汽车尾气的二次源影响更大
近日，汽车尾气对PM2.5的影响到底有多大的话题在网络热议。这起因于一份研究报告，汽车尾气对北京PM2.5的贡献率不足4%。这与此前许多报道中提及的汽车尾气为空气污染大户的说法大相径庭。
那么，汽车尾气对北京PM2.5的贡献率不足4%是否准确？尾气贡献率到底有多大？昨天下午，中科院召开新闻发布会，多位专家表示这一数字被低估。同时相关成果介绍已从官网上被撤掉。
溯源
4%与17.1%两组数据对比发现问题
此次引起公众热议的机动车尾气对北京PM2.5的贡献率不足4%源自于一篇发表于《大气化学与物理学》杂志中论文的解析结果。
2013年，中科院物理研究所张仁健研究员先后在《气溶胶空气质量研究》与《大气化学与物理学》两份杂志中发表了关于北京PM2.5化学组成成分与源解析的文章，却得出两组不同的结果。
在《气溶胶空气质量研究》发表的文章中，张仁健将PM2.5重要来源分为七大类，其中汽车尾气与垃圾燃烧占17.1%。观测时间段为2009年4月、7月、10月以及2010年的1月。而在之后发表在《大气化学与物理学》的文章中，将PM2.5重要来源分为六类，分别是土壤尘、燃煤、生物质燃烧、汽车尾气与垃圾焚烧、工业污染和二次无机气溶胶，这些源的平均贡献分别为15%、18%、12%、4%、25%和26%，其中汽车尾气与垃圾燃烧降到了4%。在论文中写明监测时间为2010年全年。
看到“汽车尾气只占4%”这则新闻，中国科学院大气物理研究所研究员王跃思立即产生了质疑。“我之前做过2013年1月的研究，强雾霾时段汽车尾气的贡献为47%，即使是同期污染程度低时，汽车贡献也要达到30%。针对同一地区，时间段又比较相近，怎么会得出差异如此之大的两个结果呢？”在王跃思看来，4%的数值被低估了。4%是指汽车尾气直接出来的粒子，而不是指汽车引起所有PM2.5的总额。
王跃思通过对两篇论文的原文进行对比考证，发现了问题。他发现论文中指的汽车尾气，仅仅是汽车直接排放的颗粒，也就是说汽车尾气对PM2.5的直接贡献。这一部分的贡献，无论在王跃思的研究还是以往的文献报道中，一般都是小于10%的。但是，除了直接影响，汽车尾气造成的二次源影响往往更大。
“他(指张仁健)的稿子里没有明确注明4%具体指的是什么，这很容易对公众产生误导。”王跃思告诉记者，汽车尾气对PM2.5的影响是复杂而动态的，直接排放只是其中一种，并且比例较小。
详解
问题数据源于研究方法与样本量等原因
汽车尾气除了直接排放一些PM2.5颗粒外，同时还会排放氮氧化物、挥发性有机物等其他物质成分，而这些成分对PM2.5的贡献值往往更大。王跃思认为，在论文中这部分成分被归类到了“二次无机气溶胶”的类目下，并非专业人士的公众自然不会将其与汽车尾气相联系。
“该论文中将土壤尘分为建设工地的浮尘与街道的再悬浮尘。而实际上，在大多数晴朗的天气，街道扬尘的主要诱因是街道上行驶的车辆。”王跃思认为，大气细粒子PM2.5可分为一次源(直接排放)和二次源(二次生成)。一次来源是指污染源直接向大气中排放颗粒物；二次来源则是指污染源排放的气态污染物(如NOx、SO2、NH3、VOC等)在大气中经过复杂的物理化学反应产生的颗粒物，如硝酸盐、硫酸盐、铵盐、二次有机气溶胶。论文中所指的汽车尾气与垃圾燃烧的4%，加上26%的二次无机气溶胶的一半，再加上占比15%土壤尘的一半，一共是25%左右。“这才是这个研究显示的汽车尾气的真正贡献，这个数值也和以往研究相比没有相差那么多。”
论文中测出的PM2.5的浓度在130微克/立方米，时间为2009至2010年。而据北京市环保局发布的最新数据显示：2013年北京市PM2.5年均浓度为89.5微克/立方米。王跃思认为，虽然时间上有个三四年的时间差，近几年内北京的空气质量变化幅度不大。结合以往的研究成果，论文中提及的监测值有明显的虚高现象。
通过对论文中提及的监测方法，王跃思发现采样膜每次的称重都必须在恒温恒湿的条件下进行，这一条件能保证采样膜吸收的多余的水分蒸发。容易被忽视的是，采样膜在采样过程中吸收的“自由水”会转化成“化合态水”，而“化合态水”是无法排除的，从而停留在采样膜中。“采样监测没有排除掉采样膜吸收的多余化合态水，这一部分重量的计入PM2.5值虚高的根本原因所在。”
昨天下午，中科院生态环境研究中心“大气灰霾追因与控制”专项组首席科学家贺泓也表示，4%这一数字被严重低估。记者同时注意到，中国科学院官网上，该研究员关于“北京地区PM2.5化学组成及源解析季节变化研究”的成果介绍已被撤下。
分析
PM2.5来源有两大类
“大多数人都把PM2.5等同于霾污染，这是不准确的，实际上PM2.5累积到一定程度才能形成霾，并且这一过程不仅仅是简单的堆积。”王跃思将PM2.5的来源分为两类：直接来源与间接来源。直接来源指的是被直接排放出来的PM2.5。而由气态污染物转化生成的PM2.5是PM2.5的间接来源，也称二次源，其中汽车尾气中的氮氧化物和挥发性有机物即属此类。
汽车尾气中的PM2.5形成霾主要有两个关键的过程，吸湿增长与化学增长。“吸湿增长”就是汽车排放的不可见的超细粒子吸水后变“胖”到可见的PM2.5，“化学增长”是汽车排放的污染气体(主要为氮氧化物和挥发性有机物)转化成了可见的PM2.5。
“机动车，尤其是汽车直接排放的PM2.5多占比重的确不高，一般小于10%；但是在静稳天气下，汽车排放出的肉眼看不到的超细粒子与污染气体会迅速发生化学反应或吸湿增长变成PM2.5，从而转变成看得见的霾。”
王跃思的课题组曾于2009年至2011年对京津冀区域PM2.5化学成分分析进行了两年平均状况的研究，同样采用PMF方法的源解析结果表明，汽车及相关产业来源的贡献从10%到50%不等，平均约占30%。王跃思在研究中发现，北京大气中的PM2.5在霾污染发生时二次源所占的比例往往高达70%，而机动车对二次源的贡献最高可占50%。王跃思及其课题组在对2013年1月做的研究结果为例，1月11日至21日，强雾霾污染阶段汽车尾气对PM2.5的贡献为47%。
观点
雾霾越重尾气贡献越高
“有一个普遍的问题是，我们现在通常给出的是PM2.5的年均值，这种平均结果会掩盖重污染时段的真实情况。”王跃思说，不同的天气情况，不同的季节，汽车尾气对PM2.5的贡献均会发生变化。
王跃思课题组2009年至2011年对京津冀区域PM2.5化学成分分析进行了两年平均状况的研究，发现二次水溶性离子(硫酸盐、硝酸盐和铵盐)占30%至40%，碳质气溶胶占30%至40%，金属元素氧化物占10%左右。源解析结果表明，汽车及相关产业来源约占30%(10%至50%)；钢铁、化工和电子等工业过程产生35%(20%至50%)；居民取暖、餐饮和农牧业过程占10%(5%至20%)。
王跃思表示，由此来看，解析结果浮动很大。也表现出在没有污染—轻度污染—重度污染天气下的PM2.5组成和来源差别很大。在北京，霾污染越严重，汽车对大气PM2.5的贡献越大。
以2013年1月的研究结果为例，1月11日至21日，强霾污染时段的汽车尾气对PM2.5的贡献率为47%，而在同期污染程度很低的时段，汽车对PM2.5的贡献率为30%；在2月28日下午的强沙尘暴时段，汽车对大气污染的贡献率微乎其微。“不同天气状况，汽车的贡献比例也有所变化。”根据该研究显示，机动车、二次硫酸盐、燃煤、扬尘、工业污染等主要污染源，在正常天所占的比例分别为30%、8%、38%、14%、8%；而在雾霾天，机动车与二次硫酸盐上升为47%、20%，燃煤、扬尘、工业污染分别降低至11%、8%、7%。
王跃思一再强调PM2.5监测的动态性。他指出，通常对雾霾污染的理解是PM2.5量的增加，但是实际上，在雾霾污染的状态下，PM2.5的组成成分也会有相应改变。“个别事例和全年平均甚至季平均的源解析结果，对北京市民关心的霾污染解读非常有限。源解析的动态解析也非常必要，随着对PM2.5来源及成分比例的了解，我们逐渐发现对源动态解析的重要性，需要大家的共同努力。”
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