河北治霾随记（8）霾重不要赖邻居

自2013年中国开始全国性的大规模治理大气污染行动以来，有个问题一直在一些地方进行着激烈的讨论，就是地区间相互之间大气污染的影响到底有多大。其中，关于河北省的大气污染对北京的影响有多大，是争论得最激烈的。

这就需要研究大气污染物的扩散规律。大气污染物主要是燃烧化石能源排放的。所排放的污染物主要是颗粒物——特别是PM2.5（直径小于2.5微米的颗粒物）、二氧化硫、氮氧化物和重金属。如果在燃烧的物质中有氯元素，还会产生二噁英——所以垃圾焚烧厂要对烟气进行去除二噁英的处理。这些污染物都是要随风飘荡很长时间的，不会很快降落。

PM2.5等污染物扩散后，浓度将大幅降低。一个地区大气的PM2.5浓度即便达到爆表水平，稀释20倍以后，空气质量就是优了。

从污染物扩散的条件看，有两种扩散模式，第一种是高空扩散，即烟囱高达上百米甚至几百米，或者将烟气的温度提高（甚至两者兼备），这两种办法都使带着污染物的烟气上升到很高的高度，随着远比低空风速高的高空风向很远的地方扩散。这种排放可以把污染物扩散得很远。德国的鲁尔工业区在上世界六七十年代治霾时，就采取了这种方法，把污染物扩散到很远的地方。第二种是低空扩散，最典型的就是机动车，把排放点附近的空气搞得很脏，特别是在没有风的时候。

从气象条件来看，污染物的扩散靠空气流动，即风。空气流动有两个方向。一个是横向，就是我们所说的刮风的那种流动，这个大家都比较熟悉。另一个是纵向的流动，这个很多人就不熟悉了。其原理是，地面接受到太阳的辐射热后，温度升高，加热了靠近地面的空气，于是这些靠近地面的热空气就会上升，而高空的冷空气就会下降来补充，这样靠近地面的热空气上升时就把低空的污染物带到高空扩散了。所谓的逆温天气，就是在横向风力很弱的情况下，由于大雾或者阴天造成地面接受的辐射热少或者高空中来了较暖和的空气，使得靠近地面的空气的温度比高空低，于是，排放到低空中的污染物就会聚集，造成接近地面的空气被严重污染。

非常有意思的是，恰恰是在大气严重污染的天气——空气的横向和纵向流动都很差的逆温天气，其它地区的污染物从高空飘不下来，从低空也刮不过来。因此，在重污染的天气，基本上都是本地区的污染源污染自己。而地区间污染影响大的时候，反而是在污染不太严重的时候，污染物或者被风横向刮过来，或者通过纵向的空气交换，从天上下来。

我们再看一看实际的例子。首先我们看一看德国的例子。下面是德国2014年PM2.5的年均浓度地图。

从图上我们可以看到：右边红圈标注的这块儿地区是德国首都柏林及周边地区，可以看出柏林西侧，出了柏林对空气的质量就没有显著的影响了，原因是柏林的上风向是西向。但尽管东部是柏林的下风向，出了柏林不到30公里，也没有显著的影响了。北向和南向的影响范围大了点儿，因为这里是勃兰登堡州的人口稠密区。尽管如此，出了柏林50公里，也没有显著的影响了。

左边红圈标注的那块儿地区是鲁尔工业区，可以看出，空气质量已经很不错了，整个地区的PM2.5年均浓度低于20微克/立方米。从地图上看，几乎出了鲁尔工业区不到20公里，鲁尔区的污染物就没有显著的影响了。

德国的案例告诉我们，空气污染，超过几十公里，影响就不大了。

我们再看看中国的情况。我们就举争议最多的北京和河北的例子吧！

先说具体的例子，第一个是2015年12月1日。这一天可能是自有大气PM2.5浓度监测并向公众公布数据以来北京市PM2.5浓度最高的一天，市区内能见距离只有100米左右。

当天在北京的很多人，至今仍对那一天恐怖的天空心有余悸。

当时公布的大气中PM2.5的浓度如下面的直方图所示（数据来自于天气通手机网站）：

显然北京大气中的PM2.5比邻近地区高得多。

再说一个时间很近的例子，2017年2月4日上午10点大气中PM2.5的浓度（数据来自于天气通手机网站）：

北京大气中PM2.5的浓度比周边所有地区都明显地高。

我举这两个例子，不是想说明北京的污染物排放量比河北大，因此北京污染了河北。我和河北人都没有这个胆量。

我的观点是，在严重雾霾天，大气的污染源主要来自于本地。而雾霾的严重程度，是本地的污染物排放量和气象条件的综合作用所致。

我们再看一看PM2.5年均浓度的变化趋势。

北京四周被河北省的四个城市包围。

我们就看一看北京与周边河北四个城市的PM2.5年均浓度（微克/立方米）：

我们可以看到，2013年，四个城市的PM2.5年均浓度的平均值不仅一直低于北京，而且差距越拉越大：2013年，四个城市的PM2.5年均浓度比北京低6微克/立方米；到了2016年，这个差距拉大为16微克/立方米。

其中，张家口是北京的主风向，即北京的上风向。张家口的空气质量是四个城市中最好的，PM2.5年均浓度从来没有达到北京的一半。因为张家口是北京的主风向，所以，一刮西北风或者北风，北京的空气就好。从这个意义上说，是河北给北京供应了清洁的空气。

承德是北京的次要风向，其空气质量也明显优于北京，PM2.5年均浓度从来没有达到北京的三分之二。也给北京的空气质量做了正贡献。

廊坊是在南部地区对北京空气质量影响最大的地区。不过由于主风向是北风或者西北风，所以在大多数情况下，是北京的空气向廊坊流动，即河北省张家口的比较清洁的空气，经北京市污染后，流向廊坊，是北京污染了河北。当然，在少数的情况下，会刮南风，于是很多北京人会说，是廊坊污染了北京。有意思的是，在前几年，廊坊市的空气质量比北京差，这么说听起来还有点儿道理。但是廊坊市的空气质量这几年改善的速度比北京快，在2013年PM2.5的年均浓度还比北京高14微克/立方米，到2015年仅比北京高5微克/立方米，2016年，居然比北京还要低8微克/立方米。从一年的时间尺度讲，说一个PM2.5年均浓度低的地区污染PM2.5年均浓度比它高的地区，听起来多少有点儿滑稽。

北京周边河北四市中的保定，在平原地区与北京接壤的边界很短，而山区部分对北京的影响基本是正贡献，因此保定的大气质量在四个城市中对北京的影响最小。

总结一下。

除了静风的天气（此时主要是各个地区自己污染自己），北京大部分时间接收河北张家口地区的清洁空气，而后加点儿污染物送给廊坊，这时没人说什么；

一小部分时间，则接收了廊坊质量比张家口来的要差的空气，而后再加上点儿污染物送给张家口，但这时有人说，河北污染了北京。

反过来，我们再看一看所谓河北污染北京的最大嫌疑者廊坊市的情况。

下图是廊坊市与周边的北京、天津及河北其他两个城市的PM2.5年均浓度比较（微克/立方米）：

显然廊坊的周边环境比北京差得多了。2013年，廊坊市周边四市的PM2.5年均浓度的平均值是102微克/立方米，而北京周边四市的PM2.5年均浓度的平均值是84微克/立方米；2016年，廊坊市周边四市的PM2.5年均浓度的平均值是76微克/立方米，而且四个城市都比廊坊要高，而北京周边四市的2016年PM2.5年均浓度的平均值是57微克/立方米。显然，廊坊的周边环境比北京差得多，特别是，廊坊的主风向是北京，是个年平均空气质量比廊坊还要差的地区。尽管如此，虽然以前廊坊空气质量一直比北京差，但这个差距一直在缩小，2016年居然不仅比北京还低，而且比周边四个城市都要低。

综上所述，无论德国的案例，还是廊坊的案例，都说明了，霾重，赖不了邻居！

前不久，在互联网上流行一段视频，霾如何从南部入侵北京。说实话，我毫不怀疑这段视频的真实性。问题是，入侵北京的霾，这是谁造出来的？

清华大学的何继江博士是个有心人，他记录了那几天（2016年12月29日至2017年1月1日）北京的空气质量变化分时图：

从图上看，北京头两天的空气质量变化得很有规律：每天早上PM2.5降到最低点，而后逐渐地上升，下午16点左右开始，迅速上升——这就是广为传播的视频录像上显示北京南部脏空气进京的时候，到晚上12点左右达到最高点，而后快速下降，早上8点左右又降到最低点。显然，PM2.5以这么快的速度上升或者下降肯定不是本地的污染所为。

我试着粗略解释这个现象吧：

午夜，北京北面清洁的山风下山，冷空气重，于是下降到地面附近并且扩散，于是地面的空气质量迅速改善；原来的脏空气则被推向上并向南面；

由于山风量有限，所以，到了白天，进入到静风天气，污染物排放到空气中，进而空气中的污染物逐渐增加；

由于空气质量较好，所以大量的太阳光辐射到地面上，地面的温度迅速提高；同时，由于北京南部的空气污染较严重——山风太少，仅仅把北京含有大量颗粒物的脏空气推到了北京南部；

由于颗粒物的阻碍，北京南面地面附近空气的温度上升较慢；

到了下午，北京地面附近的空气被加热，上升到高空；北京南面的空气则较冷，补充到北京地面空气上升留下的空间，于是，大家就看到北京南面的脏空气进京了。

可惜，大家只看到了白天脏空气从南面进京，没看见夜里北面的清洁空气进京，把北京的脏空气顶到了南面。而到下午，从南面进京的脏空气，说不定很大一部分就是夜间北京输出去的。

综上所述，地区间的大气污染影响比起本地污染的影响小得多。

其实，霾重赖邻居，很多情况下是想推卸自己地区治霾的责任。有一些地方，在治理大气污染的措施上懒得动脑筋想办法，去解决污染源；而是想方设法把污染问题变成似乎谁也解决不了的难题：

一赖小汽车污染，你禁不了小汽车吧？

二赖风道受到高楼阻碍，你不能把那么多的高楼炸了吧？

三赖周边地区的输入型污染，我管不了周边地区吧？

总之，把污染根源归于谁也解决不了的因素，就可以逃避自己的责任。遗憾的是，不是在治霾上下工夫，而是怨天怨地怨邻居。

（本文经授权转载自微信公众号“何继江”，略有删改）