雾霾产生的根源
摘要：本文从雾霾发生的地域性和季节性角度分析，从雾霾形成的关键气候条件开始抽丝剥茧，分析催生逆温层与雾霾形成紧密相关，进而揭示冬季北方燃煤供暖造成的一个个小温室，才是雾霾久治不愈的关键因素，并由此提出短期消减雾霾需多措并举的若干措施。
关键词：雾霾；逆温层；集中供暖；劣质煤；清洁能源
中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）03-0253-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.152
Abstract： In this paper， from the regional and seasonal perspectives of haze occurrence， the paper starts from the key climatic conditions of haze formation and analyzes the formation of the inversion layer and the formation of haze is closely related to reveal the winter heating caused by coal-fired one by one Small greenhouse， is the key factor in the long-term treatment of haze， and thus proposed a number of short-term measures to reduce haze need to take measures.
Keywords： Haze；Inversion layer；Central heating；Poor quality coal；Clean energy
1 探究雾霾产生的主要诱因
雾霾中的主要污染成分有微尘颗粒、硝酸硫酸雾、有机碳氢化合物、重金属等，其中有一次排放污染物和二次生成污染物。一次排放污染物是指污染源直接向大气中排放颗粒物，如以燃煤为主的火力发电排放物、重工业空气污染物、建筑扬尘、汽车尾气、生活取暖排烟等等。二次生成污染物是指污染源排放的气态化合物在大气中经过了复杂的化学反应转化的颗粒物，例如二氧化硫气体转化为硫酸盐颗粒物。基于这些分析，近年来各地纷纷下大力气整治污染排放，其中北京的空气治理效果尤为明显，但雾霾天并未减少[1]。
1.1 空气污染治理与雾霾减轻的悖论
根据北京市环保局发布2016年全年空气质量状况，PM2.5年平均浓度同比下降9.9%，为73μg/m3。细颗粒物（PM2.5）等四项主要污染物同比均有所改善。自2013年监测以来，北京市PM2.5呈现持续改善趋势，一级优天数明显增加，重污染发生的时段逐年减少。2016年北京市空气质量达标天数198天，达标天数较2015年增加12天；2016年共发生重污染39天，较2015年减少7天。从2013年到2017年数据统计来看，北京的空气质量稳定向好。
从各种数据来看，北京重度空污有所缓解，但实际统计的2016年的雾霾天比2015年却增加了近300小时，相当于至少多了12天，居民受到雾霾影响的总体时数实则上升。
空气污染的确是造成雾霾的核心因素，然而空气质量的改善并未明显减轻雾霾的形成，这一悖论让雾霾形成的机理陷入更深的迷雾之中。
雾霾的形成背后肯定有更关键的、起决定性的东西。
1.2 中国重度雾霾普遍发生在北方冬季
根据国家环境保护部提供的空气质量监测数据，在全国主要大中型城市中，东南沿海一带城市的空气质量为优的天数最多，污染主要集中在华中华北地区，但重度雾霾主要集中在北方冬季。以北京为例，下面是2015年，北京及中国其它地区的PM2.5浓度分析。由图可见，北京PM2.5值从入冬开始直线上升，也就是说，北京整个冬季都笼罩在大量PM2.5之中。
1.3 逆温层催生雾霾的机理
在对北京雾霾与伦敦雾霾，和中国的北方雾霾分析中，发现尽管其核心污染源不尽相同，但都有一个共同的特点 ——冬季，采暖，直至逆温层的出现。
雾霾的产生必伴生有大气中的逆温层。如果说雾霾是一个怪胎，其父体为大气污染源，那其母体必然是笼罩这一区域的逆温层！
一般情况下，白天太阳的辐射使地表温度上升，靠近地面的空气被加热后上升，形成空气对流，此时，即使有污染物也会在短时间内扩散稀释掉。在冬季，白天地面接收到的太阳辐射相对较少，夜间地面又迅速散热降温，地面的空气温度与高空的空气温差减小，大气的垂直对流减小，大气处于一种稳定态，这种状态下特别容易起雾。雾天高层的空气白天吸收太阳辐射，持续升温，城市上空出现了高空比低空气温更高的逆温现象，因此近地面的冷空气和高层的暖空气各自保持着稳定的状态，在垂直方向上也就没有了空气交换，逆温层就产生了。逆温层导致了污染物的停留，抑制了烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，污染物聚集再次发生复杂的化学反应，微生物也在吸滿水的颗粒中迅速生长，凝结核变大变重，更不容易发生对流扩散，这样恶性循环，雾霾天越发持续时间长且污染更加严重[2]。
1.4 逆温层产生的关键诱因
在工业化之前，雾在冬季经常发生，是一种自然现象，没有多大危害；但工业化之后，空气中排放的污染物使雾受到污染，情况就完全不一样了。如果不是冬季更加频繁的起雾，现在的雾霾给人的感觉绝对不会这样严重。每次冬季的严重雾霾，都是雾和霾的双重作用。形成霾的核心颗粒中硫酸盐和铵盐的含量异常高，具有很强的吸湿能力，飘浮在空中形成凝结核，能够吸收空气中的水蒸气，从而形成较大较重的液滴，加重雾的严重程度。逆温层产生的诱因首先是雾气的形成。那我们先分析一下雾是怎么形成的。教科书告诉我们，在较低的温度下，当暖而湿的风，经过寒冷的地面或水面，逐渐冷却会形成雾。常识也告诉我们，暖冬的天气下尤其容易形成雾。北方居民普遍感觉到最近雾变多了，这是为什么呢？有些国家和地区污染严重但并不能形成雾霾，雾霾之所以形成要有特定的环境。北方取暖烧煤产生大量的热气，热气遇冷液化成雾，而且释放大量的CO2加剧了城市的温室效应，整个城市被裹挟在温室气体里。要知道一吨散煤燃烧的排放相当于五到十吨电厂排放的污染物！ 伦敦烟雾事件也是由于冬季供暖燃烧煤炭，再加上特殊气象条件，空中的二氧化碳浓度急剧升高，促使逆温层的出现而导致雾霾。
中国北方城市冬季每家每户开着暖气，每个房间都温暖如春，形成寒冷冬季里的“热点”。随着中国城镇化的快速发展，这些“热点”越来越多，越来越密集，暖气加热的热气遇到冬季冰冷的地面和水面，极易形成雾气。从以上分析，在人为形成的暖冬里，伴随着雾的产生，逆温层很容易出现。雾霾的母体就这样产生了，作为其父体大气污染源短期内难以大幅度消减，雾霾产生势在必然[3]。
这也就是北京的空气质量越来越好，大气治理初见成效，但雾霾不但没有减轻，而且有愈演愈烈之势的根本原因。只去全力消减污染源，没有控制热源，雾霾的父体没有消灭，母体却越来越坐大，所以雾霾治理难见成效。其实除了供暖，大城市化、城镇化、工业化，都是一個一个巨大的热源，热源的高速增长才是中国北方冬季频繁起雾触发逆温层的出现，进而产生雾霾的关键诱因！
2 多措并举，消除逆温层产生的温床，减少雾霾
2.1 国家通过规定强制暖气按流量收费
中国北方居民白天离家工作，家中暖气并不关闭，依然放出热量，这既造成了严重的浪费，又严重污染了环境。假设一人7点离家去工作，晚上6点回家，中间有11个小时，暖气在家中无人的情况下继续开放，北方家庭几乎家家如此，而人们普遍没有意识到自己浪费资源、破坏环境的事实。
其实办法非常简单，如果暖气象水资源一样按流量收费，依中国人的节俭，出门前不会不关闭暖气，就像没有人出门上班会不关水龙头一样。此举既减少了百姓日常生活的开支，又保护了我国不可再生资源，还能在短期内降低污染，减少热源排放，进而消除雾霾，重现蓝天，一举多得，利国利民，看似简单的点子，却有巨大的推广价值。
国家必要情况下可以通过制定法律法规强制这一政策执行。之前有的地区实施过类似的收费制度，但由于触犯了当地有关部门的利益，最终未能推行开来。
2.2 减弱供暖强度
冬季来临，北方的居民都希望早日供暖，可是近年来，北方居民却过起了“室外穿棉袄，屋内穿单衣”的生活，更是有不少网友调侃冬季“南冷北热”，表示要去北方过“暖冬”[4]。
我国北方以大陆性气候为主，其次是温带季风性气候。这两个气候均冬季干燥。倘若家中暖气过热，人们处于干燥的室内环境之中会感到不适，并且室内外温差太大，容易生病。况且冬季就是冬季，把冬季过成夏季违反自然规律，人类要学会适应自然，而不是一味按照自己的喜好，去强行改变自然。冬季暖气真的可以不用那么热，建议人们过一个真正意义上的冬天。这方面我们可以学习日本。集中供暖一般采取的是全面加热而导致浪费掉大量能源和造成大量的排放，这对日本来说是不可忍受的。在日本除了一部分新房会安装太阳能的水暖，大部分人还是在使用传统的取暖方式，最典型的就是“暖桌”。暖桌（也叫被炉）是在一张正方形矮桌上铺上一张棉被子，下面有电热器，坐在垫子上把腿和脚伸进暖桌下取暖，一家人围在一起，既温馨又节能[5]。
2.3 在北方农村地区做好供暖环节的环境保护
在农村居民居住较集中，经济条件相对较好的地方，应尽量集中供暖。国家通过立法尽量减少褐煤的开采，对购买清洁煤的用户和生产清洁煤的厂家进行补贴，严查劣质煤源头。
2.4 尽量采用清洁能源加强环境保护
2016年，全球煤炭消费量为35.8亿吨油当量，同比下降8.8%。其中，中国煤炭消费量占世界总量的50.6%，同比提高0.6个百分点。煤炭在我国能源消费结构的比重达到64%，远高于30%的世界煤炭平均水平，其中中国煤电发电量占发电总量82%左右。毋庸置疑，煤炭的消费其产生的污染要远大于其它清洁能源，而且煤炭火力发电等对热源的贡献度也不可小觑。
3 结论
大气污染已列入各地重点整治的黑名单，但热源污染被大多数人忽视了，而这恰恰是雾霾形成的关键诱因。一百多年前，恩格斯说过：“文明是一个对抗的过程……人类每一次对自然界的胜利，自然界都很快报复了我们。”减少热源消耗，必须引起人们足够的重视。雾霾已经警告我们——人类只有顺应自然，爱护自然，才能在自然中生存！
参考文献
[1]王顺.改革供给侧 助力雾霾治理[J].绿色中国，2016（04）：44-46.
[2]李伟. 雾霾天气协同治理的策略研究[D].南昌：江西财经大学，2016.
[3]柳玉清. 我国城市雾霾天气成因及其治理的哲学思考[D].武汉：武汉理工大学，2014.
[4]刘华. 我国雾霾防治对策研究[D].合肥：安徽大学，2017.
[5]赵明新. 京津冀地区雾霾治理问题研究[D].长春：长春工业大学，2017.
收稿日期：2017-12-21
作者简介：杨羽捷（1999-），女，中学生，研究方向为环境科学。
关键词：雾霾；逆温层；集中供暖；劣质煤；清洁能源
中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）03-0253-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.152
Abstract： In this paper， from the regional and seasonal perspectives of haze occurrence， the paper starts from the key climatic conditions of haze formation and analyzes the formation of the inversion layer and the formation of haze is closely related to reveal the winter heating caused by coal-fired one by one Small greenhouse， is the key factor in the long-term treatment of haze， and thus proposed a number of short-term measures to reduce haze need to take measures.
Keywords： Haze；Inversion layer；Central heating；Poor quality coal；Clean energy
1 探究雾霾产生的主要诱因
雾霾中的主要污染成分有微尘颗粒、硝酸硫酸雾、有机碳氢化合物、重金属等，其中有一次排放污染物和二次生成污染物。一次排放污染物是指污染源直接向大气中排放颗粒物，如以燃煤为主的火力发电排放物、重工业空气污染物、建筑扬尘、汽车尾气、生活取暖排烟等等。二次生成污染物是指污染源排放的气态化合物在大气中经过了复杂的化学反应转化的颗粒物，例如二氧化硫气体转化为硫酸盐颗粒物。基于这些分析，近年来各地纷纷下大力气整治污染排放，其中北京的空气治理效果尤为明显，但雾霾天并未减少[1]。
1.1 空气污染治理与雾霾减轻的悖论
根据北京市环保局发布2016年全年空气质量状况，PM2.5年平均浓度同比下降9.9%，为73μg/m3。细颗粒物（PM2.5）等四项主要污染物同比均有所改善。自2013年监测以来，北京市PM2.5呈现持续改善趋势，一级优天数明显增加，重污染发生的时段逐年减少。2016年北京市空气质量达标天数198天，达标天数较2015年增加12天；2016年共发生重污染39天，较2015年减少7天。从2013年到2017年数据统计来看，北京的空气质量稳定向好。
从各种数据来看，北京重度空污有所缓解，但实际统计的2016年的雾霾天比2015年却增加了近300小时，相当于至少多了12天，居民受到雾霾影响的总体时数实则上升。
空气污染的确是造成雾霾的核心因素，然而空气质量的改善并未明显减轻雾霾的形成，这一悖论让雾霾形成的机理陷入更深的迷雾之中。
雾霾的形成背后肯定有更关键的、起决定性的东西。
1.2 中国重度雾霾普遍发生在北方冬季
根据国家环境保护部提供的空气质量监测数据，在全国主要大中型城市中，东南沿海一带城市的空气质量为优的天数最多，污染主要集中在华中华北地区，但重度雾霾主要集中在北方冬季。以北京为例，下面是2015年，北京及中国其它地区的PM2.5浓度分析。由图可见，北京PM2.5值从入冬开始直线上升，也就是说，北京整个冬季都笼罩在大量PM2.5之中。
1.3 逆温层催生雾霾的机理
在对北京雾霾与伦敦雾霾，和中国的北方雾霾分析中，发现尽管其核心污染源不尽相同，但都有一个共同的特点 ——冬季，采暖，直至逆温层的出现。
雾霾的产生必伴生有大气中的逆温层。如果说雾霾是一个怪胎，其父体为大气污染源，那其母体必然是笼罩这一区域的逆温层！
一般情况下，白天太阳的辐射使地表温度上升，靠近地面的空气被加热后上升，形成空气对流，此时，即使有污染物也会在短时间内扩散稀释掉。在冬季，白天地面接收到的太阳辐射相对较少，夜间地面又迅速散热降温，地面的空气温度与高空的空气温差减小，大气的垂直对流减小，大气处于一种稳定态，这种状态下特别容易起雾。雾天高层的空气白天吸收太阳辐射，持续升温，城市上空出现了高空比低空气温更高的逆温现象，因此近地面的冷空气和高层的暖空气各自保持着稳定的状态，在垂直方向上也就没有了空气交换，逆温层就产生了。逆温层导致了污染物的停留，抑制了烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，污染物聚集再次发生复杂的化学反应，微生物也在吸滿水的颗粒中迅速生长，凝结核变大变重，更不容易发生对流扩散，这样恶性循环，雾霾天越发持续时间长且污染更加严重[2]。
1.4 逆温层产生的关键诱因
在工业化之前，雾在冬季经常发生，是一种自然现象，没有多大危害；但工业化之后，空气中排放的污染物使雾受到污染，情况就完全不一样了。如果不是冬季更加频繁的起雾，现在的雾霾给人的感觉绝对不会这样严重。每次冬季的严重雾霾，都是雾和霾的双重作用。形成霾的核心颗粒中硫酸盐和铵盐的含量异常高，具有很强的吸湿能力，飘浮在空中形成凝结核，能够吸收空气中的水蒸气，从而形成较大较重的液滴，加重雾的严重程度。逆温层产生的诱因首先是雾气的形成。那我们先分析一下雾是怎么形成的。教科书告诉我们，在较低的温度下，当暖而湿的风，经过寒冷的地面或水面，逐渐冷却会形成雾。常识也告诉我们，暖冬的天气下尤其容易形成雾。北方居民普遍感觉到最近雾变多了，这是为什么呢？有些国家和地区污染严重但并不能形成雾霾，雾霾之所以形成要有特定的环境。北方取暖烧煤产生大量的热气，热气遇冷液化成雾，而且释放大量的CO2加剧了城市的温室效应，整个城市被裹挟在温室气体里。要知道一吨散煤燃烧的排放相当于五到十吨电厂排放的污染物！ 伦敦烟雾事件也是由于冬季供暖燃烧煤炭，再加上特殊气象条件，空中的二氧化碳浓度急剧升高，促使逆温层的出现而导致雾霾。
中国北方城市冬季每家每户开着暖气，每个房间都温暖如春，形成寒冷冬季里的“热点”。随着中国城镇化的快速发展，这些“热点”越来越多，越来越密集，暖气加热的热气遇到冬季冰冷的地面和水面，极易形成雾气。从以上分析，在人为形成的暖冬里，伴随着雾的产生，逆温层很容易出现。雾霾的母体就这样产生了，作为其父体大气污染源短期内难以大幅度消减，雾霾产生势在必然[3]。
这也就是北京的空气质量越来越好，大气治理初见成效，但雾霾不但没有减轻，而且有愈演愈烈之势的根本原因。只去全力消减污染源，没有控制热源，雾霾的父体没有消灭，母体却越来越坐大，所以雾霾治理难见成效。其实除了供暖，大城市化、城镇化、工业化，都是一個一个巨大的热源，热源的高速增长才是中国北方冬季频繁起雾触发逆温层的出现，进而产生雾霾的关键诱因！
2 多措并举，消除逆温层产生的温床，减少雾霾
2.1 国家通过规定强制暖气按流量收费
中国北方居民白天离家工作，家中暖气并不关闭，依然放出热量，这既造成了严重的浪费，又严重污染了环境。假设一人7点离家去工作，晚上6点回家，中间有11个小时，暖气在家中无人的情况下继续开放，北方家庭几乎家家如此，而人们普遍没有意识到自己浪费资源、破坏环境的事实。
其实办法非常简单，如果暖气象水资源一样按流量收费，依中国人的节俭，出门前不会不关闭暖气，就像没有人出门上班会不关水龙头一样。此举既减少了百姓日常生活的开支，又保护了我国不可再生资源，还能在短期内降低污染，减少热源排放，进而消除雾霾，重现蓝天，一举多得，利国利民，看似简单的点子，却有巨大的推广价值。
国家必要情况下可以通过制定法律法规强制这一政策执行。之前有的地区实施过类似的收费制度，但由于触犯了当地有关部门的利益，最终未能推行开来。
2.2 减弱供暖强度
冬季来临，北方的居民都希望早日供暖，可是近年来，北方居民却过起了“室外穿棉袄，屋内穿单衣”的生活，更是有不少网友调侃冬季“南冷北热”，表示要去北方过“暖冬”[4]。
我国北方以大陆性气候为主，其次是温带季风性气候。这两个气候均冬季干燥。倘若家中暖气过热，人们处于干燥的室内环境之中会感到不适，并且室内外温差太大，容易生病。况且冬季就是冬季，把冬季过成夏季违反自然规律，人类要学会适应自然，而不是一味按照自己的喜好，去强行改变自然。冬季暖气真的可以不用那么热，建议人们过一个真正意义上的冬天。这方面我们可以学习日本。集中供暖一般采取的是全面加热而导致浪费掉大量能源和造成大量的排放，这对日本来说是不可忍受的。在日本除了一部分新房会安装太阳能的水暖，大部分人还是在使用传统的取暖方式，最典型的就是“暖桌”。暖桌（也叫被炉）是在一张正方形矮桌上铺上一张棉被子，下面有电热器，坐在垫子上把腿和脚伸进暖桌下取暖，一家人围在一起，既温馨又节能[5]。
2.3 在北方农村地区做好供暖环节的环境保护
在农村居民居住较集中，经济条件相对较好的地方，应尽量集中供暖。国家通过立法尽量减少褐煤的开采，对购买清洁煤的用户和生产清洁煤的厂家进行补贴，严查劣质煤源头。
2.4 尽量采用清洁能源加强环境保护
2016年，全球煤炭消费量为35.8亿吨油当量，同比下降8.8%。其中，中国煤炭消费量占世界总量的50.6%，同比提高0.6个百分点。煤炭在我国能源消费结构的比重达到64%，远高于30%的世界煤炭平均水平，其中中国煤电发电量占发电总量82%左右。毋庸置疑，煤炭的消费其产生的污染要远大于其它清洁能源，而且煤炭火力发电等对热源的贡献度也不可小觑。
3 结论
大气污染已列入各地重点整治的黑名单，但热源污染被大多数人忽视了，而这恰恰是雾霾形成的关键诱因。一百多年前，恩格斯说过：“文明是一个对抗的过程……人类每一次对自然界的胜利，自然界都很快报复了我们。”减少热源消耗，必须引起人们足够的重视。雾霾已经警告我们——人类只有顺应自然，爱护自然，才能在自然中生存！
参考文献
[1]王顺.改革供给侧 助力雾霾治理[J].绿色中国，2016（04）：44-46.
[2]李伟. 雾霾天气协同治理的策略研究[D].南昌：江西财经大学，2016.
[3]柳玉清. 我国城市雾霾天气成因及其治理的哲学思考[D].武汉：武汉理工大学，2014.
[4]刘华. 我国雾霾防治对策研究[D].合肥：安徽大学，2017.
[5]赵明新. 京津冀地区雾霾治理问题研究[D].长春：长春工业大学，2017.
收稿日期：2017-12-21
作者简介：杨羽捷（1999-），女，中学生，研究方向为环境科学。
