探寻雾霾之谜的重大发现:雾霾战争,如何打赢?
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第一章 通观境界变化,灾害性雾霾不仅是空气重污染,更是循环系统失能的严重症状

1.京津冀地区污染物排放量和气象条件的年际变化都不大,为什么突然从2013年开始雾霾成灾?雾霾的复杂因果,很多方面超出我们的现有认知

 

北京重污染天数:2012年4天, 2013年55天

从2013年起,以华北平原地区为主,大范围持续性雾霾在我国中东部地区频繁发作,严重劣化生存环境,危害人民生命健康,引起全社会的高度关注和普遍忧虑。人们都在问:雾霾究竟是怎么回事?我们应该怎么办?

根据“在意空气” APP公布的逐日图表统计,北京市2010年至2016年每年五级及五级以上重污染天数如下:

2010年为6天、 2011年为5天、 2012年为4天(这三年的数据与北京市年度环境公报的数据基本一致);而2013年则突然高达55天, 2014年为63天, 2015年为61天, 2016年为45天。(据北京市环境公报, 2013年为58天, 2014年为49天, 2015年为46天, 2016年为39天。)

关于重污染天气的成因,权威部门指出:第一,污染物排放量大是根本原因;第二,不利于扩散的气象条件是直接原因。(环保部, 2014)这一解释简单明了,也合乎常理:若没有高强度的污染物排放,就不会有雾霾;如果风力较大、混合层较高,雾霾也不能聚集。

但是,雾霾为何从2013年开始“突然”严重起来?因为在实际上,无论污染物排放量还是气象条件, 2013年前后都没有发生多大变化。

 

污染物排放总量多年来都是逐年下降的总体趋势

从污染物排放这一“根本原因”来看,大致从21世纪初以来,京津冀地区排放总量便呈现为逐年下降的总体趋势。比如北京市2013年主要污染物二氧化硫、氮氧化物、化学需氧量和氨氮排放总量,比上年分别下降了7.25%、 6.29%、 4.30%、 3.80%。(北京市统计公报)

对于产业和能源结构、违法偷排、环境监管等问题,以及统计数据准确度问题,各方已经有了很多关注和研究,故本文暂不讨论;我们在这里主要讲新的方面、新的问题。我们还应该注意这样一个基本事实:区域能耗总量为一个相对稳定的数值,因此,即使集合上述多种因素,污染物排放量也不可能在短时间内猛增若干倍。

有一点情况需要说明:2013年起中国实施新的环境空气质量标准,新国标增加了PM2.5监测指标。新旧标准的变化当会导致监测结果的差异;而国内外研究成果均表明, PM2.5在PM10中的占比变化与相关度皆有规律可循。(胡大源, 2017)即使监测标准有所细化,不应也不会导致重污染天气相差十余倍。

再看气象扩散条件这个“直接原因”:北京及华北地区的气候,近年来也没有发生明显的剧烈变化。 2006年至2012年,北京年平均风速为2.2米/秒, 2013年至2015年年均风速为2.1米/秒。北京市常年平均降水量为585毫米, 2006年至2012年年均降水量542毫米, 2013年至2017年年均降水量562毫米。(北京市气候公报、水资源公报)

 

焦点与困惑:境界的突然转变和雾霾的逆势骤增

图1显示的非常清楚, 2012年12月之前与2013年1月之后,几乎完全是泾渭分明的两个世界。不仅是北京,整个京津冀平原地区,都是在2013年初突然发生了这种巨变,并影响到我国中东部许多地区。

雾霾为什么会呈现逆势骤增?毕竟近年来治理和监管力度不断加大,还有经济结构调整和能源替代等诸多措施,按理说随着排放总量的递减,大气污染程度应该逐步减轻才对。

据《三联生活周刊》 2014年11月《霾从何来》(记者魏一平)报道,研究雾霾的科学家也很困惑:“为何最近两三年明显感觉雾霾问题越来越严重,其跳跃式的演进方式甚至已经超越了循序渐进的经济增长曲线,难道污染也有加速度吗?这也是科学家在苦苦追索的问题之一。”(《三联生活周刊》, 2014)

这一变化不仅是重污染日数骤增,而且是一场又一场的持续性雾霾。京津冀地区2013年到2016年期间,每年大约有20多次明显的雾霾过程。再者,雾霾一来就是一大片区域,覆盖面积甚至多达上百万平方公里,这种现象也是以前基本上没有过的。

上文《霾从何来》引述中国环境科学研究院大气环境研究所所长孟凡先生的话说,他在20世纪90年代经常去太原、沈阳等严重污染的城市做调研,每次从太原火车站下车,只能看出去五六根电线杆,能见度比现在还差。但那时的污染还处于点状分布,比如首钢污染厉害,石景山能见度不好,可是爬到景山顶上还是能看到蓝天。但最近两年,点连成了片,片连成了面,整个北京,乃至整个华北地区同时都是雾霾,你开车走200公里还见不到蓝天,人的感觉就完全不一样了。打开一张美国PM2.5重点污染图,上面星星点点的红点并无规律,匹兹堡的工业污染、洛杉矶的机动车污染……相互之间仍然是独立的,并未连成片。(《三联生活周刊》, 2014)

 

本研究立题基点:区分和探索常态大气污染与灾害性雾霾这两种不同的境界

种种迹象说明, 2013年前后应该是截然不同的两种境界。

从普通空气污染到雾霾日数暴增,从点状污染到雾霾大范围笼罩,都属于境界性的巨大变化。本课题研究将这样两种不同的境界分别称之为:

常态大气污染境界与灾害性雾霾境界。

提出和区分常态大气污染境界与灾害性雾霾境界这两种境界的理念,是本课题的立题基点;关于这两种境界的解说和对比分析,也是本课题所要探索的主要内容之一。

因为污染物排放量与气象条件这两项导致重污染天气的最重要已知因素,基本无法解释以2013年初为界所发生的霾情巨变,所以我们需要另辟蹊径。在严峻的事实面前,我们应该意识到,灾害性雾霾的复杂因果,在很多方面都超出了我们的现有认知。

面对新的问题和新的挑战,我们的认识理应不断发展。

 

2.重霾轻雾,难识雾霾。从见雾与霿,到见天气与地气,再到见水气循环系统,然后见境界、见根本、见规律、见法则,我们的认知由是而深化而提升

《尔雅》:天气下,地不应,曰霿;地气发,天不应,曰霧

雾霾、雾霾,没有雾,霾难以为灾。雾是霾的存在境界。所以,重霾轻雾,难识雾霾。

中国古人把雾分为两种:雾与霿。

《尔雅》解道:

天气下,地不应,曰霿(音盟);

地气发,天不应,曰霧(雾)。

现代气象学定义:雾为近地气层中视程障碍的现象,由于大量悬浮的小水滴或冰晶造成水平能见距离小于1000米所致。当水平能见距离等于或大于1000米时,气象观测上称为轻雾。雾霾的形成,往往与逆温层现象直接相关。若从水汽与霾的比例上划分,湿度在90%以上称为雾, 80%以下称为霾,二者之间的叫作雾霾。

气象学的解释,是现代人对自然的认识。古人的解释,也是对自然的认识。现代人的认识较为直观,主要为现象描述,故易于理解。而对于一些古人的认识,则要经过我们自己的观察与思考,才会发现其中道理也很深。经过时间筛选而流传至今的诸多古代认知,不仅是知识,同时还是哲观。历代智慧的结晶,积淀凝聚而为历史文化财富。

雾与霿,也可以大致称为晴天之雾与阴天之雾:雾,地气发,天不应,即近地空间雾气弥漫而天上无雨云,通常大雾之后必天晴;而霿则可以说是阴天之雾,天气下,地不应,云气一直压到地面,却未形成降雨。雾一般过程较短,霿相对历时较长。

 

“天气”概念的表面化和“地气”观念的历史文化失忆。回归本来,以地气与天气作为认识原点,我们的思维境界和认知结果,当可步入新天地

从雾与霿来看,我们的古人不仅能对天气现象作精细区分,还有对内在原因的精准解说。

古人关于“天气”与“地气”的概念和界定,应该说非常重要。

古人所说的“天气”,与现代语境中的“天气”,从内涵到外延,显然都有所不同。现在我们经常使用的“天气”一词虽然可以泛指各种气象现象,但恰恰没有古人之“天气”观念中的实质。

至于“地气”,从概念到内涵,在现代汉语中则几乎完全湮灭和遗忘。这一历史之失忆,不仅是文化的损失,更局限了我们的眼界和认知。

对于我们认识雾霾来说,天气与地气的理念,当作为认知的原点。明白了原点,从本来开始,我们的思维境界、认识路径和求证结果,当可步入新天地。

而从本课题逐步展开的探索研究中,我们还可以感觉到,“天气”概念的表面化以及“地气”观念的阙如,不但从根本上制约了我们对雾霾的认识,实际上引导我们误入雾霾歧途的思想观念根源,也都隐含其中。

忘记根本,必然会出现根本问题。

 

从雾与霿看天气与地气之应与不应,再看天地气水循环的四种气象境态:雨、霿、晴、雾

对于雾,我们认为是因为气象扩散条件不利,而古人看到的是天气与地气的相互关系及不同作用。

“天气下、地不应”与“地气发、天不应”,要注意这个“不应”。从雾和霿的自然现象中发现原因在于地气与天气之不应,而就在这个“不应”里边大有文章。所谓不应就是循环阻隔,系统不通,所以才会出现雾和霿这两种非正常状态。但既然有不应,必然还有相应。雾与霿之两种不应,其相对则为晴与雨之两种应。这样就有了天地气水循环的四种气象境态:

天气下,地自应——雨;

天气下,地不应——霿。

地气发,天自应——晴;

地气发,天不应——雾。

古人用雾和霿这两个汉字,深刻发现并准确描述了两种特殊天气状态的内涵,并为后人定格了窥测自然循环系统“天机”的窗口。

 

认知道路与思维深行:由雾霿而知天地气运及其规律,因不通而见循环系统及其法则

作者正是在“认识”了雾和霿这两个汉字之后,才能够看到和分辨天气现象中的两种雾;再从雾与霿的消长终始,逐渐看到和知见天气与地气及其通隔流变;而不断明白地气与天气的过程,即为发现和建立“水气循环系统”理念的认知道路,进而是见知规律、总结法则的思维深行。

由雾霿而知天地气运及其规律,因不通而见循环系统及其法则。

我们说古人关于天气与地气的理念之所以非常重要,就在于通过观知天气与地气的周流循环,可以使我们透过表象见根本,透过分别见一体。通过虚在的气,超越实在的相,而展开思维境界的新天地。

一旦有了水气循环系统的境界观,再来看雾霾的生灭去来,看空气质量指数的起伏变化,尤其是对于系统整体的态势与境阶,则自然相对越来越清楚。

境界观是知见的视野,规律和法则是思维的根据和内涵。人类的观察角度多种多样,种种现象、数据和信息,主要在于如何解释。我们知见的根本观和一体感、贯通度和灵动性越高,则之认识越可能接近真实存在。

 

《黄帝内经》与《尔雅》合参通观,天气与地气相因互果的循环系统和不同境态便开始完整而清晰

《黄帝内经》云:“地气上为云,天气下为雨;雨出地气,云出天气。”将《内经》之文和《尔雅》的“天气下,地不应,曰霿;地气发,天不应,曰霧”合参通观,天气与地气相因互果的循环系统和不同境态便开始完整而清晰。

① 云——地气上而通为云,云出天气:

地气发,天气应,为云(晴);晴为升、发,水汽生化扬升协调活跃正常。

② 雾——地气发而滞为雾,雾欠天气:

地气发,天不应,为霧;雾为悬、滞,升发无力,水汽生多化少,滞留延长,形成雾气弥漫。

③ 雨——天气下而合为雨,雨出地气:

天气下,地气应,为雨;雨为降、合,水汽多聚合为雨滴,沉降顺畅。

④ 霿——天气下而塞为霿,霿欠地气:

天气下,地不应,曰霿;霿为浮、塞,降合无力,水汽生多凝少,化变减缓,形成霿气覆地。

简单而言,云升、雨降、雾悬、霿浮。

在晴天气候中,常态是蒸散持续,非常态为雾气悬滞。

在阴雨气候中,常态是雨雪凝降,非常态为霿气浮塞。

水气循环系统的自然常态中,升降通达,开合有序,水汽雾滴之升化降合充分而活跃,气象亦之正常。出现雾与霿的现象,即为循环暂时受阻而系统不通,表现为大量水汽雾滴的悬浮与聚集。

雾与霿,也都是自然现象,只是循环系统暂时停滞、部分失能的非常态。一般情况下,暂时的反常并不影响总体的正常。而这种偶尔的局部的反常,其实也属于整体运行变化之自然波动,所以也会较快地自然复归正常境态。

但如果是雾霾频繁光顾而成为常态,就说明循环系统失常而出了大问题。因此,灾害性雾霾多发不仅是空气重污染的问题,而且是水气循环系统病变的严重症状。对于这一境界性的重大变化,我们理当高度警觉。

 

3.常态大气污染与灾害性雾霾为两种不同境界。观念决定行为,认知锁定境界

 

境界差别观是认识雾霾的基本观念意识。境界不同,存在与规律等都不同

境界差别观是认识雾霾的基本观念意识。请看常态大气污染与灾害性雾霾这两种明显不同的境界。

人类排放污染物强度大,就会造成空气污染。普通型空气污染有两个特点:一是点状分布,面积一般不大,主要限于集中排放的工业区和主城区;二是如果努力减排,就能够明显见效。

图2为南亚和中东地区大气污染卫星图。图中深色的地点基本属于普通型空气污染,为明显的点状分布,大城市和工业区的指数经常会很高,但严重污染区域的范围一般相对不大。

普通型大气污染严重的区域范围一般比较明显,如以前北京的首钢一带。还因为这些区域的硬化表面多、植被和水面少,循环系数本来就低,而排放强度又大大超出自身环境容量,所以往往成为重污染地区。再如兰州、太原等特殊地形的城市,工业布局不合理,致使空气污染经常很严重。

灾害性雾霾则是大面积笼罩蔓延。因为相当区域的天气与地气阻塞不通,循环系统陷于相对停滞失能,严重雾霾经常会大范围弥漫,动不动就是几万几十万平方公里甚至面积更大。 2013年以来华北平原地区便是这样的典型境态,说明区域整体生态循环系统已开始落入恶性循环。

两种境界之间的过渡状态,其发展演化趋势值得注意

另外,处于普通型空气污染与雾霾常态化二者之间,还有一种过渡状态,即循环系统偶尔性失能与部分失能。京津冀地区大致是从世纪之交,开始步入过渡状态之交替期,然后在2013年初,突然跌入灾害性雾霾的恶性循环。我国中东部地区的黄淮平原、汾渭平原、东北平原、长江中下游平原和长三角等地,近几年时而表现出近似于上述两种类型之交替的状况,有的甚至已经基本上演变为雾霾常态化境界。这些发展变化趋势,特别值得注意。

20世纪90年代北京的大气污染,一般边界都比较清晰,而且大都只是在城区的三四环之内,像扣着一个锅盖,高度通常也较低。再有就是石景山首钢一带经常烟尘弥漫。那时北京城区和首钢的污染,各自相对是孤立的,同时也基本影响不到上风上水的西山八大处和香山。即使偶发较大面积雾霾,那边厢几番雾浮霿悬,西山上照样云淡风轻。而进入2013年之后,对于从普通型大气污染到灾害性雾霾的境界性变化,身处西山感受就非常明显。落到了雾霾常态化的境界之中,再也没有什么净土和旁观者,都是同城同等待遇,皆在雾霾中同呼吸共命运。

 

“如果可以选择,你是想要北京的蓝天,还是想要河北人不挨冻?”——人们以为这是治理雾霾的两难困境,实际上恰恰是观念陷阱和思维锁定

深入认识灾害性雾霾,需要有境界观。一般思维的关注点都在具体的事物上,容易看到千差万别的物相。即使所见差别再大,也认为只是现象、程度或数值的不同,而很难看到境界之转变。其实,境界决定存在,不同境界有不同规律,规律主导着存在性质及其变化。南橘北枳,所以者何?水土异也——此即境界使然。

我们的认知模式,决定了我们所看到的东西。所以,我们看到的往往只是自己想看的,而不是原本的事实存在。而且,观念决定行为,认知锁定境界。我们头脑中的观念,不仅局限了我们的眼界,也束缚了我们的作为和存在境界。

研究问题是为了获得更深入的认识,而认识结果则直接关系到对策与行动。如果说灾害性雾霾主要就是污染排放与气象条件这两个原因,那么雾霾问题的解决,当然就看减排治理的方法和力度。

据《凤凰周刊》报道, 2017年入冬之前,为确保控制污染目标的实现,北京和华北等地推行严厉禁煤令。但因为煤改气、煤改电未及时完工,或气源和电力供应不足,致使北京、河北、河南、山东、山西、陕西等地,都出现没法取暖做饭、学生挨冻的情况。后来政策有所调整,恰巧12月28日至30日,华北等地遭遇一场较严重雾霾过程。这篇题为《雾霾来了,我竟“期待已久”,希望他们可以温暖过冬》(作者尤勇气、赵福帅)的报道发问:“如果可以选择,你是想要北京的蓝天,还是想要河北人不挨冻?”(凤凰周刊网, 2017)

该文尖锐呈现了治理雾霾的两难局面:

“随着近日环保部和国家发改委接连发文,燃煤取暖可重新启用。风一停,煤一烧,今天的雾霾并不令人意外,甚至让我‘期待已久’。因为当你发现,北京的蓝天是靠河北人挨饿受冻换来时,雾霾便意味着寒风中的人们,终于可以温暖过冬了。

“蓝天和温暖的两难选择,未来或将继续撕扯着我们的内心。或许,这便是今年冬天留给我们最难的一道选择题。若让我选,只要能让河北人不挨饿受冻,我宁愿暂时戴回口罩,等风散霾。”(凤凰周刊网, 2017)

人们以为这是治理雾霾的两难困境,却没有意识到这实际上恰恰是观念陷阱和思维锁定。

若困于“排放—扩散”这一认知模式之中,既然对于气象条件无力回天,人的作为于是全部都集中到减排这一个方面。而问题又在于,在控制和削减排放这一领域难以常下猛药。因为能源结构调整和产业转型是一个长期过程,临时措施难起沉疴,毕竟整个经济社会活动无法持续大幅度消减。那么,就难免落到另一端上,无论雾霾之去来,似乎都只能等风靠天。

陷阱其实在人们自己的看法。破解两难困境首先要明白我们自己的观念。

深入研究雾霾生灭去来的机理机制,真正见根本、见境界、见规律,应该能够发现在“排放—扩散”这个模式之外、之中和之上,都还“天外有天”。

廓清观念雾霾,自然见到真相。

明白真实存在,出路就在眼前。

 

4.“蓝天计划”曾使北京空气质量连续14年逐年好转,为何一夜之间近乎于前功尽弃?关键在于整体境界及其转变

 

北京的“蓝天计划”期间即为常态大气污染及其治理结果

本课题研究之所以比较注重灾害性雾霾与常态空气污染这两种境界的区别,因为不同的境界有不同的规律法则和模式,污染物的存在状态、变化形式和生灭途径自也不同。

下面我们来看一下常态大气污染及其治理结果。 20世纪90年代,北京的大气污染曾经相当严重, 1998年北京的污染天数曾经高达141天(按旧国标)。同年开始启动以治理空气污染为目标、以减排为主要手段的“蓝天计划”。在经济不断发展、能源消耗总量逐年增加的情况下,还是成功控制和逐步削减了污染物排放量。 1998年北京市能源消耗总量为3808万吨标准煤, 2012年为7177万吨,增长188.5%;而二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物(PM10及以下颗粒)浓度, 2012年则比1998年分别降低了77%、 30%和42%。污染物排放量逐步减少,污染天气亦随之递减:2006年重污染天数减少到24天;2011年重污染天数为5天,一二级优良天气284天;2012年重污染天数仅为4天。(北京市统计公报)

以空气质量指数作为衡量标准, 1998年至2012年北京市实施蓝天计划期间,实现了连续14年空气质量指标的逐年好转,说明对于普通型大气污染,只要抓好产业升级和能源替代,严格控制和削减排放,就能收到显著效果。

但是,时间转到2013年,就像遭遇黑洞,此前的努力似乎全部白费,所有的成绩犹如归零。尽管2013年以来的减排治理力度比以前更大,排放总量也比那时逐年削减更多,但是整体空气质量还是明显不如2012年之前。

 

要认识和根治雾霾,应该注重境界,注重循环系统,注重生态环境整体

为什么会是这样?原因就在于:境界变了,标准和规律皆变,乃至存在亦变。对于普通型空气污染,减排措施很管用,从空气质量指标上看,治理也很见效。但是,毕竟能源资源消耗总量过大,而且逐年递增,对生态环境系统的扰动、破坏和压力都在积累,尤其是关键内因的持续恶化,致使水气循环系统的内在机制不断削弱。在这种局部有所改善、总体还在恶化的大境界之中,尽管蓝天日数每年都在增加,情况似乎越来越好,实际上却是越来越逼近系统承载极限的临界点。而一旦跌落至恶性循环的境界,即使仍然用空气质量这一单项指标衡量,那十几年的减排治理努力也近乎于前功尽弃。

时过境迁,现在再来谈论当年治理措施的对错功过,已经没有意义。如果说有意义,则是昨日之因,终成今日之果。而对于现在和未来,我们尤其应该意识到,今日之因,复为明日之果。我们今天正在承受雾霾灾难之苦果,为了明天,切莫再错因果,贻误历史时机。

现在我们都是用空气质量指数来界定雾霾。但空气质量指数只是雾霾的一项指标,而雾霾又只是水气循环系统失能的一个症状。所以,即使这一个指标有所好转,也不能视为整体系统真正恢复正常。要认识和根治雾霾,还应该注重境界,注重循环系统,注重生态环境整体,功夫要下在系统和整体上面。

 

2013年以前排放量比现在还大,为何基本没有严重雾霾?可见雾霾的真正原因不在污染物排放量,而在于天地循环系统之通塞境态

灾害性雾霾与普通大气污染有共同性,同时各有其特殊性。其特殊性,决定了主要矛盾的主要方面,决定了事物的不同性质。我们既要研究大气污染的共同性,还应该研究灾害性雾霾的特殊性,明了特殊性与普遍性的相互作用及境界差异。本质和规律是眼睛看不见的,要透过现象悟见本质,洞察化变而发现规律,进而认识和化解雾霾灾害。

2013年以前的排放量虽然比现在还大,但是并没有这样严重而频发的雾霾。即使是2013年以来,常量之排放一直在持续,在多数时间段也没有形成灾害性雾霾。可见,雾霾的真正原因不在污染物排放量,而在于天地循环系统之通塞境态。循环系统失能,便会出现雾或霿,进而导致雾霾灾害。而即使是污染物零排放,若雾与霿的反常现象持续与多发,同样是水气循环系统的严重病态。

如是观之,便可发现境界的重要性。实际上更为关键的是我们自己的境界观。从境界才能看到根本,明白根本即可把握境界。以境界观来看气象扩散条件与雾霾,同样会发现新的问题。假若患者离开呼吸机便不能自主呼吸,虽然其临床症状与呼吸机直接相关,但是病因显然不在呼吸机之有无,也不在呼吸机是否给力。人体本身的呼吸循环系统及其功能,才是根本之所在。

问题由是开始清晰:对于严重雾霾,气象扩散条件不利可导致病症明显发作,而污染物排放量大则会使其雪上加霜。即如一嗜酒者,平常干一斤白酒也没事;但若突发肝坏死,喝二三两之症状便可要命。所以,关键还在于整体境界及其转变,在于水气循环系统的正常与否。

那么,这种称为“灾害性雾霾”的境界到底是怎么回事?

华北平原区为什么会突然发生这种境界性的剧烈转变?

为什么这一境界转变会发生在2013年之交?

这种模式转换的机制何在、境界突变的根因何在?