城市中雾霾的形成机理及其对策研究

[提要] 雾霾成为我国城市秋冬季中的常见现象，严重影响人们的生产生活，引起高度关注。本文陈述雾霾的本质、危害、国内外研究情况，再从社会经济、交通运输、能源结构以及其他因素方面分析雾霾产生的原因。研究发现，运输过程中的尾气、能源消费过程中的废气，以及自然气候条件等是产生雾霾的直接原因，而根本原因是社会经济，其作用体现在经济发展阶段和城市生产方式上。因而，在治理时除了提出具体措施，更要加快经济转型，改善能源消费结构，从根本上进行治理。

关键词：雾霾；社会经济；交通运输；能源结构

中图分类号：X5 文献标识码：A

收录日期：2014年12月17日

2013年1月，我国东部城区出现严重的雾霾天气，覆盖范围大，持续时间长并造成呼吸道疾病率上升、航班延误、高能耗企业关闭等问题，其影响不容小觑。党中央、国务院及相关部门对此高度重视。2012年，环境保护部将PM2.5纳入空气质量标准中，中国气象局也加强了对雾霾天气的监测预警工作。2013年1月，中央气象台将反映空气质量的PM2.5浓度列为预警的重要指标。2013年9月12日，国务院的《大气污染防治行动计划》提出整治目标。2013年10月16日，中国气象局京津冀环境气象预报预警中心成立。2013年10月22日，《北京市空气重污染应急预案（试行）》正式。到目前为止，雾霾现象看似有所好转，但其形式依旧很严峻，很多专家学者都研究过雾霾，但大家对此说法不一，分析研究的方面也不同，因此有必要对其进行深入研究和探讨。

一、雾霾的本质及危害

（一）雾霾的本质。雾霾，是雾和霾的统称。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。一般认为，空气湿度达90%以上为雾，未达90%为霾。雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是一种大气污染状态，PM2.5（英文全称为particulate matter），是大气中直径小于或等于2.5微米的固体或液体颗粒状物质，被认为是造成雾霾天气的“元凶”，下文的分析中以PM2.5为指标进行讨论。

（二）雾霾的危害。PM2.5颗粒随呼吸进入人体后会到达呼吸系统和心血管系统，从而造成伤害，包括对呼吸系统造成的刺激、影响肺功能、导致气管炎等疾病，以及对心血管系统造成的心律变化、诱发心脏病、加重心脏病等。病毒和细菌容易利用PM2.5，广泛传播呼吸道传染病。在欧盟国家中，PM2.5导致人们的平均寿命减少8.6个月。根据2013年1月份14个省所属的27家医院门/急诊公开数据统计，门/看病人数增加范围为10%～150%。

除此以外，颗粒物中1微米以下的微粒因为沉降速度慢，也别容易滞留在空气中，而且随着空气的环流污染物被带到其他的地方，造成更广范围的污染，雾霾不仅困扰着工业发达的大城市，也波及到其他原本环境状态良好的小城市。此外，雾霾笼罩在空气中致使能见度低，增加交通事故几率，并且具有腐蚀作用，由二氧化硫和氮氧化物化学转化生成的硫酸和硝酸微粒是形成酸雨的主要物质。酸雨会使土壤酸化，农作物减产，品质降低，破坏自然生态系统，对建筑、金属等破坏力也极强。

（三）国内外研究情况。文献综述：钟无涯、闫玮对城市经济发展与PM2.5关系进行探析，发现城市迫切需要改变当前的经济绩效考核方式，使城市和区域的发展能够将成本和收益、短期与未来以及居民和管理者的激励结合在一起，并以法律制度强化、固化。周涛、汝小龙认为要积极开展前沿科学PM2.5及PM10研究，制定严格达标规划，在京津冀地区开展大气污染联防联控，提高环境准入门槛，切实加强机动车污染防治等。周艳军通过研究认为，转变生产方式、优化产业结构、调整能源结构，完善全民低碳生活方式才是当前降低PM2.5的有益之路。郝新东、刘菲运用我国2001～2010年省区面板数据，考察了煤炭消费因素对PM2.5的影响，实证结果表明，我国煤炭消费量与PM2.5为正相关，而且是我国PM2.5污染的主要成因。要通过控制煤炭消费总量，提高煤炭利用效率，加强机动车污染防治、优化工业内部结构来治理雾霾。白洋、刘晓源则进行了雾霾成因的法律层面的思考，并提出预防为主、防治结合立法理念的指引下，落实政府环境责任等一系列措施。

在世界一些发达国家和地区，良好的空气质量得益于完备的大气环境监测网络和健全的大气环境信息公开制度。美国在1997年率先提出监测PM2.5标准。截至2013年底，在伦敦、纽约、洛杉矶、东京和墨西哥城等大城市，地方政府都会监测PM2.5数据，相关数据都会及时向民众公布。

二、雾霾的成因

目前，对造成雾霾的原因众说纷纭，直接来源主要有工业废气、汽车尾气，也就是与汽车数量和尾气排放标准、高排放类工厂数量和布局有关。继续深入探究则不难发现，当前经济水平、交通状况、能源结构等因素决定了污染程度和范围，下面依次展开论述。

（一）社会经济。通过分析前人研究，我们发现雾霾的产生与城市内车辆尾气排放、煤炭消费等密切相关，而车辆数的迅猛增长、居高不下的煤炭消费水平又是社会经济发展状况的直接反映。近30年来的迅猛发展和城镇化建设，我国经济水平大幅上升，GDP总值已跃居世界第二位，此外大城市数量增加，大量人才涌入城市，越来越多的交通需求激发更多居民购买小汽车，交通拥堵已成为城市通病。经济结构尚处在转型进程中，支柱产业仍旧依靠高能耗高污染的第二产业，无疑给环境带来很大压力。所以说，社会经济是雾霾产生的根本原因。

1、经济发展阶段与雾霾。雾霾现象，是特定经济发展阶段的必然结果。纵观历史，世界公害事件中，有5个（马斯河谷、伦敦烟雾、多诺拉、光化学、四明市）事件是工业废气、汽车尾气等引起雾霾而造成的。1952年的伦敦烟雾事件，就发生在正处于工业化中后期的伦敦，从经济发展阶段看，1952年的经济结构和人均GDP水平与目前的中国相似，都是工业化发展最快的时期，钢铁化工产业、火力发电、汽车都是经济增长的支柱产业，而且其主导性地位在相当长的时间内很难改变。

目前，我国仍处于快速的现代化进程之中，然而与发达国家的发展模式不同，我国的现代化进程是工业化、城市化、信息化和低碳化同时推进的发展模式，而发达国家是在时间上分阶段性推进的。在这种模式下，我国经济增长依靠强度极高的物质消耗，比较单位国土面积在单位时间内消耗蓄积资源的强度和污染物排放物强度时，发现比发达国家现阶段高得多。所以，在如此大的投入产出比情况下，现阶段我国发生PM2.5雾霾的频度和程度高于美国也是必然的。

2、城市生产方式对雾霾的影响。我国目前的经济结构与雾霾现象的产生有极大的联系，而广义的经济结构包含很多方面。为了便于分析，我们从生产方式角度做一探讨。国内PM2.5超标的城市，除少数如兰州、乌鲁木齐等因为气候地形等自然因素占较大成分外，绝大部分根源于其城市发展所依赖的生产方式。长期以来，我国经济发展的大部分贡献力量来自于劳动密集型的产业以及高能耗产业，但同时也耗费了巨大的环境成本，例如珠三角。巨大的环境成本反作用于整个社会，企业在获利的同时却没有承担起保护环境的社会责任。因此，我国近几十年来的飞速发展，其环境成本之巨大也是可想而知的。

3、区域经济发展不协调也导致了严重的空气污染问题。以北京为例，虽然作为重要生产原料的燃煤使用量逐年减少，2012年仅有1，500万吨，并且未来仍将继续下降，但同年北京周边省份的燃煤量却增至超过2亿多吨，重化工也已遍布周边各省，煤燃烧的污染现象依然困扰北京。经济发达地区主要是各大城市，污染最严重的也是大城市，为了改善重要城市的空气质量而把高污染企业迁到周边地区是治标不治本的措施，严重的污染依然存在，而且可能会危及到更多人的健康。

（二）交通运输。交通运输与社会经济是相辅相成的关系，把“交通运输”一项单独提出来讨论是因为交通运输昼夜不停，汽车尾气不断排向空气中给雾霾的形成做了贡献，贡献率高达50%。影响尾气排放空间、时间分布的因素有很多，比如路网结构、路面设计、机动车保有量、交通拥堵、汽车怠速等。

1、路网结构、线路设计、路面状态对雾霾的影响。城市中交通运输对雾霾的影响主要表现在汽车尾气，汽车在公路上行驶，所以路网形式、路网密度、路面设计等都会影响车辆尾气的分布和浓度。以北京市为例，由于北京市作为首都是全国的重要交通枢纽，承载不仅有市内交通，还有过境交通，使交通运量大、人员密集。而且北京路网结构呈典型的环形放射状，交通道路建设滞后，而且道路的增长速度低于车辆的增长速度，不可避免地使交通拥堵成为家常便饭，机动车尾气排放最严重的就是在车辆停停开开或车辆运行很慢时，小轿车20km/h的HC和CO2排放量比50km/h高出近50%。加上道路路面一般与地面水平，有些地方高出地面，立交桥使尾气立体地弥漫在环境中，而且道路两旁多为高大建筑物使空气流速减缓，汽车尾气难以扩散，从而造成严重污染。

2、机动车。机动车是尾气排放的直接来源，机动车保有量、实际运行机动车量、尾气排放标准影响着PM2.5问题。2013年机动车尾气排放在PM2.5构成中的比例已经超过50%，且仍在大幅增加，已成为形成PM2.5颗粒的重要“元凶”之一。另外，没有先进废气处理装置的柴油汽车也是颗粒物的来源。当前，柴油机不能完全满足欧Ⅲ以上的排放法规要求，废气处理技术比较滞后。耗能大，污染重，成为大气污染的一个污染源。据“2014年中国主要城市汽车保有量排名”统计数据表明，北京居汽车保有量之首，拥有汽车总量537.1万辆，其中私人汽车407.5万辆，到2012年末全市汽车保有量495.7万辆，仅2013年一年增加将近40万辆。

3、管理制度。对汽油质量的监察疏漏使得一些不达标汽油面向消费者，低质量燃油燃烧产生污染物增加PM2.5含量。驾驶人员的驾驶行为不规范容易造成交通事故，阻碍正常交通运行，车流速减缓，在一定程度上加重尾气污染。另外，公共交通还不完善，尤其是轨道交通，还不能满足便捷的乘坐或换乘需求，大量居民仍旧更倾向于驾驶小汽车出行。

（三）能源结构。从历史数据分析，我国煤炭消费维持在65%以上；石油消费总体趋势缓慢上升，但上升幅度不大，近年来都在25%上下浮动；天然气占比仍在2%左右波动，远远落后于发达国家；水电、核电及其他能源所占比重总体趋势缓慢上升。可见，我国能源消费依旧严重依赖煤炭，其燃烧直接对空气质量破坏，引发大规模的雾霾天气，而且雾霾冬天比夏天严重。最后，能源浪费情况比较严重。尽管中国的能源利用率在逐年提高，但受资金、技术、能源价格等因素的影响，能源利用效率仍比发达国家低十多个百分点，生产单位产品的能耗比发达国家高出50%～100%。能源结构的不合理，使我国不能尽快从雾霾的影响中脱离出来，说明要根治雾霾还有很长的路要走。

（四）其他原因。雾霾属于天气现象的一种，其产生受人为影响，也离不开自然因素，影响因素有气候类型、地形、城市布局、建筑类型等。如，兰州城市沿黄河带状分布，南北都是山，这样地形不利于污染物的扩散，北京则受城市布局、建筑类型影响较大，大面积的高楼林立使空气不便流通，亚热带季风气候降雨降雪并不很多，空气中的颗粒物没办法成为凝结核而随雨雪落到地面进入水圈循环。但是，我们观测到，一旦下大雨或者刮大风，北京的天空很快就湛蓝起来，丝毫不像曾受雾霾的严重干扰。还注意到，随着近几年三北防护林等防风沙工作越来越好，沙尘暴肆虐的情况有所好转，但雾霾也随之出现，二者的出现时间有无必然联系还需要进一步探究，可以肯定的是，阻止风刮过北京城也在一定程度上阻碍了风对空气的净化作用。

三、治理对策

（一）优化经济结构，加强区域经济协调发展。改善并逐渐摒弃高能源、高投入甚至高污染的生产方式，寻找使用清洁能源低污染的生产方式发展战略性新兴产业，优化产业结构，大幅减低高能耗、高污染排放产业和产品需求。对于产业结构和绩效的评价标准，必须充分重视环境代价，制定有利于可持续发展的环境成本指标，改善区域经济绩效的评判原则和体系，从而由政府以“看得见的手”对各城市发展进行科学、客观的监督和评价。这里强调区域经济协调发展，并不是单个城市就可以完成可持续发展的任务，而是需要区域协同发展，共同促成产业结构转型，淘汰高能耗、高污染、低效率的产业，从而走向更现代化的发展。

（二）交通运输

1、改善路网结构、路面设计，适当提高公路密度。针对城市路网结构特点，适当提高公路密度而非增加宽度可改善交通拥堵状况，也符合北京市城市规划局道路建设的规划方向。可以借鉴路面低于道路两侧的方法来减少污染物扩散到道路周围，便于集中治理。因此，加强道路基础设施建设，提高交通效率，从而减少污染，是实现社会经济持续发展缓解雾霾现象的重要举措。

2、切实加强机动车污染防治，控制汽车保有量。根据城市发展规划，合理控制机动车保有量，城市中要严格限制机动车保有量。通过鼓励绿色出行、增加使用成本等措施，降低机动车使用强度；实施公交优先战略，提高公共交通出行比例，加强步行、自行车交通系统建设。

3、加强制度管理。加快推进车用燃油品质与机动车排放标准实施进度同步，提升车同燃油清洁化水平；加强机动车环保监管能力建设，强化在车用环保检验机构监管，全面提高机动车排放标准的控制。

（三）改善能源结构。一是节约能源资源，提高能源效率，走集约式经济发展道路；二是加大能源勘探投入，建立必要的战略储备。积极发展先进核能及清洁能源，以缓解能源供需矛盾。减轻环境污染；三是价格机制是市场机制的核心，要善于协调不同集团的利益需求，给予市场和消费者承受能力方面充分的考虑，进一步深化煤炭价格改革。

四、总结

PM2.5指数从一个方面反映雾霾的严重程度，要根治雾霾就要找各种因素对它的影响程度，再对症下药。结合前人研究结果，以及通过对现有数据的分析，我们发现造成雾霾的根本原因是社会经济，当前阶段工业对国民经济贡献最大，而这些工业中大部分为高能耗、高排放的企业，工厂建在城市中或城市周围，其产生的废气造成PM2.5指数上升，不仅如此，大城市中由于道路基础设施的布置不合理、交通组织不得力、公共交通欠发达等因素使得机动车尾气也极大地增加了PM2.5的破坏力，进而促成雾霾的形成。目前，我国的能源消费结构依旧以煤炭为主，而且短时间内很难改变，若想要治理雾霾，要从根本原因开始治理。平衡经济发展与环境保护、协调生产效率与能源安全、结合环境成本核算经济效益，是当前经济发展尤其是城市产业结构转型的重要问题。这项任务无疑是复杂而艰巨的，但是在技术和观念都不断改善的条件下，相信雾霾会尽快离我们远去。

主要参考文献：

[1]周艳军.PM2.5的污染危害及预防对策[J].产业与科技论坛，2013.12.11.

[2]李斌莲，管峰，蒋建华等.浅析中国PM2.5现状及防控措施[J].能源与节能，2012.6.

[3]钟无涯，颜玮.城市经济发展与PM2.5关系探析[J].城市观察，2013.1.