细颗粒物污染控制的挑战及展望

大气污染治理是攻坚战，也是持久战。

我国经济结构偏重、能源结构依赖以煤为主的化石燃料单位面积人类活动强度和污染排放强度也更高，以京津冀及周边地区为例，该区域国土面积占全国7.2%，却消耗了全国33%的煤炭，主要大气污染物排放量占全国排放总量30%左右，单位国土面积排放强度是全国平均水平4倍左右。

调整产业结构、能源结构涉及社会生活方方面面，需要较长过程，大气污染治理不可能一蹴而就。

目前，对形成我国细颗粒物（PM2.5）污染的主要污染源和关键污染物，在宏观层面上的科学共识已基本清晰，为全面推动PM2.5污染防治提供了支撑。

“大气十条”实施以来，以工业污染、燃煤污染、机动车污染和扬尘污染等为核心，治理污染的各项重点工程和措施进展顺利，全国各个城市PM2.5浓度呈下降态势，但重污染天气尚未得到有效遏制。

一、细颗粒物污 染控制面临的挑战

我国一次细颗粒物和主要前体物排放量仍居高难下，目前仅SO2和NOx被纳入国家总量控制目标，VOCs和NH3排放尚未有效控制。

部分PM2.5污染严重的地区尚未得到应有的重视，除京津冀、长三角、珠三角等重点地区外，全国其他地区以PM10（而不是PM2.5）作为考核指标，与当前大气PM2.5污染的严峻形势不相适应。

我国重点区域单位面积煤炭消费强度高，且散烧煤比例高，发达国家控制大气污染的经验难以复制。

我国煤炭消费占一次能源消费总量的2/3，京津冀、长三角、珠三角等区城单位国土面积煤炭消费强度超过1720吨每平方千米。

小型锅炉和炉灶散烧的煤炭总量高，这些锅炉平均燃烧效率低，污染物排放系数高。

即使我国的煤炭污染治理水平达到发达国家水平，仍难以满足我国大气环境达标要求。

机动车保有量高速增长、高频使用和高度聚集，给能源安全和空气质量带来严重挑战。

过去20年我国机动车保有量经历了高速增长，预计今后10年内我国将成为世界上汽车保有量最大的国家。我国私家车使用频率高，年均行驶里程是日本的2倍，比欧洲高出50%。机动车排放高度聚集在我国东部地区，2012 年该地区单位面积机动车排放强度是欧美的5~6倍。

非道路移动源排放标准和油品质量控制和监管缺位，远远滞后于道路机动车控制进程。此外，控制重点集中于标准升级和行政手段，交通调控和基于市场的经济调控薄弱。

农业源氨排放对PM2.5污染的影响尚未被足够重视，以保护大气环境为的的减少农业源复指敲措施在我国基本上是空白。

我国农业含氨化肥使用和牲畜养殖的大气NH3排放高达90万吨每年，是二次颗粒物的重要来源。如果NH3排放控制滞后，SO3和NOx减排的效益不能充分体现，特别是在重污染时段。

我国已经初步建成了大气PM2.5监测络，常规监测主要是PM2.5的质最浓度，对于PM2.5的化学组成、来源解斤、健康效应等方面的监测还有欠缺，难以全面反映PM2.5的污染特征和支撑PM2.5污染防治工作。

二、细颗粒物环境管理展望

加强生态文明建设，共建美丽中国，需彻底摒弃经济发展第一的观念，从单纯追求国民生产总值增长速度转到环境保护优化经济发展，注重产业个局和优化升级，加快能源结构调整，保障环境民生；在城市建设与产业发展中，要正确处理好经济发展与节约资源和保护环境的关系，把环境容量和资源承载力作为约束条件。

在环境管理方面：

（1）科学统筹规划，明确PM2.5污染防治的分阶段目标；完善联防联控机制，将京津冀、长三角、晋鲁豫陕鄂等作为一个整体考虑。

（2）推动能源生产和消费革命，实施煤炭清洁、高效、集中和可持续利用战略，构建低碳低排产业体系，实现空气质量和气候变化的协同效益。

（3）重塑节能减排、安全快捷的公共交通体系，扭转私家车出行为主的发展思路；构建“车-油-路”一体化的排放控制体系，强化全生命周期的排放控制和监管。

（4）推进农业生产方式和农村能源变革，大力推广智能种养体化，有效减少农业NH3排放、林业VOCs排放及秸秆焚烧污染物排放，提升林木吸附、吸收PM2.5及其前提污染物的能力。

（5）加强PM2.5监测质量管理，补充建设大气PM2.5化学成分监测站，构建国家大气污染物排放清单和污染源实时监控系统，推进监测数据信息公开和共享，充分发挥监测数据的先行和引导作用。

三、细颗粒物科学研究展望

未来关于细颗粒物的研究发展态势，主要包括：所针对的粒径从大到小①（甚至是纳米级），化学成分从有机到无机，环境效应从理化效应到生物毒性；相应的，观测技术和手段将呈现出从单到多样联合运用的转变，模拟研究将呈现从物理模拟到数值模拟（从气溶胶与大气化学模式到地球系统模式，包括地表植被模式、陆地和海洋生物化学模式及气候模式)，并将局地空气质量、区域气象和全球气候相关联：

①据2017年11 月有关报道，中国环境监测总站正式启动PM1试点比对监测工作。PM1，也被称为亚微米级颗粒物或超细颗粒物，指空气动力学等效直径在1微米以下的大气气溶胶。研究表明，一般PM2.5质量占PM10的一半以上，而PM1质量占了PM2.5的70%以上。PM1与人体健康风险关系分密切，已有的研究认为，PM10可以进入鼻腔，PM2.5可进人肺部，而PM1则可深达肺泡并沉积，进而进入血液循环，可能导致与心肺功能障碍有关的疾病。由于研究结果的局限性，目前国际上尚未制定PM1的健康风险标准，美国、欧盟等的空气质量标准中尚未规定PM1的浓度限值。

（1）在观测方面，由单一向多样发展，实现基于星载、机载和地基的天空地体化观测，构建大气污染源排放综合监测、大气复合污染及其前体物立体观测、以及大气环境监测质量控制等大气污染监测技术体系，研发典型行业关键污染物（超细颗粒物、VOCs、NH3和Hg等）源排放在线监测技术，突破大气自由基、大气新粒子化学成分和大气有机物（全组分）测量技术等，为研究形成、演变和区域输送规律,开展准确预报提供技术手段。

（2）在复合污染形成机制方面，加强大气化学模拟舱（烟雾箱）的研究和数值模拟的紧密结合， 通过模拟各类大气化学过程为数值模拟完善化学模块；开展动态高时空分辨率大气污染源排放清单编制技术研究，建立非电行业、柴油机、农业和农村面源的动态高时空分辨率排放清单，摸清区域的工业污染、清洁能源、交通排放、农业氨排放现状；开展PM2.5化学组分图谱与不同地区、不同时段PM2.5精细化来源解析，形成大气重污染来源成因的科学结论。

（3）在健康效应和生物毒性方面，针对PM2.5（及不同成分和来源）从功能异常深入到蛋白组、代谢组、表观遗传和基因组等微结构的改变，从对心肺系统的影响到对生殖发育、神经行为等多系统的影响，全面阐释大气污染对我国人群的健康危害及其作用通路，适时开展我国前瞻性队列研究，为制（修）订环境空气质量标准和开展健康风险评估提供本土科学依据；注重粒径更小的颗粒物尤其是纳来颗粒物及其健康影响研究；在大气颗粒物的环境效应方面，注重复杂源排放和高浓度颗粒物背景下的区域灰霾、气候效应和生物毒性研究。

（4）从治理技术研究看，加强污染源多污染物全过程深度减排技术的创新研发，实现高效率低成本污染物净化技术等薄弱环节技术难题的突破，提高多污染物脱除效率和副产品资源化利用水平。工业源大气污染治理技术方面，开展细颗粒物、硫氧化物、氮氧化物、汞等重金属、挥发性有机物（VOCs）等污染物高效脱除与协同控制研究。移动源大气污染治理技术方面，重点突破机动车（包括柴油车、汽油车、摩托车和替代燃料车等）尾气高效后处理关键技术与装备，加快开展船舶与非道路机械大气污染物高效控制技术的研发。针对面源污染源多元化的排放特征，重点突破居民燃煤和城市扬尘控制、氨排放控制等关键技术与成套装备；针对治理室内与密闭空间空气污染、消除健康风险的需求，重点突破室内亚微米颗粒（PM1）、半挥发性有机物（SVOCs）、二次污染物净化等关键技术与设备。

　　本文节选于《大气细颗粒物污染》，由中国环境科学学会编著。