北京霧霾的主要成因是什麼？

11-29

近期北京pm2.5已經連續五天突破400 政府發布了4天橙色預警還是不發紅色預警究竟北京這麼嚴重的霧霾的成因是什麼？汽車尾氣？污染排放？還是真和政府說的做飯的人太多？

霧霾的成因可以分為兩個方面，一是污染源，一是氣象和地形條件。把霧霾的形成看成一個「化學反應」的話，則「反應物」是污染源排放的各種污染物，氣象和地形條件是「反應條件」。關於北京PM2.5的污染源解析，研究成果比較多，綜合來看排在前四的污染源是機動車、燃煤、重工業和揚塵。但是要注意，霧霾時PM2.5的來源不等同於常年PM2.5的來源，因為此時一般為「靜穩」天氣，風小擴散能力較差，揚塵等一次顆粒物貢獻會相對小很多，以二次顆粒物為主（霧霾產生的主要原因是煤炭的大量使用嗎？ - 唐文韜的回答。）

下面以北京地區 2014年2月19～28日發生的霾過程為例分析各影響因素的作用，圖片及主要內容來自王躍思研究員發表於《科學世界》2014年第4期的文章《霾從哪裡來》。

首先是氣象和地形因素：

圖1. 北京地區2014年2月19～28日污染過程。圖中RH為相對濕度，T為溫度，最上方矢量代表風向和風速。

圖2. 霧霾垂直擴散圖（左圖:2月19日中午天空晴朗，混合層高度可達到3500米以上；右圖：20日以後連續幾天，混合層高度只有800米左右，嚴重時只有300-400 米，相當於地面排放的污染物被壓縮了10倍）

2月19號白天，PM2.5在30ug/m3左右，當天傍晚，風向轉變為南風/東南風，溫度下降，相對濕度上升，而北京處於太行山和燕山交界處，地勢由西北向東南傾斜，東南風帶來的周邊污染物和水汽在山前的平原地區堆積，PM2.5濃度在1小時內從30增長到150ug/m3，急速增長了4倍。繼而在 24小時內從150升至350ug/m3，又高起點持續增長了1.3倍。在後續的重霾污染持續的過程中，靜風為主，高濕逆溫，混合層高度很低，只有800米左右，這些都為重霾污染的發展和保持形成了極有利的條件。在這次重霾污染的最後階段（2月27日）出現了一次降水，刮著北風，風速突然加大，有效地消除了空氣中的顆粒物。

再來看污染物的排放：

圖3. 重霾污染過程和污染物的組成比例。

霧霾過程可分為「形成、加強、持續、消散」四個階段，可以看出整個過程中PM2.5的組成都以二次污染物（有機碳、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等）為主，而其中有機碳所佔比例始終最大，主要來自機動車。圖中的a階段是清潔時段。這個階段的污染物中，有機碳佔40%，硫酸鹽、硝酸鹽各約佔10%左右。b階段是周邊污染聚攏加強過程，硫酸鹽、硝酸鹽和有機碳的濃度都上升了，污染物水平迅速抬升到第一階段高值。c階段是污染持續增長過程，外來污染輸送並未終止，本地污染排放逐漸遞加，經 24小時到達污染最嚴重階段。d為污染的清除過程。目前對於北京地區重霾污染最有效的清除「方法」是祈求強勁西北風的到來，其次是顯著的降水過程。e過程可以看做此次重霾污染清除後的一次短時反彈過程，28日凌晨當有一陣東風吹來，使得本地污染水平再次上升。分析這次反彈的原因，第一峰值PM2.5超過了100 ug/m3，但主要成分是有機碳，判斷為北京東部進京大型柴油車所為；而接下來的污染峰值，硫酸鹽的大量載入，則已經顯示出北京東部更遠距離燃煤工業的排放。

顆粒物的形成機理主要與a階段和b階段相關，即霧霾的形成和加強階段。Guo et al. 2014年在PNAS發表的論文Elucidating severe urban haze formation in China. PNAS, 111(49):17373–17378 詳細描述了2013年9月25日至11月11日發生在北京的周期性霧霾過程，尤其對顆粒物的形成機理進行了詳細闡述。該文將顆粒物形成分為成核(nucleation)和生長(growth)兩個階段，成核發生於清潔時期，此時PM2.5濃度很低(&<50 ug/m3)，但是顆粒數非常大，可觀察到大量超細顆粒物（20-30nm）的形成。核生長則是由於氣象和地形條件使得二次顆粒物前體（揮發性有機物、二氧化硫、氮氧化物等）濃度大幅上升，超細顆粒物迅速生長，平均粒徑大幅上升，從而使PM2.5的濃度大幅上升。也就是說從清潔時段到污染時段，主要發生的變化不是顆粒數的增長（事實上顆粒數還會下降），而是顆粒大小的增長，增長的原料來自機動車排放的二次顆粒物前體（該文也同樣證明霧霾時期PM2.5組成以二次顆粒物為主，其中又以有機碳為主），外來輸送影響很小。

圖4. 9月25-29日和10月2-7日北京霧霾過程中顆粒物的成核和核生長。圖A和圖C顯示粒徑分布和平均粒徑（白色虛線），圖B和圖D的實線為PM2.5濃度，虛線為平均直徑，填充顏色代表PM1（直徑等於小於1微米的細顆粒物）的組分（由圖可見，此時PM2.5以PM1為主，而PM1幾乎全部來源於二次顆粒物）

文中還定量描述了風向和風速對PM2.5濃度的影響，整個過程中約50%的時段刮弱南風，23%的強西北風和19%的較弱西北風，以及7%的東北風。在西北風時段（一般對應清潔時段），PM2.5的平均濃度為35 ug/m3，而南風時段（一般對應污染時段），其平均濃度為114 ug/m3。這樣看來似乎氣象條件變化帶來的PM2.5的濃度上升遠大於污染物濃度本身，其實不然，因為清潔時段的PM2.5的濃度並不是北京PM2.5濃度的正常水平，2013年平均水平是89 ug/m3，基數大，氣象因素帶來的variation才會大，說到底巧婦難為無米之炊，只要污染物水平本身降下來了，不管氣象條件如何加持，PM2.5也是很難升上去的。用中國特色老馬的話來講，污染物排放是主觀原因，氣候和地形條件是客觀原因，我們不能改變客觀條件，只能從主觀因素上著手，即降低污染物的排放。

偽結論：北京常年PM2.5的主要來源是機動車、燃煤、重工業、揚塵和餐飲，2013年平均水平在89ug/m3。霧霾發生時期，由於氣象和地形因素的影響，主要來自機動車的二次顆粒物前體滯留在大氣中，使得顆粒物迅速長大，PM2.5濃度可快速增長至超過200ug/m3。霧霾持續過程可上升至超過300ug/m3，污染物來源有機動車、燃煤、重工業、餐飲等。

工業、基建是大頭。
在一切有廢氣排出的地方加裝凈化裝置，並確保運作，就可以大幅減少空氣污染。
但是，中國的監察根本不到位

2015年12月26日，北京霧霾爆表了，從當時沙塵運動發展的趨勢來看，北京霧霾和北京其實關係不大，完全是氣象因素，本來有兩條風沙帶，一條飄華北，一條飄內蒙赤峰，可那一天從俄國吹來一股北風，把本來向東飄赤峰的那條吹向了華北，把這兩股彙集到了一塊。還有當時一股南風把長江中下游的沙塵也吹到了華北。三股疊加，自然就悲劇了。

北京事發前濃度0.1360T，風速較低2km/h

2015年12月25日北京和周邊塵埃分布情況

上圖濃度較高的區域具體位置
（大漠戈壁--巴丹吉林沙漠）

通常情況下，在西風的推動下會彙集到內蒙赤峰，具體位置，見下圖

匯聚點內蒙赤峰翁牛特旗

然而天邊刮來了一股北風

赤峰的沙塵南下，被吹到了華北
此時北京霧霾指數上漲，風速加大到12km/h

到了26號上午11點，俄國北風詭異轉東風
直吹太行、燕山，北京出現極值0.3403T

霧霾向太行山腳下蔓延
下午兩點，河北保定濃度增大到0.3122T

到了下午五點，極值出現在河北定州0.3501T

河北定州、保定坐標

河北保定當時發布的霧霾橙色預警
至於當時一股南風把長江中下游吹來的沙塵就不分析了，一是量少，二是俄國北風后來又給原原本本地吹了回去，還變本加厲了。。。
治理北京霧霾，以目前人的力量是不大能實現的。風沙的來源是內蒙阿拉善盟的巴丹吉林沙漠和庫布齊（騰格里）沙漠。那地位於西風帶上，風吹得快，水分蒸發得快，乾旱荒漠化不可避免，所以要想治沙，治霾，除非生成一個海拔4000多米的山脈做屏障，擾亂西風，截住海上飄來的暖濕氣流，但人們現在技術水平改變不了大的地形地貌，目前的那點改造真是渺小得不能再渺小，改善只能是局部。
把治霾的重點放在京津冀地區，其實是忽悠，借口限制發展重工業。還有那個建北京風道的提案純粹扯淡，到時風道建成，飄向華北的那條沙帶更容易飄進市中心，沙塵就是從延慶經八達嶺那豁口吹進來的，現在倒好準備對接上，真是偽專家想出來的好主意！

治霾的重點在治沙，治沙的重點在於獲取水分，保持水分不完全蒸發掉。拔不高山脈，那就往下挖，挖出個大池塘，巴丹吉林沙漠里有不少連續零星分布的綠洲，地下水位較淺，或許能奏效。多麼希望能像玩《模擬城市》樣開啟上帝模式，拔高山，下地面，但願有生之年，人類能有此神力。

另：一氧化碳排放濃度圖

車多的地方就成這樣了，從一氧化碳排放可以看出經濟發展水平！其實大部分是貨車，火車，輪船放的，清晰的路網，港口圖啊。。
一氧化碳排放可能跟柴油的品質有關，北方的油不好，剛我看了下綠點乃天津，天津的貨車走菏澤，許昌再到隨州，走隨岳高速到岳陽，然後上京珠高速，到長沙後南下廣州，不過鄭州和武漢。問題出在天津，保定，石家莊和滄州，這裡產的油劣質。

二氧化硫排放濃度圖

二氧化硫的排放顯示出工業發展水平，電廠，化工廠也多，排放也多，當然空氣質量差些。空氣好的還是秦嶺，神龍架，武陵山脈，湘西，海南，貴州，雲南和廣西部分地區。北上廣，南京，鄭州，武漢，石家莊，西安，重慶，蘭州，河南三門峽和廣西梧州都是主要集中排放源！！看看你們周邊都有哪些污染企業~ 二氧化碳濃度圖

這幅圖告訴我們，什麼人類工業溫室氣體排放導致全球變暖，我想說的是，人類太高估自己對自然的影響了，囧。CO2的最大來源在海洋，海洋生物。整出氣候變化，要求節能減排，是發達國家限制後發國家工業發展使用的套路。青藏高原那黑黑一片無人區，高山湖泊，沒有植物，沒有植物的呼吸作用，二氧化碳就低咯~
以上是我個人觀點，因為正好發現了這個應用資料庫，所以也來用一用，非專業人士，歡迎各路大神前來完善、指正！
earth資料庫地址：
https://earth.nullschool.net，
感謝網站開發者們奉獻的如此令人驚嘆的工具，Copyright@Cameron Beccario.其實文中引用的圖，實際都是動態的，更直觀，歡迎自行驗證，或許你會有更新的發現！

我覺得分析一下閱兵期間政府的行政措施就行

我只知道每天半夜若是打開窗子，看到外面霧蒙蒙的一片，聞到的都是臭味酸味等等說不上來的味道，應該就是工廠的硫之類亂七八糟的～聽一個車間主任親戚說，白天排放其實是會更小心注意一些，到了晚上就可勁兒排放了，等到了早上自然就是霧霾。這也是為啥一天之中早晚霧霾嚴重，下午會稍好點，因為排放不如早晚嚴重，加上有太陽有大風等等。
另外說一點，我在天津住了幾年，我覺得天津的霧霾比北京更厲害，晚上半夜的空氣更臟更臭，但不知為何報道的比北京少多了。
總之就是工廠之類的排放啦～個人淺見，也許有錯誤。但是磚家說什麼燒桔梗、做飯、汽車尾氣等等造成霧霾，那真是把大眾不當人看了。

今天
我們無辜的雙號車
被限行了
然而天空依然霧霾
這有力地證明了
霧霾的元兇是單號車
呼籲單號車永久限行[呲牙]

風往北吹
你的手一揮說要往北飛
( ????? )

真相是北京的雲都被計算成霾了
╭(°A°`)╮

讓我來給大家還原本次霧霾來之前，北京都發生了些什麼事情。

從小長大在東部沿海的後花園，那裡沒有霾但會起霧，大學讀書時候的大西南某個城市也沒有霧霾，空氣好的一塌糊塗，那裡很適合養老。來京之前，霧霾長啥樣，味道如何，鹹的還是苦的完全不知道，只知道中國有個首堵經常有大霧天，那霧很濃還有害。

基本上，北京的大小事都能上新聞，得到全國人民的關注，北京出的事就是全國人民關注的事，能立即社會關注的焦點，這是我在京呆的這段時間的親身感受，最有親身感受的當屬霧霾。之前的中關村二小校園霸凌事件，我最早在朋友圈裡知道的，因為工作原因，我圈裡有100多位北京的家長，他們就是風向標，第一時間會轉發相關信息，發表自己的看法和提意見啥的，很多事情我就是刷朋友圈知道的，以一種有溫度的方式。

記得很清楚，我是今年八月一日早上到的北京，那天去面試XDF，在中關村一帶尋路，在戶外走走停停，感覺胸悶，呼吸沒有以前暢快盡興，畢竟我有在南方魚米之鄉嬌生慣養的肺，空氣突然不是以前吸過的那種，有斷層立馬就有不適感。那時候還是大夏天，很晴朗也很熱，有大太陽但總感覺天空不通透，有灰夾雜著混在空氣里，我揉揉眼睛，眼睛沒毛病，不是錯覺，這就是真正的霧霾，一般地區吸不到的特殊「空氣」。算算已經在京度過了近140天的時間，都說在京能存活不易，健康地活著更難，確實如此，畢竟我們都同吸霾共命運。

今天正是北京入冬以來最嚴重霧霾期間，這場霧霾還將持續四天，一直以來都想說說我眼中的北京霧霾，今天說這個很應景,下面我充分利用朋友圈來還原大霧霾來的前後北京發生了什麼事。

約一個月面試之後正式上班，時不時能在地鐵里聽到廣播員說「我是北京市空氣應急指揮部的指揮員某某某，某某部發布霧霾橙色預警，我市將於某日到某日有輕度霧霾，請廣大市民即使做好防範」之類之類的，地鐵里也就能看到一些帶口罩的人，多半是年輕人和小上學的孩子，也有偶爾的咳嗽聲，看著是經常戶外作業的中年人。

後來我也響應號召去711買了3M口罩，每次出門前的第一件事是看天氣預報，尤其查看空氣質量，有霧霾的話一定是把全身裹嚴實了，包括嘴，然後鑽進北京的冬天。時間長了，身體沒有異樣，對霾也就沒什麼怕的。

不知不覺到了12.14日，有個別家長轉發騰訊新聞，說16-21日全國二十多省市有霧霾，北京發布紅色預警，聽多了也沒多大注意，肯定照樣上課上班。

15日朋友圈基本被此類消息覆蓋，家長們還轉發了海淀區教委空氣重污染應急領導小組辦公室的停課通知，停課時間為12月16日20時至21日夜間，沒想到這麼嚴重，居然影響到公立校學生們上課了，原來有一種假叫做霧霾假。當天，看到圈裡有霧霾期間的交通限行通知，有些車不儘早回城的話是要等霧霾過了，也就是幾天後才能回城的，新聞、朋友圈、電視等媒體都在報道此次超級霧霾，神情凝重，瀰漫著一種全民備戰抵禦外敵的緊張感。當天，很多家長在班群里問XRS停課嗎，炸開了鍋地在討論，緊接著XRS發布不停課通知及相關補救措施，引來眾多家長的投訴並狀告到教育局。那晚我還在西城區上課，想著大霧霾天就要來了，回到家十點，在小區的超市裡新買了更好的口罩，儲備了點食物、水和潤喉葯，明天還要上兩個班課，只希望嗓子不出問題，霧霾天趕緊過去。

16日早上醒來，第一件事是拉開窗帘，想看看重度霧霾鎖城的畫面是怎麼的，是朦朧美還是死寂灰，然而都不是，大晴天，真正的藍天白雲，再次懷疑天氣預報，你說什麼就是什麼了。打開朋友圈，很多人曬天氣很好，曬小區游照，各種美美噠，說好的重度霧霾沒有來，樂壞了多人，果然期望越低驚喜越多，我斷定他們都是北城的人。

下午看到一張在西紅門拍攝的照片在朋友圈裡傳開了，不遠處能看到一股厚實的霾牆又高又大，霧霾它正在從南城趕過來，正朝大家揮手，揮師北上，說來肯定是不會放鴿子的。

下午1點多，我出門從北五環（近六環）到三環上課，從北往南，估計可以和北上的霧霾來個碰面。進站前在回龍觀東大街拍了幾張遠處的照片，霧霾還沒有到昌平，藍天白雲和遠處的霧霾共存，畫面不能再詭異，要頂著霾上課，我的心情是很沉重的。

在地鐵上又刷了遍朋友圈，有的家長說惹不起還怕躲不起，他們已經和孩子在機場，去海南躲霧霾了，有的提前幾天就去日本北海道了，還有的決心離開北京去廈門，為了孩子，一切從新開始，他們說在飛機上看北京，就是一個黑蓋子，他們說坐高鐵過了瀋陽忽然衝到一片煙里，那就是霧霾的邊界，某人雖不是土著，但也有過在北京訪友走著走著大樓不見了，最後飯沒吃成的經歷。他們都在逃離，我特么才來沒多久啊。在上地站時車窗外已是一片灰，那時還是下午兩點多，太陽很大，但不見天日。

晚上八點霧霾壓城，看到很多媒體當天拍攝的圖片，有的實幹家去研究霧霾找霧霾源了，我等只能坐等風來。估計此時是北京最閑最靜的時候。

我思也通知緊急停課躲霾，我過上了人生第一個霧霾假，本假期使用範圍只限室內！我呵呵呵！

風還不夠大~沒舉辦國際會議

污染源解析工作，見胡敏：北京大氣污染源解析是長期工作
鏈接結論摘要：機動車31%，燃煤22%，工業18%……
有英文文獻閱讀能力的朋友可以檢索張遠航教授和胡敏教授的相關文章。

說明：
1. 來源是政府報告，工作是高校做的，科學上是比較可靠的。
2. 源解析有時效的問題，畢竟數據分析需要時間，但以年為時間單位來看，產業結構等變化不大的情況下，總體的貢獻比例變化不會太大。
3. 但季節和氣候條件的差異影響很大（這點很顯然，否則就不會是有時霧霾有時晴了），甚至在風向不同的情況下主要污染源也可能不同。所以這項研究暫時無法回答近期（題目所述「這幾天」）的霧霾主要原因是什麼（當然，專業人士綜合監測數據可以分析得到結論）
4. 所述「貢獻」指污染物來源於特定源的比例。但是，大氣中PM2.5有31%來源於機動車≠所有機動車都不開了污染降低的幅度就是31%。
5. 上述報道並未把遠距離傳輸作為單獨的分類。如果按本地外地考慮的話，傳輸也是相當重要的源。

我們老師的朋友說的，大意是霧霾並不是因為環境變壞了，而是因為我們人變了，他說人性本惡，而在北京這樣的大城市，如此擁擠的不堪，人內在變質了同時呼出的氣體也是污濁的。

雖然說法有點唯心論但是還是覺得蠻有道理的。

我覺得就是集中供暖，
汽車尾氣其實是個定量，穿下奇特四個季節，不管哪個城市，汽車包括工廠的排放基本等同於定量，汽車要出行，工廠要生產，不會全部集中在冬季，唯一站得住腳的推論就是，汽車或者工廠到了冬季耗能會更大，排放也會相對大一些，但是對於環境來說，只是一個相對穩定數值，然而，每年當北方集中供暖時候，全國上下就會非常明顯，供暖地區一定是高污染重度霧霾，沒有供暖地區這樣的情況就比較少見。
再拿北京上海廣州為例。
都屬於一線大城市，我沒有大數據支撐，
但是三個城市都已經用不同方式限制機動車上牌了，說明三個城市基本達到一個城市對於汽車的飽和度，簡單說，汽車密度上相差無幾。
另外廣州也是工業城市
但是就空氣污染而言。

在冬天，廣州空氣更多是優秀，上海更多是良好，北京更多是呵呵！！

因為冬天北京為代表的北方城市有大量的家庭需要集中供暖。

觀點說了！！！大家評論！！！

我在武漢，近幾年一些武漢人，希望能有集中供暖，其實大家可以去北一點的城市比如鄭州，跟武漢緯度差不多，雖然集中供暖室內暖和成本低了，但是環境呢，一定被破壞的不要不要的！！！！

工廠啊，君不見北京一開會，工廠停工，北京天就特藍么。

做飯的時候不要開油煙機，不然會加重霧霾的

其實你不知道杭州的霧霾也是一樣的。

這還用分析？
你看看舉辦個什麼APEC，國慶大閱兵什麼的，那空氣這叫一個好。
領導一下令：工廠停，汽車限
立馬空氣就好！

環保意識的發展沒跟上經濟的發展

可能是因為沒有土了

住在全國污染第一的城市，我們三四線小城第一次全國揚名卻是因為這個………負責任地告訴你我們是有能力藍天白雲的，比如在環保部下來督查或是重大政治活動的時候。這也是為什麼好多人說中國的天是懂政治的天。先說地形，華北的地形都幾百年幾千年了，地形不是誘因也不是決定因素，只是不利因素罷了。再說工業，工業污染才是重中之重且是可人為控制的因素好嗎！這樣是為什麼督查組一來就能藍天白雲的原因。於是有人問了，華北工業都這麼些年了為什麼現在才有霧霾？錯了！以前就有，只不過以前經濟發展水平低沒這麼嚴重而且經濟水平低的情況下人們更多的是關注錢！錢！錢！誰會關注和在乎有沒有霧霾。當然霧霾比以前嚴重不僅是工業規模的進一步發展這一項原因，肯定也有其他原因。至於什麼原因，咱們就別議論了，議論再多說的再信誓旦旦也是猜測，因為在今年兩會上李總理都坦白說了原因還不肯定，一定會組織專家查明白。

主要說下霧霾集中在秋冬的原因
農業:秋冬秸稈燃燒，氮肥施放過量
工業:冬季供暖燃煤量增加
氣候:秋冬華北地區少風，尤其近年城市高樓增多阻擋了季風流入城市，城市氣溫較周邊高，小環境中周邊氣流都會流入城市中心區，而周邊都是工業農業區，再加上城市近年汽車尾氣排放增加，內外疊加使空氣質量更加惡化。