首先，我原先写了一个PPT, 现在改为微博，所以你看了怪怪的，好像话说半句就没有了。我打字慢，请大家原谅。但是，我帮你浓缩成简单的问答，不是为你节省时间了？

第二，我把《 柴静没有回答的问题，我来试试（一） 》里面的内容包括进来,  内容有了重复，是为了对雾霾和PM2.5做一个完整的表述。

**雾霾和PM2.5
柴静的《穹顶之下》没有说清楚的问题

Jianhui Hong, Ph.D.
洪建辉
清华大学化工系1991级
燃烧,节能,环保,专利
2015于芝加哥
http://blog.sciencenet.cn/u/jianhuihong

 http://www.weibo.com/BlueSkyCHN

**内容提要
1.雾霾是什么？
   早期历史
   对健康的影响
2.雾霾是什么造成的?
   已知污染物清单
   颗粒和PM2.5
3.如何减少和消除雾霾?

**雾霾早期历史
英国伦敦(雾都)
工业革命
大量烧煤
粉尘，烟，二氧化硫(SO2)

**雾霾这名字如何来的?
Smog = Smoke + fog  (英语单词词源, 并非指成分)
Dr. Henry Antoine des Voeux
1905年七月。
英国伦敦。
雾霾, Smog 的音译加意译，翻译家古文造诣高。

**1952伦敦大雾霾
死亡人数: 四千
政府行动,立法执法

**雾霾是什么？
雾霾是导致低能见度的，有毒有害的空气悬浮物。

臭氧是气态，由于和雾霾相伴相生所以常被包括在雾霾内。

雾是水滴, 霾是其他细颗粒(含烟, 尘, 液滴等等) 。

清洁的雾及水蒸气可以由人类活动引起或加剧，但是对人的健康和环境无害。
无火不生烟 。  雾霾和燃烧关系密切。
燃烧产生的污染物是雾霾的主要原因(有个别例外) 。
燃烧产生的污染物是可以控制减少的。

**雾霾对健康的影响
雾霾对健康有严重的影响, 尤其对儿童，老年人，心肺疾病患者。
1. 臭氧(O3): 强氧化剂, 刺激呼吸道,心血管, 咳嗽，哮喘，气短
2. 硫氧化物 , SOx (SO2 和 SO3):  和水反应生成亚硫酸(H2SO3), 硫酸(H2SO4)
3. 氮氧化物,  NOx (NO 和 NO2): 和水反应生成亚硝酸(HNO2),硝酸(HNO3)
4. 一氧化碳  (CO): 有毒气体，窒息
5. 汞, 也叫水银 (Hg): 对神经,消化,免疫系统,肺肾器官有害(世界卫生组织)
6. 铅:  神经毒剂, 弱智
7. 黑碳(soot):  吸附其他毒素, 包括多环芳香烃(PAH),已知致癌物
8. 挥发性有机化合物（VOC)：刺激眼鼻喉,头晕,呕吐, 损害肝肾及中枢神经系统,已知对动物致癌, 对人体可能致癌

**臭氧对健康的影响

刺激呼吸道,心血管, 咳嗽，哮喘，气短

哮喘

心血管发炎

**现在发达国家的雾霾是什么造成的?
氮氧化物NOx +挥发性有机化合物VOC + 阳光,  产生臭氧O3
臭氧变成发达国家雾霾危害性的重要部分
氮氧化物NOx(NO和NO2): 产生亚硝酸(HNO2),硝酸(HNO3)

如果有氨气排放, 生成亚硝酸铵(NH4NO2 ), 硝酸铵(NH4NO3)

硫氧化物SOx (SO2 和 SO3):  和水反应生成亚硫酸(H2SO3), 硫酸(H2SO4)
如果有氨气排放, 生成亚硫酸铵(   (NH4)2SO3  ), 硫酸铵( (NH4)2SO4   )

发达国家SOx排放已经较低.
中国的SOx排放仍然较高.  

**雾霾是什么造成的?
已知能导致雾霾的空气污染物 (排名顺序不代表重要性):
1.硫氧化物SOx
2.氮氧化物NOx
3. 颗粒 PM,
4.挥发性有机化合物(VOC) 或碳氢化合物(HC)
5.一氧化碳CO
6. 金属 (汞，铅等)
7. 氨（NH3)

8. 其他

**雾霾是二氧化碳排放造成的吗?
不是。二氧化碳是温室气体。 与雾霾没有直接关系。

**雾霾和PM2.5 有什么关系?
雾霾 = PM, 空气悬浮物颗粒.
PM 包含PM10.
PM10包含PM2.5.
PM2.5 分一次PM2.5和二次PM2.5 两种.
一次PM2.5 由污染源直接排放(烟,煤灰,尘), 是雾霾的部份成因.
二次PM2.5 在由污染物在空气中生成，是雾霾的重要成份.
气体污染物SO2/SO3不是PM2.5, 但在空气中可以生成亚硫酸(H2SO3), 硫酸(H2SO4) 液滴, 变成PM2.5.

**PM是什么?
Particulate Matter, 空气悬浮物颗粒, 任何固体或液体颗粒
尘，土,
煤灰,
燃烧产生的烟(黑碳，碳黑),
液滴,
盐,
酸,
冰,
金属,
金属氧化物

**PM10是什么?
10微米以下的空气悬浮物颗粒.
PM10包含2.5微米以下的空气悬浮物颗粒.
2.5微米以上 10微米以下的颗粒称为粗颗粒.
(2.5微米以下的颗粒称为细颗粒).
粗颗粒来源： 粉碎，打磨，路面扬尘, 工地扬尘.
PM10可以吸入呼吸道并积累.

**PM2.5是什么?
2.5微米以下的空气悬浮物颗粒, 也称为细颗粒
细颗粒分一次细颗粒和二次细颗粒两种
一次细颗粒由污染源直接排放(烟,煤灰,尘), 是雾霾的部份成因.
二次细颗粒在由污染物在空气中生成，是雾霾的重要成份.
一次细颗粒可以促进二次细颗粒的形成
细颗粒对健康危害大，因为可以深入肺并进入血液

**雾霾解决方案
1. 建立污染物清单;
2. 找污染物源头;
3. 立法执法;
4. 采用污染物控制技术;
5. 监控空气质量和公众健康;
6. 研究雾霾机理;
7. 回到第一步，不断循环，直到蓝天再现
本解决方案原则上不因时间和地点而变化.  排放标准应该因地点而变化.
四面环山，风吹不进，污染物容易积聚，排放标准就要更严。

**1. 建立污染物清单
已知能导致雾霾的空气污染物 (排名顺序不代表重要性):
1.硫氧化物SOx
2.氮氧化物NOx
3.颗粒 PM,
4.挥发性有机化合物(VOC) 或碳氢化合物(HC)
5.一氧化碳CO
6. 金属 (汞，铅等)
7. 氨（NH3)

8. 其他
不断研究, 加深对雾霾机理认识，修改增加污染物清单

**2. 找污染物源头
顺藤摸瓜，由污染物清单去找污染源
各地,各工业门类排放总量统计
固定源
   发电厂锅炉
   水泥厂
   钢铁厂
   热水及蒸汽锅炉(民用,商用,工业用)
   餐饮家庭
   农业烧梗
   烟花爆竹

移动源
   汽车卡车
   飞机
   船只

**3. 立法执法
环保通常会增加企业成本.
环保标准
   社会能承受不作为的健康,环境和社会成本吗?
   社会能承受环保成本吗?
在市场竞争条件下，通常不能靠企业家和企业自觉自愿 。

**4. 采用污染物控制技术
4.1 脱硫(SOx)
4.2 脱硝(NOx)
4.3 除尘(PM)
4.4 一氧化碳(CO)排放控制
4.5 挥发性有机化合物(VOC)排放控制
4.6 脱汞(Hg)
4.7 氨排放控制

4.8 其他

**4.1 脱硫(SOx)
任何燃烧过程都有可能产生硫氧化物
燃料燃烧前预处理
   燃煤标准
   燃油标准
   燃气标准
燃烧后尾气脱硫
   湿法脱硫(Wet Scrubbing)
   喷雾干法脱硫(Spray Dry Scrubbing)
   湿法制硫酸(Wet Sulfuric Acid Process)
   其他

**4.2 脱硝(NOx)
任何涉及燃料和空气的燃烧过程都有可能产生氮氧化物
燃料含氮
   煤
   柴油
高温过程
低氮技术
   低氮燃烧器(low NOx burners)
   尾气脱硝
       选择性非催化脱硝法(SNCR)
       选择性催化脱硝法 (SCR)
       其它

**4.3 除尘(PM)
任何燃烧过程都有可能产生PM
煤改气
煤气化
燃烧过程控制可以把烟和黑碳(smoke/soot)排放控制到极少。
除尘
   静电沉降法(electrostatic precipitation)
   过滤(filter)
   其它

**4.4 一氧化碳(CO)排放控制
任何碳氢化合物燃烧过程都有可能产生一氧化碳
燃烧过程控制
   控制空气/燃料配比
   改善空气/燃料混合程度
   提高温度或时间
催化

**4.5 挥发性有机化合物(VOC)排放控制
常见排放源
   加油站
   产品上漆
   工厂烟囱尾气
   高架火炬
控制技术
   回收
   焚烧
   催化燃烧
   其它

**4.6 脱汞(Hg)
烧煤要面临的问题
控制
   活性碳吸附法
   其他化学物

**2015中欧美燃煤电厂标准, mg/m3

http://www.airclim.org/acidnews/china-new-emission-standards-power-plants

**烧煤炭可以做到清洁吗?
可以。
采用污染物控制技术, 烧煤可以做到清洁。
2015年中国燃煤电厂标准(九地区地方标准)
脱硫: SOx  <  50 mg/m3
脱硝: NOx  < 100 mg/m3
除尘: PM   <  20 mg/m3
脱汞: Hg   <  30 µg/m3

**烧天然气就一定清洁吗？
清洁是相对的。 比起烧煤烧油，燃烧天然气产生的硫氧化物和 PM通常要低得多。 但是，燃烧天然气产生的NOx仍然可以比较高，除非采用低氮燃烧技术。

NOx排放浓度
烧煤    : 600 - 100 mg/m3
烧油    : 400 - 80 mg/m3
烧天然气: 200 – 12 mg/m3

2008奥运前:燃煤燃烧器(>400 mg/m3) 换燃气燃烧器(~200 mg/m3)
2015/2016: 换低氮燃气燃烧器 80-60 mg/m3
2017/2018: 换超低氮燃气燃烧器 18-12 mg/m3 (预测)

**我们应该用天然气取代煤和油吗？
应该有条件的部分取代。 如果有足够的供应量，价格可以承担，有足够多的良好的输送管道的条件下，可以增加天然气用量, 特别是在污染严重的大城市 。
美国天然气供应量充足， 但东北地区(特别是纽约市)由于输送管道老旧不堪,采暖锅炉仍然无法全部采用天然气,锅炉仍然大量采用燃油。

**机动车污染物排放
机动车污染物
   1. SOx
   2. NOx
   3. THC (Total Hydrocarbon)
   4. CO
   5. PM
控制方法
   燃油标准(脱硫)
   燃料添加剂
   催化转化器: 三元催化器, 四元催化器, 柴油颗粒捕集器,柴油氧化型催化器

**汽油标准
2000年1月1日起，汽油质量升级为国标GB17930-1999，汽油中硫含量由不大于1500ppm降低至1000ppm以下（其中北京、上海和广州于2000年7月1日起执行硫含量不大于800ppm，到2003年1月全国汽油中的硫含量全部都执行不大于800ppm）；

2005年7月1日起，全国执行汽油中硫含量不大于500ppm（即国二）；

2010年5月1日，全国升级为国标GB17930-2006，即国Ⅲ汽油标准，汽油中硫含量降低至150ppm以下；

2014年1月1日起，全国升级为国标GB17930-2011，即国Ⅳ汽油标准，汽油中硫含量降低至50ppm以下。

将是2018年1月1日起，汽油硫含量将降低到10ppm，即国Ⅴ标准。我国2013年1月发布国五油品标准，要求自2018年1月1日起在全国范围内全面执行。

**柴油标准
2000年，相当于欧I柴油标准的GB 252-2000国家轻柴油标准开始实施，硫含量2000ppm以下；

2003年10月1日，相当于欧Ⅱ标准的GB/T 19147-2003国家车用柴油标准开始实施；

2011年7月1日起，执行相当于欧Ⅲ标准的GB 19147-2009国家车用柴油标准，硫含量不大于350ppm;

2015年1月1日起，执行相当于欧Ⅳ标准的GB 19147-2013国家车用柴油标准，硫含量不大于50ppm；

硫含量小于10ppm、相当于欧V的GB 19147-2013国家车用柴油标准，将于2018年1月1日实施。

**美国有雾霾吗？
美国权威机构American Lung Association 报告: 美国41%的人生活在雾霾里. 不过， 该机构用的标准很苛刻(2012年美国EPA标准：年标准值为12 μg/m3，24小时标准值为35 μg/m3, 一个地方只要年均或任何日均值任何一个超标就算不达标. 如果按照这标准，中国许多大城市超标数倍，甚至十几倍，该城市受影响人数100%。)***。美国的雾霾比起中国要轻得多。

***http://www.epa.gov/airquality/particlepollution/2012/decfsstandards.pdf

***http://www.epa.gov/airnow/aqi_brochure_02_14.pdf

美国十个雾霾最严重的城市, 加州(CA)占了大多数.

**2014年雾霾最严重的十个美国城市(按臭氧排名)
#1: Los Angeles-Long Beach, CA
#2: Visalia-Porterville-Hanford, CA
#3: Bakersfield, CA#4: Fresno-Madera, CA
#5: Sacramento-Roseville, CA
#6: Houston-The Woodlands, TX
#7: Modesto-Merced, CA
#8: Washington-Baltimore-Arlington, DC-MD-VA-WV-PA
#8: Dallas-Fort Worth, TX-OK
#10: Las Vegas-Henderson, NV-AZ

**2014年雾霾最严重的十个美国城市(按年均PM浓度排名)

#1: Fresno-Madera, CA
#2: Visalia-Porterville-Hanford, CA
#3: Los Angeles-Long Beach, CA
#3: Bakersfield, CA
#5: Modesto-Merced, CA
#6: Pittsburgh-New Castle-Weirton, PA-OH-WV
#7: El Centro, CA
#8: Phoenix-Mesa-Scottsdale, AZ
#8: St. Louis-St. Charles-Farmington, MO-IL
#8: El Paso-Las Cruces, TX-NM

**2014年雾霾最严重的十个美国城市(按短期峰值PM浓度排名)

#1: Fresno-Madera, CA
#2: Visalia-Porterville-Hanford, CA
#3: Bakersfield, CA
#4: Los Angeles-Long Beach, CA
#5: Modesto-Merced, CA
#6: Pittsburgh-New Castle-Weirton, PA-OH-WV
#7: Fairbanks, AK
#8: Salt Lake City-Provo-Orem, UT
#9: El Paso-Las Cruces, TX-NM
#10: San Jose-San Francisco-Oakland, CA

**空气污染指数

简单的讲，就象高考标准分（倒过来）：

最低0分，空气完美；
100分，空气一般（正好达标，但标准是人定的，因时间而异，因国家而异,  美国趋势是往下修订）；
最高500分，空气糟透了。

**AQI是对每种污染物而异

AQI PM10;  

AQI PM2.5;

AQI NOx;

AQI SOx;

AQI CO;

AQI O3.  

英文缩写：AQI, Air Quality Index，可分六档  (中国版)
0-50： 空气质量I级，优，无污染
51-100： 空气质量Ⅱ级，良，对健康无危害
101-200：空气质量Ⅲ⑴级和Ⅲ⑵级，轻微污染和轻度污染，对敏感人群有危害
201-300：空气质量Ⅳ⑴级和Ⅳ⑵级，中度和中度重污染。对健康有比较严重的影响
超过300：空气质量V级，重度污染。所有人的健康都会受到严重影响

美国版:

http://www.epa.gov/airnow/aqi_brochure_02_14.pdf

Each category corresponds to a different level of health concern:

• Good. The AQI value for your community is between

0 and 50. Air quality is satisfactory and poses little or no

health risk.

• Moderate. The AQI is between 51 and 100. Air quality

is acceptable; however, pollution in this range may pose a

moderate health concern for a very small number of individuals.

People who are unusually sensitive to ozone or

particle pollution may experience respiratory symptoms.

• Unhealthy for Sensitive Groups. When AQI values

are between 101 and 150, members of sensitive groups

may experience health effects, but the general public is

unlikely to be affected.

• Ozone: People with lung disease, children, older adults,

and people who are active outdoors are considered

sensitive and therefore at greater risk.

• Particle pollution: People with heart or lung disease,

older adults,1 and children are considered sensitive and

therefore at greater risk.

• Unhealthy. Everyone may begin to experience health effects

when AQI values are between 151 and 200. Members of

sensitive groups may experience more serious health effects.

• Very Unhealthy. AQI values between 201 and 300

trigger a health alert, meaning everyone may experience

more serious health effects.

• Hazardous. AQI values over 300 trigger health warnings

of emergency conditions. The entire population is even

more likely to be affected by serious health effects.

**环保标准高的地方空气质量就高吗？
不。加州环保标准在美国是最高的，但空气质量却不尽如人意。

原因：正因为空气差，所以要提高污染物排放（环保）标准。 标准已经很高了，空气质量随着标准提高有所改善, 但却仍然不尽如人意。 人口密度，机动车数量，地理，气候，森林火灾，雾霾的原因是复杂的。 所以排放标准要因地制宜。

**鸣谢
清华大学化工系各年级校友
清华大学化工系1991级校友
王晓明(机动车催化转化器)
赖桢(汽油柴油添加剂)
林崐崚(污染物来源分类)
马德成，陈晓霞, 沙云飞，李锦才