大家一看到这样的照片，可能就明白这是什么了，没错，雾霾。每到秋冬季节，频繁而至的雾霾，让很多人喘不上来气，这种感觉，是生理上的，也是心理上的。而环保部近日发布的2017年1月份全国空气质量显示：京津冀区域13个城市PM2.5浓度同比上升43.8%。大家会产生这样的疑问：雾霾到底是什么，又是哪些原因导致了雾霾的产生?这几年治霾成效在哪里?最近，记者采访了多位相关领域的专家学者去寻找答案。
2016年到2017年的跨年雾霾给人印象深刻，那么这期间的卫星遥感图是什么样子呢?记者来到中国科学院遥感与数字地球研究所，从空中看地球是这个研究所的专长。通过卫星遥感图象，不仅可以看到雾霾分布和变化，科学家还可以计算出相应的PM2.5的数值，这个数值跟地面观测到的数值几乎一样。
从空中看是这样的，那么在地面看是什么样的呢?中科院大气物理研究所位于北京市的北三环附近，杨员是这里的科研助理，他每天都要到屋顶收集和放置采集PM2.5的膜。
杨员每天要采集两次这种膜，在跨年雾霾这几天，他采集的膜只有1月2日上午是白的，其它时间都是黑色的。这黑色的东西是什么呢?杨员告诉记者，这里边的东西，还要接下来分析才知道。
PM2.5是人眼看不到的东西，只有借助电子显微镜和科学实验仪器才能看清它的真面目。如果跟人的头发比，人的头发直径大概是50到70微米，PM2.5颗粒只有人的头发丝的二十分之一到三十分之一。那么，我们看不见的PM2.5到底是什么东西呢?
PM2.5指的是质量浓度，把它分解成化学成分，无非是七类。这七类主要成分是有机物、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、元素碳、氯盐、痕量元素等。那么这七类成分都是从哪里来的呢?
中科院大气物理研究所研究员王跃思说：“硫酸盐来自于燃煤，硝酸盐来自于燃煤跟机动车、工业等排放出的氮氧化物，铵盐是来自于农牧业，当然工业也有一部分铵盐，另外还有有机碳或者叫有机物，这是各行各业的排放。”
根据研究，PM2.5的来源非常复杂，可以分为一次来源与二次来源，也叫一次颗粒二次颗粒。一次来源又可分为人为的与自然的。人为污染源是指人类生活和生产活动形成的污染源，二次源是指各污染源排出的气态污染物，如二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物和氨等，经过复杂的大气化学反应而生成的二次细颗粒物。
曾经有人做过这样一个实验，测量家用机动车尾气排放中的PM2.5的数值，发现机动车尾气中的PM2.5的数值并不高。专家认为，这是正常现象，因为发动机排放的主要是气体，不是PM2.5颗粒。但是，发动机排放的气体，会在空气中形成PM2.5颗粒。
中科院“大气灰霾追因与控制”专项首席科学家贺泓介绍：“机动车所排放的污染物，大部分是气态污染物，比如说氮氧化物VOC，它在后期会产生二次颗粒物，氮氧化物会变成硝酸盐，VOC会变成二次有机颗粒物，同时，氮氧化物和VOC的存在，还会促进二氧化硫，从工业来的二氧化硫向硫酸盐的转化，所以机动车对呈霾的贡献，主要体现在二次颗粒物的贡献上。”
中科院从2012年9月开始启动了关于雾霾的追因与控制的专项研究，主要以京津冀、长三角、珠三角等城市群为核心，对这些典型区域雾霾形成的物理化学机制进行研究，为控制雾霾污染提供科学可行的技术和政策解决方案。
中科院生态环境研究中心副研究员刘永春做了一个实验，为记者演示了二次污染生成机制，也就是模拟排放的污染气体在大气里面的转化过程。
这次实验往烟雾箱里加了挥发性有机物和氮氧化物，这些都是机动车会排放的气体，过了两个小时，仪器显示烟雾箱里的颗粒物在增加。实验说明，原来的气态污染物，在大气里面通过转化，会生成大量的颗粒物，这实际上也是霾的形成途径之一。
另外一个实验中，一个管子里是颗粒物，另一个管子加入的是含二氧化硫的空气，当这两个管子里的东西混合在一起时，也能看到气态的二氧化硫向颗粒物转化，也就是说，在污染条件下，空气中已有的颗粒物会进一步加剧气态污染物向颗粒物转化，导致更多的颗粒物生成。
贺泓说：“京津冀是一个典型的复合污染格局。突出表现就是京津冀地区，你看我们京津冀地区，北京是后工业化的时代了，超大城市。它的主要污染，来自生活交通污染，它的代表性污染，比如说氮氧化物;天津是工业化后期，也是超大城市，但是它的这个典型的污染行业，比如说是石油化工所带来的典型的VOC污染;河北它是一个典型的工业化前期，或者叫中期，它是主要的重化工，散烧煤典型的污染是二氧化硫，还有农畜牧业氨的排放，造成了复合的大气污染。”
在多年的卫星观测图上就可以看到，京津冀及周边地区的颜色最重，从红色到黄色深浅不一，空气好的地区都是绿色和蓝色。红色代表PM2.5的年平均值(单位：微克/立方米)在120到150之间，黄色代表PM2.5的年平均值在90到120之间，绿色代表PM2.5的年平均值在60到90之间，蓝色代表PM2.5的年平均值在30到60之间。这是一组关于北京市的从1999年到2016年的卫星遥感观测图，颜色每年都有不同，2013年的颜色最红，但是这两年颜色却开始变绿了。
中科院遥感与数字地球研究所研究员顾行发表示：“从2013年采取大气行动计划以后，从年平均的角度来讲，可以明显看到主基调，由红变成了绿，变成了蓝，这个时候，是一个稳步下降过程，这是完全用卫星，把一年的数据平均下来得到的，它反映不是一天两天偶然的现象，反映的完完全全是一个综合情况。”
北京市2016年的PM2.5的平均值是每立方米73微克，无论是从地面观测数据上看，还是从卫星遥感观测结果上看，从2014年开始，这个区域的空气质量在逐年好转，但是，很多人却没有感受到有这样的改善。
“为什么我们感受不到呢?我们后来就分析为什么感觉不到，最后发现是一个季节变化的问题，是因为整个全年降低了，但是确实我们发现，细分析发现，冬季不仅还没有降低，甚至还有一点增加。”顾行发说。
也就是说，冬季污染的增加让人们感觉到雾霾越来越重，但是其他季节污染减少，导致年平均值降低了。数据显示，2015年4月份到9月份京津冀地区的PM2.5的平均数值已经接近长三角和珠三角地区，但是在两头，也就是冬季的数值要高出很多。那么为什么京津冀地区冬天的PM2.5的数值依然高居不下呢?
中国工程院院士、清华大学环境学院院长贺克斌解释：“核心内因是排放，重要外因是气象。为什么春夏秋三个季节感觉好像没有那么厉害，而冬季的时候浓度总是比较高，甚至于有的时候还出现像红色预警那样重的污染情况，我们冬季在中国的北方地区京津冀整个要采暖，由于采暖这个民生的刚需，又使它各种污染物的排放量平均增加了将近30%。”
冬季的状况没有好转除了排放的原因以外，还有一个重要的原因是气象条件发生了变化，越来越不利于污染物的扩散。如果把京津冀地区比做成一个房间，这个房间本来就不是南北通透的，只有一面有窗，而且随着全球气候变暖，冬季的风少了，不仅风少了，而且屋顶的层高也低了。中国气象局的探空分析发现，2013年的逆温层高度是1700米，2014年是2000米，2015年是1000米，2016年变成了500米。
中国气象科学研究院研究员，中国工程院院士徐祥德告诉记者：“由于逆温层产生上面是暖的，下面是冷的，空气的垂直扩散对流很弱，而且根本不可能突破这个逆温层，在这个情况下污染状况就压缩在逆温层之下，也就像房间越来越小了。到了2016年同样12月份，虽然我们减排，但是房间变小了，虽然我们烟少抽了，比方两根变成一根了，但是空间变小，房间变小，烟仍然起了很大的作用。”
去年入冬以来，京津冀地区就经历了多次重度污染。2月15日的全国空气质量预报图可以看到，京津冀地区又是处在一片中度到重度污染中。为什么京津冀地区会是这样一个状况呢?清华大学从1999年就是开始对PM2.5进行观测，拥有长期观测的数据。
中国工程院院士郝吉明说：“表明了京津冀地区及其周边是污染最严重的区域，这里有内因和外因，外因就是京津冀地方，有太行山脉和燕山山脉，它是一个弧状山脉，这个地方容易聚集污染物，这是外因，内因是这个地方排放的污染物的量，接近或者超过了大气容量，这个地方的社会活动，从活动水平来说，每平方公里比全国高2到3倍，甚至有些到4倍。”
据专家介绍，京津冀的钢铁产量占了全国40%至50% ，京津冀及周边地区消耗的煤每年超过了10亿吨，比美国全国消耗的煤的总量都要高。这些地方煤炭消费的量在快速增长，过去这里年人均消耗的煤不到1吨，现在平均下来每年每人消耗的煤大概3至4吨，再加上人口增加，机动车保有量迅速增加，北京市1000人有300辆汽车，也就是说每个家庭差不多一辆汽车，只有减少污染物的排放才能彻底改变京津冀严重污染的状况。
虽然气象条件的变化给治理雾霾带来了新的挑战，但我们要明白：排放是内因，气象是外因。我们很难改变地形和气象条件，但是可以通过改变生产方式、消费方式，来减少污染物的排放总量。目前，各地雾霾的成分和成因已经基本清楚了，那么，就该对症下药。那又该如何管控雾霾呢?在以后的节目里，我们将继续探讨。
