在来北京开会的高速公路上，王建国看到一张广告牌，上面写着：岚县土豆，来自没有雾霾的地方。这位中科院山西煤炭化学研究所所长感到哭笑不得：岚县属山西吕梁辖县，地处高寒山区，灰霾并不严重；土豆是长在土里的，原本与灰霾也没啥关系，但“没有雾霾”却成了土豆的卖点。
今天的中国科学院大气灰霾研究媒体通报会上，王建国讲了上述经历。“可见人们对灰霾既恐惧、痛恨，又无奈。”前不久，环保部公布了2017年1月份全国空气质量状况，其中显示：京津冀区域13个城市PM2.5浓度同比上升43.8%。“雾霾”警钟再次敲响。
“灰霾是病，得治！”王建国在今天的通报会上说。当天，包括他在内的6位科学家，分别从追因溯源、数值模拟、预警预报、监测技术、控制技术、低阶煤清洁高效利用的角度，集中发布了中科院在大气灰霾领域的研究进展，其中既谈了雾霾“病因”，又讲了如何“治病”。
空气质量总体向好，但在冬季差了
有统计显示，北京市2016年PM2.5的平均值是73微克每立方米，无论是从地面观测数据，还是从卫星遥感观测结果来看，从2014年开始，这一区域的空气质量在逐年好转，但公众的感受却不明显，为什么会这样？
面对这一疑问，中科院区域大气环境研究卓越创新中心首席科学家贺泓说，2013年以来，全国空气质量总体向好，重度及以上污染天数占比逐步降低，优良天数比例明显上升。2013年~2016年，全国平均改善幅度在30%左右，污染更重的京津冀地区改善幅度更大。但与此同时，我国中东部的部分地区秋冬季节大气污染防控的形势依然严峻。
中科院遥感与数字地球研究所研究员程天海的一组研究数据，可以作为佐证：“PM2.5月平均低值出现在4月至9月，而高值出现在11月至（次年）3月。”
根据灰霾卫星遥感监测成果，从灰霾问题相对严重的京津冀地区来看，PM2.5年平均浓度从2013年开始呈明显下降趋势。与2013年相比，2016年京津冀PM2.5浓度年平均值下降了26.5微克每立方米，下降幅度为29.7%。但在2014年至2016年间，北京市冬季供暖季的PM2.5浓度呈逐年上升趋势，2016年冬季的PM2.5浓度高于前两年。
贺泓认为，可以说（空气质量）总体上好了，但在冬季差了，这也印证了群众对空气污染的强烈感受。从某种程度来说，在很多大气污染事件中颗粒物浓度降低还远未达到能见度显著改善的拐点，这是公众还没有明显感受到大气质量改善的主要原因。
污染排放是内因：二次颗粒物是PM2.5最大来源
PM2.5的来源都有哪些？
根据贺泓所在团队的研究结果，PM2.5来源包括直接排放和二次生成，即一次来源和二次来源。其中，PM2.5的二次生成是指排放到大气中的气态污染物通过多种化学物理过程被转化为硫酸盐、硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶等细颗粒物。
贺泓说，一些污染源比如汽油车，虽然尾气中一次颗粒物浓度不高，但在大气中反应后产生大量二次颗粒物，成为城市PM2.5的重要来源之一。研究表明，在我国中东部地区二次颗粒物对PM2.5的“贡献率”常常高达60%，在成霾时二次颗粒物所占比例往往更高。
贺泓还提到，目前，科技界对二次颗粒物生成的机制还有很多不清楚的地方。例如，氮氧化物和挥发性有机物发生光化学反应，除了产生二次有机气溶胶以外，还会产生臭氧和羟基自由基等氧化剂，氧化剂可以进一步氧化二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机物，分别生成硫酸盐、硝酸盐和有机气溶胶，造成二次颗粒物爆发增长。
农业、畜牧业等排放使华北地区形成氨超量的大气环境。实验室研究发现，氨气改变大气化学平衡，在气态污染物向颗粒物转变过程中发挥重要作用。其结果是，和伦敦烟雾事件相比，我国京津冀地区强霾事件中二氧化硫的浓度比伦敦烟雾事件中要低得多，相差1~2个数量级，但产生的细颗粒物却相当。
一个重要原因就是，大量的氮氧化物和氨气排放增加会非线性地降低大气对二氧化硫的环境容量，促使灰霾爆发。“这些仅仅是对大气复合污染条件下导致环境容量下降的初步认识，类似这样二次颗粒物爆发增长致霾的机制还有很多认识不清楚的地方。”贺泓说。
不过有一点是贺泓可以确定的，即污染排放是雾霾形成的内因。
气象条件是外因：40年来京津冀风速减小37%
以低风速和逆温为特征的不利气象条件，是科学家眼中雾霾形成的外因。
贺泓出示了一份气象资料统计，其中提到，近40年来京津冀年平均风速逐年减小，减小幅度达37%，尤其是对京津冀污染物扩散有利的北风频次和风速都显著下降。
不仅如此，内因和外因之间也存在正反馈机制。
贺泓说，排放到大气中的PM2.5一定程度上会削弱到达地表的太阳光强度，导致地表温度下降，而上层颗粒物中的吸光性物质会提高该层大气的温度，从而形成下冷上热的稳定大气结构，空气对流减弱，边界层高度下降，进一步加剧污染状况。
“正是这种内外因交织、特别是二次颗粒物生成的机制不明大大增加了灰霾问题的复杂性和治理的艰巨性。”贺泓说。
通过分析英国伦敦烟雾事件、美国洛杉矶光化学烟雾事件、日本四日市哮喘事件，贺泓团队发现，这些地方的做法是采取严格立法和执法、污染控制技术升级、产业结构和能源结构调整等“组合拳”，经过20~40年的努力，使空气质量得以改善。
至于我国，面临的灰霾问题更加复杂，能源禀赋、地区差异等更加不利。仅以能源来看，王建国说，我国的石油、天然气资源匮乏，煤炭储量相对丰富，在能源结构中占比近70%，居主导地位。随着核能、风能和太阳能等新能源发展，煤炭的比例会逐步下降，但在未来相当长的时间内其基础地位不会发生根本性改变。
此外，近年来，机动车、工业、农业以及生活排放的强度显著增加，导致各种复合污染加剧。
贺泓说，全国空气质量总体在向好发展，但要从根本上解决灰霾污染，还涉及到产业结构调整、能源结构优化和普及控制技术与社会经济成本等诸多问题，势必需要经过一个长期的不断优化调整的阶段。
对此，中科院也开出一个治霾的药方：力争精准治霾。贺泓举了个例子，在二氧化硫和一次颗粒物排放总量已经开始下降的基础上，加强氮氧化物控制，加快实施区域挥发性有机物总量控制，同时积极推进氨排放控制，着力打破大气复合污染导致的环境容量下降的不利局面。