石家庄市雾霾天气成因及其治理的思考

摘 要 利用石家庄市近十年的统计数据和环境保护部门的监测数据，对石家庄的空气质量进行分析。结果表明：特殊的气象地理条件，以煤炭为主的能源结构，机动车尾气以及不尽合理的产业结构和工业布局等，都是造成雾霾天气的原因。根据雾霾成因提出了改变能源结构、提高燃油品质和调整产业布局等相应的治理措施。

关键词 雾霾；石家庄；空气质量；大气污染

中图分类号X5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）114-0129-02

2013年，我国京津冀和长三角等地空气出现严重污染，雾霾天气影响范围大，持续时间长，引起社会的广泛关注。根据环保局的数据显示：2013年1月1日～12月30日，石家庄的空气质量一级优0天，二级良42天，三级轻度污染84天，四级中度污染85天，五级重度污染77天，六级严重污染76天，优良率11.5%。

造成“灰色石家庄”的原因有很多，除了气象和地理的因素之外，大气污染主要来源分别是燃煤、扬尘、工业排放和机动车排放等。

1 雾霾的定义

根据气象学上的定义[1]，雾是由大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能见度小于1km的天气现象。当空气中湿度较大时，微小水滴或已湿的吸湿性质粒构成灰白色的稀薄雾幕，水平能见度在1km～10km时则为轻雾。而霾则是由大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10km的空气普遍混浊现象。

一般情况下，所谓的“雾霾”天气是指由于干尘粒和微小水滴的共同影响，使水平能见度低于10km的空气浑浊现象。

雾霾发生时，能见度下降显著，空气质量恶化，威胁人体健康。

2 雾霾的形成原理

组成霾的干尘粒即为气溶胶粒子。气溶胶按其来源分为一次气溶胶和二次气溶胶。一次气溶胶粒子通常粒径较大，从排放源直接排入大气中，其浓度主要受排放强度的影响[2]。

在我国，由各种污染源排放进入大气的污染气体中，一部分经过化学反应转化为二次气溶胶粒子，一部分变成臭氧。

二次气溶胶粒子的形成方式主要有3种：一是由气体直接变为气溶胶粒子；二是新粒子通过合并、聚集过程形成更大的粒子；三是通过凝结等过程进一步形成更大粒径的粒子[3]。

在我国华北区域观测发现可吸入颗粒物质量浓度中有超过50%是二次气溶胶[4]，通过对比气象条件和污染源排放强度对雾霾形成的影响，发现一次气溶胶粒子与排放强度关系密切， 而二次气溶胶粒子的形成以及总体可吸入颗粒物的浓度则受气象条件的影响。

3 石家庄市雾霾成因分析

石家庄大气首要污染物以可吸入颗粒物PM10、PM2.5为主。空气质量具有明显的季节变化特征，7～8月空气质量最好，冬季12月和1月空气质量最差。污染物浓度受降水和风等天气因素影响较大。

3.1 气象地理因素

石家庄西部的太行山为侵蚀构造山区，东南部为堆积平原区，地势西高东低。石家庄属于温带半湿润、半干旱大陆性季风气候，冬春季以北风为主，但市区低空范围内大风次数少，风速低，全年静风频率多。据气象资料统计，2001年到2012年石家庄市日平均风速小于等于1.5m/s的小风天数平均为243天，占全年的67%，大气水平扩散条件比较差。

统计显示，石家庄市稳定天气占到全年的50%，秋冬季平均达到了60%。稳定天气里逆温多，夜间到早晨出现逆温的频率高达70%以上，冬季1月可达80%，逆温阻挡了空气污染物的垂直扩散，使得空气质量变差。

石家庄市区存在着明显的热岛效应，市区比郊区最低气温大约高2.3℃～4.3℃，形成的城市热岛环流，在稳定层结的条件下造成城区大气污染物堆积。

3.2 外来污染物输送

独特的气象地理因素使城区的空气污染物不易稀释和扩散，此外，通过风带输送的外界污染物也是影响石家庄空气质量的一个因素。

石家庄西部太行山地区有两条明显的输送风带[5]，一条是从邯郸磁县到石家庄的汇聚风带，另一条是从天津到石家庄的汇聚风带，而两条汇聚风带的交汇处正是石家庄。

受到这两个风带在太行山东部山前地区汇聚的影响，导致河北平原大范围地区排放的空气污染物向石家庄汇集输送，造成该地区的可吸入颗粒物含量增加，空气质量下降。

3.3 燃煤、扬尘

图1石家庄市能源结构消费图

除了上述的气象地理因素，以燃煤为主的能源消费结构和较低的煤炭利用率，也是石家庄市大气污染的主要原因之一。其中80%的煤炭是原煤直接燃烧，低效燃烧产生大量的可吸入颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等污染物。

根据历年统计数据，2012年石家庄市的能源消费量达到了6100万吨标准煤，是2000年消费量的3倍，在京津冀地区的城市中遥遥领先。

2012年，石家庄已在市区大范围拆除燃煤锅炉，但是冬季集中供热站和多家热电企业仍然是煤炭消耗大户，煤炭消费量约占年用煤总量的1/3。随着经济的发展，燃煤总量呈逐年上升趋势。

据石家庄市环保局统计数据分析，按照各项污染物组分统计，发现对省会大气污染贡献最大的就是包括PM10和PM2.5在内的可吸入颗粒物，其次为二氧化硫和二氧化氮。

表1石家庄市大气污染物组分

目前石家庄市区600多家在建工地扬尘防治措施不到位，陶瓷、板材等建材行业粉尘污染较重，西部县市的省道、国道的二次扬尘以及道路两旁的露天矿山粉尘污染较重。监测数据显示，采暖期的城区污染产生的浮尘占76%；非采暖期的城区污染产生的浮尘占60%。

表2石家庄市大气浮尘来源

3.4 机动车尾气

在造成大气污染的各种因素中，机动车尾气排放随着机动车保有量的不断增加而呈增长趋势。汽车在怠速、变速过程中排放的尾气污染最严重，汽车尾气直接排放的污染物主要有：一氧化碳（CO）、碳氢化合物（CH）、含氧的碳氢化合物（HCO）、氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）和可吸入颗粒物等。目前石家庄市区机动车保有量在180万辆以上，并以每月1万余辆的速度增加， 2013年一季度新增机动车就超过6万辆，每天排放的尾气（主要是二氧化碳）约有7500t。

3.5 不尽合理的产业结构和工业布局

石家庄规模以上工业企业产值排名靠前的多集中在钢铁、化工、皮革制品、纺织业、医药制造和热力热电等。

通过对2012年规模以上工业企业产值和能耗进行分析，排名前十的行业占了全部规模以上工业总产值的70.5%，但是平均产值能耗也较高，为0.535吨标准煤/万元，高于全市平均水平0.221吨标准煤/万元。

石药、华药等制药企业，河北钢铁集团石家庄钢铁厂，以及多家热电公司等排污量较大的企业在市区的空间分布不尽合理，尽管新建厂区已经外迁至三环外，但是位于市区内的老厂区仍然没有停产，依然会加剧市区空气的污染。

4 治理对策

4.1 改变能源结构

石家庄近年来相继开展了低硫煤推广、分散燃煤锅炉拆除、小水泥厂拆除等工作。2012年，市区拆除燃煤锅炉468台，综合治理建材企业269家，关停取缔建材企业125家，淘汰水泥磨机190台等，有效的减少了烟尘、二氧化硫等污染物的排放量。

石家庄市区燃煤锅炉改为燃气锅炉的工程已经陆续开始实施，逐步采用天然气等清洁能源替代传统的煤炭。如果将冬季燃煤全部转换成天然气等清洁能源，燃煤污染就会明显减弱。除此之外，还应该充分利用地源热泵、风能、太阳能、生物能等新能源技术。

根据国家电网特高压发展规划，石家庄将成为特高压同步电网的重要通道。特高压建成后，石家庄电网每年可从特高压电网受电约200万千瓦，电量约100亿千瓦时；节约煤炭消费450万吨，减少二氧化碳排放870万吨、二氧化硫2.2万吨、氮氧化物2.3万吨，燃煤排放量可降低30%左右，大气污染等问题将得到极大缓解。

4.2 提高燃油品质，淘汰“黄标车”

2013年底，石家庄全市已经开始全面供应国IV标准汽油。国IV标准在国III标准基础上，含硫量减少2/3。与此同时，国IV标准汽油的苯含量、烯烃含量、锰含量等污染指标也进一步降低，这些都大大降低了由汽车尾气造成的污染。

此外，石家庄还加大对“黄标车”的淘汰力度，到2013年底淘汰“黄标车”9.8万辆，对改善大气质量有积极作用。

4.3 调整产业布局

加快产业结构调整，推动工业转型升级。通过严控高耗能、高排放行业新增产能、压缩过剩产能等手段，转变经济发展方式。

河北省已经正式实施《河北省大气污染防治行动计划实施方案》，大力推进位于城市主城区的钢铁、热电和制药等重污染企业搬迁、改造。加快实施钢铁、焦化、水泥和玻璃等落后产能的淘汰工作，到2014年底，淘汰水泥产能6100万吨，平板玻璃产能3600万箱。到2017年底，削减钢铁产能6000万吨，淘汰全部10万千瓦以下的燃煤发电机组。

5 结论

应对雾霾天气，解决空气污染，政府要进一步完善应急保障机制，大力查处违法排污行为，及时空气质量监测信息，并做好重污染天气的空气质量预报。空气质量的改善是一个逐步的过程，不仅仅要从政府、企业、社会做起，也应该从自我做起，人人为蓝天白云的城市共同努力。

参考文献

[1]中国气象局.地面气象观测规范.北京：气象出版社，2003.

[2]Zhang X Y， Wang Y Q， Lin W L， et al.Changes of atmospheric composition and optical properties over Beijing 2008 Olympic monitoring Campaign.BAMS， 2009， 1634-1651.

[3]Seinfeld J H.Atmospheric Chemistry and Physics of Air Pollution.Somerset， NJ： John Wiley and Sons， Inc，1986.

[4]Zhang X Y， Wang Y Q， Niu T， et al.Atmospheric aerosol compositions in China： Spatial/temporal variability， chemical signature， re-gional haze distribution and comparisons with global aerosols. Atmos Chem Phys，2012，11；26571-26615.

[5]苏福庆，任阵海，高庆先.北京及华北平原边界层大气中污染物的汇聚系统-边界层输送汇.环境科学研究，2004，17（1）：21-25.