◎徐俊偉（中國電子工程設計院環境工程技術研究所技術總監）
近年來，我國最嚴格的環保監管降低了大氣汙染物總量，使空氣質量不斷改善，大氣汙染治理已經取得明顯成效，但是距離人民的幸福感和滿意程度，仍然存在差距。筆者認為，我們必須從中國傳統文化裡汲取智慧，重新審視人與自然的關係，將傳統文化精髓結合現代科學技術，才能做到既解決大氣汙染問題又促進文化自信的提高。
大氣生態系統，以海平面為標準來劃分，生物圈向上可到達約10千米的高度，向下可深入10千米左右的深處，厚度為20千米左右的圈層，包括大氣圈的底部、水圈的大部和岩石圈的表面；大氣圈不僅影響了整個自然生態系統和農業生態系統，同時自身也構建了一個獨特生態系統。
大氣生態系統的汙染從何而來
自然和人類活動排出的汙染物擴散到大氣中，改變了自然空氣的理化性質，並直接對人體、動植物和微生物產生影響，或者間接改變氣候，影響生命生長和發育。進入大氣中的有害成分統稱為大氣汙染物，其中自然汙染如火山噴發、森林大火、土壤風化等產生的沙塵、二氧化硫、一氧化碳、沼氣、VOC等；人為汙染如工業排放、交通工具排放、農業排放、畜牧業排放、生活排放等。
道法自然的準則在工業革命以後不再被重視，尤其是近百年來人為活動排放了大量的汙染物，打破了大氣圈、水圈、地圈、生物圈以及人類圈之間固有的生物地球化學平衡。2013年，我國的大氣汙染髮展到極致，發生了同時覆蓋數百萬平方公里地區的大範圍、高強度、持續性霧霾，成為中國乃至世界大氣環境變遷史上的重大汙染事件，也是大自然對人類汙染環境的懲罰。
汙染物可分為氣體狀態和氣溶膠狀態，明顯看到的是氣溶膠，由固體或液體小質點分散並懸浮在氣體介質中，從粒徑納米級的超細顆粒物到小於100微米的沙塵顆粒物，都屬於大氣氣溶膠的範疇，包括粉塵、煙、飛灰、黑煙、霧、霧霾等。
氣溶膠的特點是，小到肉眼不見徑直入侵五臟六腑，大到成霾至霧茫茫一片遮天蓋地。
要關注大氣生態系統中的汙染轉化
大氣生態系統非常複雜，其研究需要數學、物理學、化學、地理學、大氣科學、生物學、生態學、環境科學與工程、公共衛生與預防醫學等十多個一級學科的知識。
分析大氣生態系統的汙染，必須首先研究相應的物質與能量變化：包括物質進入與能量變化、物質轉化與能量變化、物質轉移與能量變化、物質移出與能量變化。其次需要重點研究空氣中物質的變化，具體包括：
- 物理變化：顆粒物碰撞團聚漂浮、水汽液化成液滴、無機鹽溶解於液滴、顆粒物與液滴的碰撞。霧就是典型的物理變化。
- 空氣化學轉化：氣態或氣溶膠汙染物發生化學反應(主要是紫外光、臭氧、OH自由基等引起的光化學反應)形成新的固態或液態顆粒物。
- 液滴後化學轉化：在液滴大量形成後才發生化學反應而形成的氣溶膠，其中影響比較大的是氨氣與液滴中物質的化學反應，其產物吸收水分後很容易膨脹，直徑漲到接近可見光的波段，消光作用極強。
- 生物轉化：空氣中有病毒、細菌、立克次氏體、衣原體、支原體、真菌孢子、苔蘚孢子、蕨類孢子、藻和植物的細胞(含花粉)、昆蟲(包括蟎)及其碎片和分泌物、動植物源性蛋白、酶、抗生素和生物工程產物及各種菌類毒素等。權威研究表明，空氣中含有1000多種微生物，氨類物質和硝酸鹽很容易溶解成有水有肥的液滴，微生物在經過一段時間的適應期後會大量繁殖。學界公認當前我國的空氣處於富氨狀態，所以微生物繁殖是現階段霧霾的主要特徵之一。
- 氣象轉化：上一次霧霾或降水作為劃分的時間基準，繼續存留在空氣中的氣溶膠的多少決定了可排放的實際環境容量。
不利氣象條件也受人為影響
最後，分析上述物質與能量變化帶來的萬物並育後果，可以看出外因通過內因形成了大氣汙染：主要內因是高溼度水汽、高數量的氣溶膠、超量的氨氣；外因是不利氣象條件，一般表現為邊界層下降、靜風和溼度升高，靜風不利於大氣水平擴散，邊界層下降使近地空氣的汙染物濃度變高和溼度升高，而溼度升高更會加速液滴後化學轉化和生物轉化，加速氣溶膠增長的速度，同時又在空中阻擋陽光並使上層溫度升高，容易形成逆溫層。
以低風速和逆溫為特徵的不利氣象條件既有自然界的原因，更有人為影響：在空氣垂直對流強的情況下，水蒸氣會正常上升成為雨雲並最終形成降水。由於數量龐大的氣溶膠起到凝結核作用，水蒸氣在超細甚至納米凝結核表面發生浸潤包裹而使水汽整體比重加大，導致大量的水汽不能上升到能形成雨雲的高度。
現階段的大氣汙染物以氣溶膠形態為主，空氣乾燥時視覺效果尚好，但一旦遇到不利氣象條件就會發生重汙染，降水可以大規模將氣溶膠移出大氣生態系統，從而淨化空氣。所以，缺少降水的地區更容易受不利氣象條件影響形成重汙染。這次疫情期間重汙染天氣的主要原因就在於此，不能簡單地只看當時排了多少，更重要的是空氣中的存量有多少。
要改變目前大氣汙染的萬物並育狀態，必須從物質和能量角度儘量迴歸或者接近大規模人為汙染前的狀態。
治理路徑應是複雜問題簡單化
“循天則用力寡而功立”，這句話出自《韓非子》，遵循自然規律辦事，花少量的工夫就可以取得成功。簡單地說，用合理技術消除或減少影響大氣生態系統的物質和能量，大氣汙染問題就迎刃而解。
從現實看，我們的環保政策最嚴，執法人員的執行力度很強，在線監測儀器和相關監測系統已經初步完善，汙染企業的重視力度也很高，最大的短板就是技術，因為目前的技術未能消除影響大氣生態系統的物質和能量。這些年的大氣汙染治理經驗教訓告訴我們，沒有可借鑑的國外經驗，必須走新路，自主創新之路。
現在的治理措施是對每一個指標進行分析、研究、制定相應的技術措施，如最早的除塵，再上脫硫，再上脫硝，再超低排放，還有部分實施的除二噁英，醞釀過的除汞，只強調幾個特定指標，缺乏整體全過程的通盤考慮。這樣的治理思路往往是解決了一個指標的同時，卻帶來了其他意想不到的影響，有時指標越高越有可能適得其反。
從方法論角度看，大氣汙染和二氧化硫、氮氧化物、粉塵、PM2.5有關聯，但不能劃等號，更不能只用其中的某些指標完全替代，應該統籌考慮所有進入大氣生態系統的物質和能量。將大氣生態系統看成一個有機生命體，既然原有的平衡已經受到破壞，那我們要怎麼去恢復？
筆者的愚見是，應該將複雜問題簡單化，凡是影響大氣汙染問題的物質和能量一起考慮，以潔淨排放為目標。相關的具體做法是：
- 源頭控制：包括轉變經濟發展方式，優化產業結構、調整能源結構等減少汙染物排放；在生產環節實施過程控制，減少汙染物的產生；採用部分循環利用方式實施煙氣量減排。
- 末端治理：指在生產過程的末端進行治理，用創新技術將煙氣中的幾乎所有汙染物轉移到水中，再從水中轉變為固體。
- 大氣修復：指利用物理、化學和生物等方法轉移、吸收、降解和轉化開放空間中的汙染物，一般是通過設置一定面積的修復區以降低地表大氣汙染物濃度。
大氣汙染治理也是個哲學問題
汙染，是對固有平衡的破壞。大氣汙染控制，需要重新實現人與大氣生態系統的平衡，這不僅是科學問題，也是個哲學問題。道法自然不僅是一種傳統文化理念，也是解決具體問題的最高原則。依照道法自然的智慧，具體做法可分為勢、道、術三個層次：
勢：必須轉變理念，摒棄“人定勝天、改天換地、征服自然、發展經濟汙染不可避免”的慣性思維。
道：從大自然中感悟解決之道，一是減少排放量，相應也減少了對不利氣象條件的負面影響；二是恢復空氣垂直對流強度，將水蒸氣變成高空的雨雲，通過降水將空氣中的汙染物從大氣生態系統移出去，恢復原來的平衡。
術：從降水的空氣淨化作用中尋求技術思路，採用特定技術使很短時間內即可實現較長時間自然降水的效果。
網編：劉暢
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