环保部近日发布的2017年1月份全国空气质量显示：京津冀区域13个城市PM2.5浓度同比上升43.8%。雾霾到底是什么，又是哪些原因导致了雾霾的产生?这几年治霾成效在哪里?
PM2.5到底长啥样
2016年到2017年的跨年雾霾给人印象深刻。记者来到中国科学院遥感与数字地球研究所，通过卫星遥感图象，不仅可以看到雾霾分布和变化，科学家还可以计算出相应的PM2.5的数值，这个数值跟地面观测到的数值几乎一样。
中科院大气物理研究所位于北京市的北三环附近，杨员是这里的科研助理，他每天都要到屋顶收集和放置采集PM2.5的膜。杨员每天要采集两次，在跨年雾霾这几天，他采集的膜只有1月2日上午是白的，其它时间都是黑色的。这黑色的东西是什么呢?杨员告诉记者，这里边的东西，要分析才知道。
人的头发直径大概是50到70微米，PM2.5颗粒只有人的头发丝的二十分之一到三十分之一。那么，我们看不见的PM2.5到底是什么东西呢?
PM2.5从哪儿来？
PM2.5指的是质量浓度，把它分解成化学成分，无非是七类。这七类主要成分是有机物、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、元素碳、氯盐、痕量元素等。
中科院大气物理研究所研究员王跃思：硫酸盐来自于燃煤，硝酸盐来自于燃煤跟机动车、工业等等排放出的氮氧化物，铵盐是来自于农牧业，当然工业也有一部分铵盐，另外还有有机碳或者叫有机物。
PM2.5的来源非常复杂，可以分为一次来源与二次来源，也叫一次颗粒、二次颗粒：一次来源又可分为人为的与自然的，人为污染源是指人类生活和生产活动形成的污染源;二次源是指各污染源排出的气态污染物，如二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物和氨等，经过复杂的大气化学反应而生成的二次细颗粒物。
曾经有人做过实验，测量家用机动车尾气排放中的PM2.5的数值，发现机动车尾气中的PM2.5的数值并不高。专家认为，这是正常现象，因为发动机排放的主要是气体不是PM2.5颗粒。但是，发动机排放的气体会在空气中形成PM2.5颗粒。
中科院“大气灰霾追因与控制”专项首席科学家贺泓：机动车所排放的污染物大部分是气态污染物，比如说氮氧化物VOC，它在后期会产生二次颗粒物，氮氧化物会变成硝酸盐，VOC会变成二次有机颗粒物，同时，氮氧化物和VOC的存在，还会促进二氧化硫向硫酸盐的转化，所以机动车对呈霾的贡献主要体现在二次颗粒物的贡献上。
中科院从2012年9月开始启动了关于雾霾的追因与控制的专项研究，主要以京津冀、长三角、珠三角等城市群为核心，对这些典型区域雾霾形成的物理化学机制进行研究，为控制雾霾污染提供科学可行的技术和政策解决方案。
汽车尾气为何会产生PM2.5？
中科院生态环境研究中心副研究员刘永春做了一个实验，模拟排放的污染气体在大气里面的转化过程。
实验往烟雾箱里加了挥发性有机物和氮氧化物，这些都是机动车会排放的气体，过了两个小时，仪器显示，烟雾箱里的颗粒物在增加。实验说明，原来的气态污染物在大气里面通过转化，会生成大量的颗粒物，这实际上也是霾的形成途径之一。
另外一个实验中，一个管子里是颗粒物，另一个管子加入含二氧化硫的空气，当这两个管子里的东西混合在一起时，能看到气态的二氧化硫向颗粒物转化。也就是说，在污染条件下，空气中已有的颗粒物会进一步加剧气态污染物向颗粒物转化，导致更多的颗粒物生成。
京津冀复合污染卫星图像显示近两年污染减轻
中科院“大气灰霾追因与控制”专项首席科学家贺泓：京津冀是一个典型的复合污染格局。北京是后工业化时代了，超大城市，主要污染来自生活交通污染，比如说具有代表性的氮氧化物;天津是工业化后期，也是超大城市，但是它的典型污染行业是石油化工所带来的典型的VOC污染;河北是一个典型的工业化前期，或者叫中期，主要是重化工，散烧煤典型的污染是二氧化硫，还有农畜牧业氨的排放，造成了复合的大气污染。
从卫星观测图可以看到，京津冀及周边地区的颜色最重，从红色到黄色深浅不一。红色代表PM2.5的年平均值(单位：微克/立方米)在120到150之间，黄色代表PM2.5的年平均值在90到120之间，绿色代表PM2.5的年平均值在60到90之间，蓝色代表PM2.5的年平均值在30到60之间。一组北京市从1999年到2016年的卫星遥感观测图显示，颜色每年都有不同，2013年最红，但是这两年颜色却开始变绿了。
中科院遥感与数字地球研究所研究员顾行发：从2013年采取大气行动计划以后，从年平均的角度来讲，可以明显看到主基调由红变成了绿，变成了蓝，这是一个稳步下降过程，完全用卫星把一年的数据平均下来得到的，反映的不是一天两天的偶然的现象，反映的完完全全是一个综合情况。
为什么我们感受不到PM2.5下降了？
北京市2016年的PM2.5的平均值是每立方米73微克，无论是从地面观测数据上看，还是从卫星遥感观测结果上看，从2014年开始，这个区域的空气质量在逐年好转，但是，为什么我们感受不到呢?
中科院遥感与数字地球研究所研究员顾行发： 我们分析发现，这是一个季节变化的问题，全年污染降低了，但是细分析发现，冬季的PM2.5数值不仅没有降低，甚至还有一点增加。
冬季污染的增加让人们感觉到雾霾越来越重，但是其他季节污染减少，导致年平均值降低了。数据显示，2015年4月份到9月份京津冀地区的PM2.5平均数值已经接近长三角和珠三角地区，但是在两头，也就是冬季的数值要高出很多。
为什么京津冀地区冬天的PM2.5的数值依然高居不下？
中国工程院院士清华大学环境学院院长贺克斌： 核心内因是排放，重要外因是气象。冬季在中国的北方地区，京津冀要采暖，这个民生的刚需，使各种污染物的排放量平均增加了将近30%。
除了排放的原因以外，另一个重要的原因是气象条件发生了变化，越来越不利于污染物的扩散。如果把京津冀地区比做成一个房间，这个房间本来就不是南北通透的，只有一面有窗，而且随着全球气候变暖，冬季的风少了，不仅风少了，屋顶的层高也低了。中国气象局的探空分析发现，2013年的逆温层高度是1700米，2014年是2000米，2015年是1000米，2016年变成了500米。
中国气象科学研究院研究员，中国工程院院士徐祥德： 由于逆温层上面是暖的，下面是冷的，空气的垂直扩散对流很弱，且根本不可能突破逆温层，在这个情况下污染状况就压缩在逆温层之下，就像房间越来越小了。到了2016年，同样12月份，虽然我们减排，但是房间变小了。虽然我们烟少抽了，比方两根变成一根了，但是空间变小，烟仍然产生了很大作用。
去年入冬以来，京津冀地区就经历了多次重度污染。为什么京津冀地区会是这样一个状况呢?
中国工程院院士郝吉明： 外因就是京津冀地方有太行山脉和燕山山脉，是一个弧状山脉，容易聚集污染物;内因是这个地方排放的污染物的量接近或者超过了大气容量，这个地方的社会活动水平，每平方公里比全国高2到3倍，甚至有些到4倍。
据专家介绍，京津冀的钢铁产量占了全国40%～50%，京津冀及周边地区消耗的煤每年超10亿吨，比美国全国消耗煤总量都要高。这些地方煤炭消费量在快速增长，过去这里年人均消耗煤不到1吨，现在平均每年每人消耗3～4吨，再加上人口增加，机动车保有量迅速增加，北京市1000人有300辆汽车，只有减少污染物的排放才能彻底改变京津冀严重污染的状况。
虽然气象条件的变化给治理雾霾带来了新的挑战，但我们要明白：排放是内因，气象是外因。我们很难改变地形和气象条件，但是可以通过改变生产方式、消费方式，来减少污染物的排放总量。
