洛杉矶、伦敦大气污染成因与治理历程对郑州市的启示

洛杉矶、伦敦大气污染成因与治理历程对郑州市的启示
作者：魏致远
来源：《河南科技》2017年第01期
摘要：针对河南省郑州市目前面临的严峻大气污染问题，通过回顾伦敦和洛杉矶2个典型城市的大气污染特征、成因及治理历程，对比郑州市的社会经济和污染物排放的异同，借鉴2个城市的经验和方式，为郑州市的大气污染防治提供经验参考。

关键词：大气污染；灰霾；郑州市；伦敦；洛杉矶
中图分类号：X51
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2017）01-0152-04
随着城市化、工业化和区域经济一体化进程的加快，中国大气污染从局地、单一的煤烟型污染逐步转变成了区域复合型污染，中东部城市群地区面临着高浓度细颗粒物和高浓度臭氧为特征的典型“双高”型大气污染问题。

2013年以来，以PM2.5为关键因子的灰霾污染频发，给社会经济发展、人体健康造成了较大影响，引起政府、研究学者和公众广泛关注，是我国目前最
受关注的重大环境问题之一。

相比而言，国外洛杉矶和伦敦为代表的城市也曾遭遇过严重的空气污染问题，两地通过一系列措施来改善空气质量，历经几十年摆脱了空气污染。

洛杉矶地区曾是美国空气污染最严重的地区之一，光化学烟雾污染问题突出，在1940年就拥有250万辆汽车和大量炼油厂、供油站。

1940-1990年，洛杉矶当局通过立法、能源结构调整，建立区域联防联控机制，大力发展绿色交通等措施使空气质量得到明显改善。

1952年伦敦也经历了严重的“伦敦烟雾事件”，大量由煤燃烧产生的黑烟、颗粒物和SO2在城市上空累积达到了非常高的浓度水平。

英国采取一系列措施，通过立法、建立污染物排放标准及建立有效的管理机制，减少煤炭消耗，改善能源结构，并及时预防机动车污染，历经50a成功地改善了伦敦空气质量。

郑州市是河南省省会及中原城市群核心城市，目前已成为全国污染最为严重的城市之一，在2013-2015年74个重点城市排名中名列倒数后十位，成为近3a全国74个重点城市唯一一个空气污染指数不降反升的省会城市，正处于严重的空气污染时期，引起了政府和居民的广泛关注。

因此，有必要对比分析3个城市大气污染成因，包括社会经济发展与能源环境特征、城市空气质量与主要污染物等情况，类比分析郑州市的污染状况。

同时，回顾伦敦和洛杉矶空气污染治理与改善历程，包括政策法规建设、治理历程回顾、改善效果对比等，与郑州市目前面临的大气污染状况及问题相结合，借鉴其治理历程和采取的措施，提出郑州市空气质量改善应着重借鉴的地方与路径。

1.城市大气污染特征与成因
1.1社会经济发展与能源环境特征
表1总结了3个城市经济发展相关数据，可以看出，空气污染时期3个城市人口总量较大，人均GDP均超6800美元，机动车保有量巨大；同时，一产占比较小，郑州市和伦敦二产比重大于三产，参考美国20世纪70年代全国产业结构，这3个城市污染时期均处在工业化中期加速阶段。

伦敦和洛杉矶的大气污染治理过程伴随着产业结构的不断调整，降低一产和二产占比，发展第三产业来实现的。

目前，伦敦和洛杉矶第三产业占比均超过80%，并且人均GDP超过6.5万美元。

由此可见，城市空气质量的改善离不开产业结构的逐步优化调整。

煤炭的大量消费对空气污染影响严重，伦敦空气质量的改善是伴随着能源结构的改善而改善的。

伦敦自18世纪60年代工业革命以来，煤炭是其主要能源构成，市区内分布大量以煤为主要能源的火力发电站，冬季多使用燃煤采暖。

20世纪50年代发生伦敦烟雾事件时，煤炭占整个能源结构的76%，污染的形成与其在工业革命后经济快速崛起以及大量化石燃料消耗，尤其与煤炭是密不可分。

因此，伦敦市加大了能源结构调整力度，白1970年之后煤炭占总能源消耗大幅下降，天然气成为主要能源，到2000年煤炭占比降低到15%，空气质量得以根本改善。

从表2可以看出，美国20世纪70年代更多依靠石油能源，石油占比高达44%，机动车保有量快速增大导致大量汽油燃烧，产生大量碳氢化合物等。

在太阳紫外光线照射下引起化学反应，产生臭氧、PAN、丙烯醛、甲醛等二次污染物。

因此，汽车被认为是当时最大的空气污染源，就此洛杉矶市通过改善油品和制定严格尾气处理措施来改善空气污染现状。

郑州市目前煤炭占整个能源结构的70%左右，且仍正处在加速发展重要時期，对以电等为代表的能源有着巨大需求，以煤炭为主的能源消费结构难以在短期内迅速得到改变，燃煤给郑州市带来严重大气污染将会长期存在。

同时，巨大的机动车保有量带来尾气排放量剧增，也会成为郑州市重要的大气污染源之一。

另外，郑州市目前处于城市建设期，施工扬尘造成的污染也不容小觑。

因此，与伦敦、洛杉矶市污染发生时期的单一型污染相比，郑州市大气污染问题及污染来源也相对较为复杂。

1.2城市空气质量及主要污染物
郑州市目前面临着区域大气复合污染，污染物的化学成分和洛杉矶光化学烟雾事件、伦敦烟雾事件时化学组分相比更加复杂，污染成因更加多样化，涵盖了伦敦的煤烟型污染，同时又有汽车尾气的污染。

表3展示了污染期间和近期3个城市典型污染物的排放情况。

伦敦烟雾事件时期，空气污染水平大大超过了现在美国、英国和欧洲法规标准和世界卫生组织标准，单就SO2而言，要远高于郑州市目前的浓度，污染物主要以烟尘和二氧化硫为主，冬季污染最为显著。

洛杉矶当时每天大约排出1000t碳氢化合物、400t氮氧化物，研究表明当时的VOCs和NO2主要来源是汽车尾气，由于当地的气候条件导致了严重的臭氧污染，并表现出强烈季节变化规律，多发生在7-9月。

而从现状来看，伦敦和洛杉矶采取多种控制措施，经过几十年治理，主要污染物排放量明显下降。

相比而言，2014年郑州市排放的主要污染物以烟尘、二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机物为主。

重污染天气多出现在冬天，首要污染物多为PM2.5年均浓度远超过中国空气质量二级标准（35ug/m3），呈现出明显季节变化。

臭氧污染问题也逐步凸显，成为夏季空气污染的首要污染物。

此外，研究学者采用基于受体模型源解析方法，对典型季节颗粒物进行采集，解析灰霾污染来源，表明对PM2.5，影响较大的是燃煤、机动车等化石燃料燃烧源，对PMlo影响较大的是燃煤、机动车和扬尘。

郑州市主要污染物既有传统煤烟型污染带来的SOs和颗粒物，也有二次污染带来臭氧和细颗粒物污染物。

因此，在制定治理措施及政策时，既要关注二氧化硫和颗粒物的减排，也需要关注VOC和NO2的减排。

2.治理历程借鉴
伦敦和洛杉矶在空气污染治理上所取得的成就与其在空气立法方面的巨大努力是分不开的。

通过立法，催生了针对空气质量的专门管理部门，并明确了空气质量管理在国家和地方主要责任部门以及相互之间的协调机制，如图1所示。

2.1政策法规对比
1952年烟雾事件后，面对各方压力，英国政府于1956年颁布了针对伦敦烟雾事件的第一部法律《清洁空气法》，主要提出禁止黑烟排放、升高烟囱高度、建立无烟区等措施，并进行后续的修订和扩充，还出台了《污染控制法》《环境法》等一系列的法律法规。

此外，英国通过立法催生了针对空气质量的专门管理部门，明确国家和地方主要责任部门，以及相互之间协调机制，形成了中央部门和地方政府有效协作管理机制。

光化学烟雾出现后，洛杉矶当局开始主要严格限制油田、炼油厂及石油工业，并加重对汽车尾气排放的限制，对现有车辆进行环保改造，加速淘汰高污染轿车等，1970年以来洛杉矶私家车数量虽然增长了3倍，但尾气排放却削减了75%。

美国开始主要采取“先地方、后政府”进行立法，最初仅由州和地方政府颁布法律法规治理，后来联邦政府开始介入，并逐步加强对空气污染监管与控制，通过不断修订法规，建立联防联控机制。

总之，这2个城市在不同时期均通过立法采取不同控制措施，明确主要责任部门，通过政府和地方部门有效协作管理，改善当地空气质量。

2.2空气质量改善措施回顾
在空气污染发生的不同阶段，伦敦和洛杉矶通过采取不同措施来改善空气质量。

伦敦在1952年烟雾事件后，专门针对燃煤污染出台了《清洁空气法》，一方面采取措施降低烟尘和SO，排放，另一方面加速能源结构改善，通过英国国家政府和伦敦地方政府合作与努力，相关管理措施得以有效执行。

并及时应对机动车数量快速增长带来的新问题，出台了《污染控制法》和《机动车燃料法》，通过提高燃料品质、建立机动车排放标准、道路车辆监管等措施减少尾气污染物排放。

在20世纪50年代初期，洛杉矶当局在石化工业减排方面做了诸多努力，成立地方空气质量部门，改造工业设施，减缓重污染企业发展速度，禁止开放式垃圾燃烧，管理电厂NOx排放等措施应对臭氧污染。

直到1958年，研究发现汽车尾气是臭氧污染主因，随后才通过建立机动车尾气标准，成立机动车污染控制管理局，要求汽车加装催化转化器，燃油管理，禁止使用含铅汽油车及油共管等措施，将法律和管理结合起来，提高技术来降低污染物排放。

伦敦和洛杉矶的治理路径虽不尽相同，但根据污染主因有针对性地采取相应治理措施是这2个城市的共通之处（见图2）。

并随着污染主因的变化不断进行科学探索，以使治理措施能够及时更新改善，因此取得了显著的管控成效。

3.对郑州市空气质量改善的启示
通过回顾郑州市目前面临的大气污染问题及特點，以及伦敦和洛杉矶的大气污染治理历程，结合郑州市的发展现状和复合型大气污染的特征，郑州市需要在以下几方面借鉴这2个城市空气污染治理历程的经验和教训。

①针对煤炭燃烧带来的污染，伦敦空气质量大幅改善的背后，伴随着其能源结构及产业结构的巨大变化。

因此，郑州市应借鉴伦敦在煤炭燃烧管控、产业结构调整及能源结构调整的力度与方式，加快产业结构调整，特别是重点污染行业的结构调控，发展可再生能源和推广清洁能源的使用，推进能源结构调整，才是根本的解决之道。

②针对机动车污染物排放造成的大气污染，郑州市应借鉴洛杉矶光化学烟雾污染治理及伦敦20世纪80年代的机动车尾气污染物提前预警及减排措施经验，更要通过技术改革、油品提升和大力发展绿色交通、绿色出行等措施，从根本上减少机动车的污染排放，及早预防臭氧污染的恶化。

③郑州市目前面临着煤烟型污染和机动车尾气污染共存的复合型污染，不仅要对燃煤和机动车污染进行控制，还要考虑城市发展带来的新增污染源控制，如城市扬尘、溶剂使用、生物质燃烧等。

同时实行协同控制，加强精细化管理，确保措施到位。

④从国外城市的治理历程来看，空气质量改善不是一蹴而就的，需要做好持久战的准备，并持续不断地进行污染成因探索，抓住污染主因采取针对性措施进行持续的减排努力。

⑤需借鉴国外地区的法律法规，因地制宜，设立责任部门，形成专门管理机制，进行区域及不同机构间的联防联控，开展空气污染防治工作。