雾霾追因：各方科研数据打架

　　雾霾追因

　　科研数据“打架”，凸显PM2.5源解析的复杂，而技术上的诸多不确定性，加大了各地面临源解析常态化战略的推进难度，更易使谣言滋生

　　岁末年初，雾霾来源再起纷争。

　　中国科学院(下称中科院)的一个课题组抛出“机动车排放对北京PM2.5的贡献率不足4%”等一组数据，引起强烈质疑。与此同时，两篇声称“核雾染”肆虐中国的文章，将核辐射与大气污染建立关联，通过微博、微信等广泛传播。

　　2014年1月2日，中科院紧急召开新闻通气会，称该院“大气灰霾追因与控制”专项组召集专家探讨，得出一致结论为“4%这一数字被严重低估”。当天，北京市环保局副局长方力也回应称，4%的数据不准确。

　　引发争论的研究数据，为中科院大气物理所研究员张仁健课题组研究结论，已刊发在国际期刊《大气化学与物理学》(Atmospheric Chemistry and Physics)上。

　　该组数据为，北京PM2.5的六个重要来源的贡献率是：二次无机气溶胶26%、工业污染25%、燃煤18%、土壤尘15%、生物质燃烧12%、汽车尾气与垃圾焚烧4%。

　　而北京市环保局在2012年公布的数据是，机动车贡献率高达22.2%。2014年1月2日，“北京2013年空气质量发布会”又公布，截至目前此数据又略有增加。

　　《财经》记者采访多位专家获知，张仁健课题组采样数据具有准确性，但采集样本的时间未有严格的完整观察期；又在统计分类方法上有误，且未与污染源清单等其他方法做精确比对，因而导致最终结果误差较大。

　　而一位自称“物理博士”的撰文者“马可安”，则分别于2013年11月、12月在腾讯微博上发布了两篇文章，称华北雾霾与内蒙古伴有铀类放射性元素的煤炭利用，以及内蒙古大营地区新发现的大型铀矿资源有关。据“马可安”称，首篇文章在阅读数近50万人次后被删除，于是，他赶写了第二篇。

　　接受《财经》记者采访的多位国内大气物理专家、核安全专家均表示，这两篇文章将核环境问题与大气污染相关联，是“误导公众，说外行话”。“马可安”亦承认，环境放射性污染和雾霾是两个范畴，但将其互相关联后，能引起公众关注环境放射性污染。

　　结论分歧

　　在专家眼里，张仁健课题组的科研结果仅可作为一种参考。张仁健课题组在北京城区内选取2009年4月、7月、10月及2010年1月，4个月共计121天的PM2.5分析样本，解析不同季节北京PM2.5贡献源。

　　“为保证结果的准确性，原则上，应有至少一年以上的完整监测期，以获取更充分的化学组成样本，而且选择的监测点也要合适。”环保部环境监测司副司长朱建平告诉《财经》记者。

　　在这项研究中，“机动车贡献率太低”的重要原因，是没有对PM2.5的二次组分进行来源分析，也就是未包含机动车排放的气体污染物形成二次颗粒物来源的贡献。

　　污染源直接向大气中排放的颗粒物是PM2.5的一次来源，气态污染物在大气中发生复杂反应后再次生成的颗粒物，为PM2.5的二次来源。复旦大学大气化学研究中心主任庄国顺表示，在污染物来源解析时，二次无机气溶胶不单独作为一个污染源，必须对其进一步细分，才能得出最终结论。

　　张仁健的研究中，4%仅是指机动车尾气直接排放大气中的粒值，缺乏对贡献率最高的二次无机气溶胶进一步细分，因而造成结论的巨大差异。

　　二次无机气溶胶，是一次排放的污染物在大气中发生化学变化后，形成的二次污染无机颗粒物，主要包括硫酸盐、硝酸盐及铵盐等。科学界已有结论为，机动车排放占据了二次无机气溶胶构成的一半以上。

　　“上述科研结论的主要问题，是把一个主要污染源变成了可以忽略的比率，也大大超出国内众多科研组得出的数据变化范围，缺乏严谨与科学性。”庄国顺说。

　　庄国顺及中科院大气物理所研究员王跃思的课题组，曾对北京PM2.5源解析时，得出的机动车贡献率通常在20%－30%范围内，最高时约占50%。

　　被诟病的结论“硬伤”还有，机动车排放贡献通常有三类因子：氮氧化物(在大气中形成了硝酸盐)、不完全燃烧产生的黑炭，以及有机烃类。而此项研究将“包括金属元素在内的多个因子在分类时互相搞混了，一些本属于工业排放的因子变成了机动车贡献，而机动车排放贡献的三类因子还没有全部囊括，并且，仅分析了汽车排放的硝酸根因子，对于其他的重要因子并没有考虑在内就得出了贡献率的结论”。庄国顺说。

　　另外，初步的研究结论还应与源清单等多项数据进行比对，如果互相吻合，才可认定结论的科学性并对外公布。北京目前有500多万辆汽车，每年消耗的汽油、柴油分别约为400万吨、200万吨，油品燃烧后低空排放。方力称，从这些源清单数据上，可明显判断机动车不可能只有4%贡献率。

　　就上述质疑内容，《财经》记者联系到张仁健，他表示对此事不做回应。

　　“核雾染”真相

　　PM2.5源解析还有很长的路要走，在科研尚不确定时，关于雾霾的杂音借机滋生。网上流传的“马可安”撰写的两篇文章，就被核安全、大气科学两个领域的专家们称为无稽之谈，所述原理有悖于科学常识，也缺乏科研及数据支持。

　　该文称，终日不散的雾霾，可能含有放射性铀粉尘，华北的PM2.5的组成成分中，与内蒙古伴有铀类放射性元素的煤炭利用有关，也涉及内蒙古大营地区新发现的大型铀矿。

　　对此，多位专家均表示，煤炭中伴有放射性物质的现象，在新疆、内蒙古等地确实存在。但这些伴有放射性物质的煤炭在开采利用后，很难进入高空长时期飘浮，更很难经过大范围、长距离的迁徙与扩散。从科学原理上，这些元素无法与雾霾出现联系在一起，即便它们进入大气中，也会很快沉降到地面。

　　铀系中的氡-222就是例证之一。它的原子量比铅还要大，在正常情况下是气态，发射α粒子。它在空气中的浓度随离地面高度的增加，明显降低，这也正是地面空气中氡的浓度，室外比室内低、室内比地下室低，而矿井中最高的原因。

　　“同样道理，铀系中的U-238、锕系中的U-235和钍系中的Tu-232的原子量比氡-222更大，在正常条件下都是固体，它们的细小颗粒怎么可能长时间飘浮在空气中？”中国疾控中心辐射防护与核安全医学所原所长王作元说，况且，燃烧过程是一个化学过程，而不是核反应即核裂变过程，不会产生新的大量放射性核素，从而造成大范围放射性污染。

　　在原文中，作者提出问题解决方案为“必须马上悬崖勒马，严厉规范内蒙古的煤炭生产，保护铀矿资源，严格清洗煤炭，不使煤炭携带放射性铀污染环境”。这种表述引起专家们对其专业背景的质疑。

　　“如果是煤铀共生矿，如何清洗才是‘严格清洗煤炭’？清洗后就能不使铀污染环境了吗？”王作元在查阅全文后认为，作者缺乏该领域的基本常识，在推理逻辑上也缺乏严格论证和数据支持。

　　撰文者在接受《财经》记者书面采访时表示，他的学术观点确实还需要更多数据支持，“马可安”是其笔名，他自称是一名海外业余学者，不愿透露其学术背景，仅称“我现在从事的不是科研职业，也并非地质专家、环境科学家、放射医学专家和物理学专家”，这两篇文章是在自己已知的事实基础上逻辑推理而成。

　　他承认，环境放射性污染和雾霾是两个范畴，“但之所以将其互相联系，是因为专家们对持续雾霾没有合理的、令人信服的解释，因此放射性污染可提供一个合理解释。”另外，雾霾大家看得见，比较重视，因此关联后会引起公众关注环境放射性污染。

　　实际上，国内已有《放射性污染源普查监测技术规定》《辐射环境监测技术规范》等技术规章，各省环保部门均设有辐射环境监督站，大气领域也在国内设有多个气溶胶化学观测点。

　　在华北、东北地区，尤其是内蒙古等地的监测中，尚未发现有两篇网文所提及的放射性元素异常进入大气形成持续雾霾的情况。

　　“在大气的形成机理上，也可以证实两篇文章纯属谣言。”庄国顺表示，现有科研已明确解释了持续雾霾，只要大气中满足了颗粒物浓度，又遇到相对湿度以及静稳天气就可以形成。而近几年之所以雾霾持续时间更长，是相比以往大气中的粒子有所不同，人为性污染的粒子较多，其吸湿性更强，在满足了特定气象条件下会迅速膨胀，造成雾霾持续，且不易驱散。

　　源解析大考

　　多位专家认为，各污染源的贡献率究竟是多少，过分追求数值的精确性并非必要。

　　源解析的真正意义在于，为大气污染防治提供决策参考，科研的重心应是找准污染源的贡献范围，确定主要污染源及其特性。

　　在源解析技术上，张仁健课题组选择了正交矩阵因子分解模型法(PMF)。虽然这种方法在国内外被普遍应用，但存在着两个技术难点：建立不同地区排放源化学成分谱库的工作量大，且技术难度高；有些污染源的化学成分谱接近，产生共线性问题，影响结果的准确性。

　　“采取PMF得出的解释会有很多个，需要科学家去辨别真伪，与其他方法进行比对来验证结论。”王跃思表示，这种方法对样本数量有较高要求，如样本量不够，得出的结果偏差会较大。

　　科研机构还普遍应用源清单法、源模型法(也称扩散模式法)等，但这些技术路径均有利弊。北京大学环境模拟与污染控制国家重点实验室主任胡敏介绍，源清单法容易操作，但由于源清单的不完整性及排放因子的可适用性，结论易有较大误差；源模型法可以直接建立模型，根据源排放量模拟污染物的扩散、迁移及化学转化过程，估算各源的贡献，但缺点在于，一些人为无组织排放源、天然源和二次细粒子源的参数难以确定。

　　这些技术方法全部被囊括于2013年8月环保部颁发的《大气颗粒物来源解析技术指南(试行)》(下称《指南》)，旨在指导各地的大气源解析研究。国家环境保护城市环境颗粒物污染防治重点实验室主任冯银厂参与了《指南》编制工作，他认为，“每个城市选择技术时，要根据自身情况，最好是几种方法并用。”

　　由于各污染源为动态的，不同时间的大气中粒子分布浓度不同，会造成采样数据的差异，而采样时机、采样地点，以及科学家的解读方式也大相径庭。因而，很难得出精确、不变的污染源贡献比率。

　　然而，由于雾霾大范围侵袭，各个城市都要解析清楚雾霾源，以此来制定除霾行动。全国城市的大气源解析已有时间表安排。

　　朱建平称，至2014年6月底前，北京、天津、石家庄要完成污染源解析的初步结果；到2014年底，京津冀、珠三角、长三角区域都要完成源解析的初步工作；省会城市及重点城市也将逐步拿出结果。

　　北京最早启动，仍难逃贡献率数据“打架”问题，其他城市面临的将是更严峻的现实压力。“虽然各地源解析有《指南》可遵循，但因为技术的复杂性，地方环保部门很难单独完成，目前必须委托国内科研机构的力量支持。”冯银厂称。

　　《指南》颁布后，环保部已向各地部门明确要求，将实现源解析工作的常态化，并逐步将其纳入到环境管理日常工作中。

　　然而，科研机构的源解析耗时较长，通常至少要一年以上才能出结果，这与国家确定的常态化战略还有差距。

　　本刊记者凌馨、实习生张誉馨对此文亦有贡献