时可补充一些维生素D；
3、饮食清淡多喝水 雾天的饮食宜选择清淡易消化且富含维生素的食物，多饮水，多吃新鲜蔬菜和水果，这样不仅可补充各种维生素和无机盐，还能起到润肺除燥、祛痰止咳、健脾补肾的作用。少吃刺激性食物，多吃些梨、枇杷、橙子、橘子等清肺化痰食品；
4、最好不出门或晨练
雾霾天气是心血管疾病患者的“健康杀手”，尤其是有呼吸道疾病和心血管疾病的老人，雾天最好不出门，更不宜晨练，否则可能诱发病情，甚至心脏病发作，引起生命危险。专家指出，之所以说雾天是心血管疾病患者的“危险天”，是因为起雾时气压低，空气中的含氧量有所下降，人们很容易感到胸闷，早晨潮湿寒冷的雾气还会造成冷刺激，很容易导致血管痉挛、血压波动、心脏负荷加重等。同时，雾中的一些病原体会导致头痛，甚至诱发高血压、脑溢血等疾病。因此，患有心血管疾病的人，尤其是年老体弱者，不宜在雾天出门，更不宜在雾天晨练，以免发生危险；
5、深层清洁
人体表面的皮肤直接与外界空气接触，很容易受到雾霾天气的伤害。尤其是在繁华喧嚣十面“霾”伏的都市中，除了随时要应对雾霾危“肌”外，由于建筑施工、汽车尾汽、工业燃料燃烧、燃放烟花爆烛等原因造成悬浮颗粒物多，难免会堵塞在毛孔中形成黑头，造成毛孔阻塞、角质堆积、肌肤起皮等肌肤问题，所以自我保护的首要措施就是深层清洁肌肤表层，清洁毛孔。水色盛开土耳其浴由于全身置于恒定的高热蒸汽之中，通过大量的排汗散热，肌肤毛细血管充分扩张，血液循环加快，可将积淤于体内的过多脂肪废物和乳酸等迅速排出体外，有效防止雾霾的颗粒以及二氧化硫、二氧化氮等生成的细小物质粘附到肌肤深处。
4雾霾天气-解决之道
由于我国中东部地区冷空气势力较弱；华北平原、长江中下游平原地区风力较小；大气层结构稳定；一些地区受降水和地面水汽蒸发的影响，使得近地面空气的相对湿度越来越大，却极少降雨；在这种稳定的天气形势下，空气中的污染物在水平和垂直方向上都不容易向外扩散，使得污染物在大气的浅层积聚，从而导致污染的状况越来越严重。这些是雾霾天气持续的自然因素，而人为方面的原因主要是由于大气污染物排放负荷巨大。中国社会科学院发布的《气候 变化绿皮书：应对气候变化报告(2013)》指出，社会化石能源消费增多造成的大气污染物排放逐年增加，是我国近年雾霾天气增多的最主要原因。2010年，我国二氧化硫。
氮氧化物排放总量都超过2200万吨，位居世界第一，工业烟粉尘排放量为1446.1万吨，均远超出环境承载能力。在2012年全世界燃烧的70亿吨标准煤中，中国就烧了36亿吨，占了51%，排放出的废气可想而知。并且冬季取暖北方大部分地区燃煤量大幅增加，导致大气污染物排放量急剧上升。受大气环流及大气化学的双重作用，城市间大气污染相互影响明显，相邻城市间污染传输影响极为突出，以北京为例，PM2.5气体的产生大约有30-40%来自原始排放，20-30%来自大气中的光化学转化，30-40%来自区域输送。京津冀近周边的沙尘层引发污染，输送至本地，与本地的污染大陆性气溶胶混合，加重了污染。而汽车尾气污染问题也不能忽视，此外大气污染物的排放还包括居民生活(烹饪、热水)，以及地面灰尘。
出现严重的雾霾天气，最根本原因是污染排放的增加；其次是大气自净能力衰减。污染物排放到大气后，在一定限度内，大气可通过本身的物理、化学反应，把污染物稀释和消化掉，使大气质量达标，但是污染排放量超出了这个限度。减少污染源，削减大气污染物是解决雾霾的根本之道。
4.1应对雾霾的措施及方法
对雾霾的治理，是一项综合性、系统性的工程。PM2、5等微粒，是污染大气的主要‘物质，也是很好的凝结核。而大气中的水分，具有吸收、粘结、固定‘微粒’的功能。因此，人工向空中输送“水分”，改善区域小气候，是净化大气、影响成云致雨的天气形势，是治理区域大气污染的有效方法。
人工主动干预生态天气系统，以大气运动为条件，水分为因子，从水循环的‘水分’开始调控；降落地表的宏观水分，增加地表面的湿度，固定粉尘；水汽蒸发的微观‘水分’，增加大气的密度，改变空中大气的物理状态；地理空间的宏观、微观‘水分’，加大天地之间的‘物理量’，形成天地之间降水的‘同位素’条件交互耦合反馈成云致雨的天气系统。人工水汽，随着气流上升运动，紊乱扩散混合，增加空间大气的密度，水分发生随机性的自组织的混沌的内外潜热的交换，复杂多变的温度、气压的变化，连续的物质、能量的转化，混乱的热力结构、动力结构和势能、动能的改变，通过涨落，空气中水分在“露点”饱和、凝结、相变，沾附在凝结核上，产生云滴或冰晶，涌现出 新的“信息”物质的云层结构，水分子从无形体的微观气态水混乱运行的形态，到宏观实体物质降水粒子的状态转化。
以人工主动干预的科学技术手段，空中水分降尘，成云致雨、降水净化大气的机制。可以在很大程度上降低空气中总悬浮颗粒数，改善雾霾天气，达到治理的目的。
4.2法律措施
从能源消耗产业结构的关系考察，2011年我国能源消耗总量为34.8亿吨标准煤，其中70%是工业部门消耗的，24.3亿吨，排放的二氧化碳总量为61.9亿吨。其中，冶金、建材、火力发电、石油炼化、化工、重型装备制造等六大行业消耗的能源又占工业总能耗的79%。所以工业废气排放是形成雾霾的主要源头。为此，国家一定要加大对工业部门的监管力度，在保证经济高效快速发展不受影响的前提下，尽量减少对化石燃料的使用，或加大对燃料燃烧废气的加工和处理，降低化石燃料占一次能源的比重，增加清洁能源占一次能源的比重。
从工业布局考察，我国的重化工业主要集中在华北、东北和西北地区。华北地区高耗能的钢铁工业的比重过高，仅河北省的粗钢生产能力约占全国的六分之一，而且中小钢铁企业数量多，能耗高。所以，必须优化钢铁工业布局，减少华北地区的钢铁产能，逐步关停那些能效低，污染大的中小型钢铁企业。提高燃料使用效益，从而降低化石燃料的燃烧和废气排放。减少空气中氮氧化物的含量，以减轻雾霾对城市和人体的影响。
另外对于汽车废气这一污染的主要原因，强制安装尾气净化装置可以明显改善尾气排放对大气造成的的污染。其中三效催化剂(TWC)法是净化汽车尾气的有效手段。贵金属(Pt、Pd、Rh)搭载在Al2O3或蜂窝陶瓷上，添加适当的助剂，如La、Ce、Ba等能够同时除去机动车尾气中的HC、CO和NO三种污染物的催化剂称为三效催化剂。其中Pt、Pd对CO、HC的氧化脱除具有高活性，而Rh具有对NO优良的催化还原作用，它能选择地将N0还原为N2而抑制NH3的生成。目前有91%的Rh用于三效催化剂的制备，Rh资源相当匮乏，所以无Rh催化剂是现今研究的一个主要目标口引。要使三效催化剂同时有效地脱除HC、CO和NO，必须把空燃比A／F控制在氧化还原计量比14．6附近，此时三种污染物的脱除率可达9O%以上。当空燃比较低时，CO、HC净化不完 全，空燃比较高，导致NOX的转化率下降。尾气的处理同样治标不治本，尽量使用公共交通出行，使用清洁能源汽车才能从源头上减少汽车尾气的排放。
对于此次雾霾天气，李克强表示：“必须发挥体制机制这一杠杆的撬动作用，摆脱对传统发展路径的依赖，加快价格、财税、金融、行政管理、乃至于企业等方面的改革，完善资源有偿使用、环境损害赔偿、生态补偿等制度，腱全评价考核、行为惩罚、责任追究等机制，加强资源环境领域的法制建设，用更多的法律手段调节和规范有关环保的行为，使改革这个中国发展最大的红利更多地体现在生态文明。建设和转型发展、科学发展上。”完善法律制度，实施法律措施才是解决问题的关键[5]。
（１）国家应颁布强制性的法律法规，加大处罚力度。很多工业违法排放废弃物屡治不止，根本原因还在于处罚力度不够。对于未经处理就排放废气废水的工厂，以高出处理费几倍的罚款处理，甚至以违法名义拘留或逮捕。只有相当严厉的处罚，才能有效遏制随意排放污染物的行为。
（２）完善执法相关制度。现在的执法体制很难保障执法人员严格依据法律规定来执行，执法往往受制于各种复杂的利益制约从而偏离法律的规定，在处罚执行和环保执法方面做的并不彻底。因此，需要加强制度建设。
（３）加强对政府官员的管理和群众监督，打击腐败。部分贪污腐败官员对污染环境的行为睁一只眼闭一只眼，放纵工厂、企业任意破坏环境，排放污染物，这在一定程度上助长了不法分子的行为，使污染得不到有效解决。加强对政府和环保执法部门的监督，群众和其他机关可以将违法行为举报或提起诉讼，将环保工作落到实处，为依法惩治破坏环境之人提供保障。
（４）扩大环保法的宣传，增强群众的环保意识。现在，群众保护环境的自主意识不强，不能够时刻规范自己行为去保护环境，地方政府可以对法律法规大力宣传，对环保工作大力宣传，使群众意识到保护环境的重要性，自觉提高保护环境的自主性。
（５）规范政府行为，加强政府责任。政府可以带动群众举办植树活动，使人人都参与到环保活动中来，使执法更平民化。
4.3其他措施
（１）加强城市卫生保洁工作。禁止市民乱扔垃圾，对违反规定的处以警告或罚款处罚；增加街道的清扫频次，在干燥季节增加洒水车的洒水次数，保持街道的干净整洁。（２）减少机动车的使用，或者安装汽车尾气处理装置。汽车排放的尾气是此次雾霾天气的重要原因之一，那么减少尾气的排放就对减轻污染起到重要的作用。
（３）加快油品升级速度。油品升级，相对应的燃烧产生的废弃物就会减少，在保护环境方面是百利无一害的，在价格方面人们纷纷表示不能接受。但是在雾霾天气的催化下，油品升级必须要提上日程。为了保护已经被人类污染的环境，我们需要对此付出代价。（４）加大技术研发，开发清洁能源。我们的日常生活离不开煤炭石油，但是煤炭石油的燃烧能产生大量的污染物，污染了环境。那么，我们何不以清洁能源代替煤炭石油呢？专家建议，制定更多引导、扶持政策，如拓展清洁能源筹资渠道、加大自主核心技术研发、发展延伸产业和服务等。
4.4雾霾天气频发对我们的启示
全国性的环境问题，不断地健康警示，无一不是大自然母亲在向我们发出警告。我们若想要健康的生活，就必须善待环境，我们想要和谐社会，就必须要有一个和谐的自然，环境问题说到底都是人的问题，人的问题最后总要归结于教育和法制，环境保护需要全民重视，需要全民参与。
参考文献
[1]浅谈雾霾天气成因及治理措施 中国环境管2014 [2]雾霾天气下的细颗粒物污染和居民健康 阚海东.2013 [3]常州市财政局徐建民 2013 [4]雾霾天气的形成原因、危害及应对措施 2014 [5]雾霾天气引发的法律思考 [J] 王春燕 2013.
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