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芬蘭人的中國霧霾研究：從“全面理解”開始，用十年解決問題
來源:澎湃新聞
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作者:馬婧
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發布時間: 2015-12-29
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2015年10月25日《自然》雜志刊登了一篇名為的《中國正呼吸著令人窒息的混合物》（China is choking cocktail）的文章，文章作者是赫爾辛基大學大氣科學系系主任Markku Kulmala教授。文中指出：“如果想要城市室外和室內環境的清潔空氣，就需要更深入的理解，尤其是研究不同污染物之間可能發生的不可預測的化學反應。
2015年10月25日《自然》雜志刊登了一篇名為的《中國正呼吸著令人窒息的混合物》（China is choking cocktail）的文章，文章作者是赫爾辛基大學大氣科學系系主任Markku Kulmala教授。文中指出：“如果想要城市室外和室內環境的清潔空氣，就需要更深入的理解，尤其是研究不同污染物之間可能發生的不可預測的化學反應。”在過去一年中，Markku Kulmala教授帶領其團隊，于今年10月下旬，完成了一份名為“美麗北京”的研究項目。
今年11月，在上海舉行的北歐設計創意周期間，在“中芬清潔技術、環境和都市設計領域科技創新合作”研討會上，來自芬蘭赫爾辛基大學的Joni Kujansuu博士分享了自己對中國霧霾的研究成果。澎湃新聞編譯了Markku Kulmala教授發表在《自然》雜志的文章《中國正呼吸著令人窒息的混合物》，并整理了Joni Kujansuu博士的講座內容：
是“全面理解”還是“隨它去吧”？
講座一開始，Joni Kujansuu博士先拋出了一個問題：在談中國的霧霾問題之前，我們首先要做一個選擇，是希望“全面理解”霧霾問題？還是就“隨它去吧”（just go blindly）？
這個問題的答案看似非常明顯，當我們坐在這樣一個場合，聆聽關于霧霾的研究時，我們當然希望“全面理解”霧霾問題，但事實上，一旦離開這個場合，就只能“隨它去吧”。
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二次污染的復雜現狀
Joni Kujansuu博士認為，相比歐洲50-100年前空氣污染中相對簡單的污染物成分，目前中國空氣污染物的成分非常復雜，已經形成了一個“污染物生態系統”。如果要對霧霾有全面理解，首先要知道存在的污染物有哪些，其次，還要了解在不同的污染物之間會發生哪些物理和化學反應，如果沒有長期深入的檢測研究，就無法預知潛在的化學反應。而目前的空氣污染相關研究中，對這些引起二次污染的化學反應還處于初步了解階段。
在合作機構南京大學地球系統區域過程綜合觀測試驗基地里，研究團隊發現，如果控制了一種污染物的含量，也許會讓其他污染物的含量增加。比如，在夏天的南京，如果減少氮氧化物的排放，會導致臭氧含量增長10倍，而臭氧增加帶來的危害性會更大。所以，如果不了解污染物之間會發生什么反應，只是盲目治理某一種污染物，有可能會帶來更大危害。在另一個研究數據中，研究者發現，霧霾會影響天氣預報的預測。比如，霧霾減少時，太陽光射入會增加，就會導致氣溫升高，甚至會改變降雨降雪的情況。
室內空氣污染同樣不容忽視
空氣污染的問題不僅包括室外空氣，還包括室內空氣。尤其是大城市的居民，大概90％的時間都處在室內環境中，污染物會從室外向室內傳輸，與室內的烹飪、吸煙、取暖及室內家具釋放的污染物混合在一起，造成復雜的室內空氣污染。
新近有研究表明，在中國，室內空氣污染是第四大對人體的潛在威脅。Markku Kulmala教授研究團隊初步研究認為，室內空氣的一些污染物含量甚至高于室外空氣，他們希望在未來能進行更多室內空氣污染的研究。
研究與社會的良性循環
基礎研究需要資金支持，以轉化為知識；這些知識會有助于應用型研究的發展；從而得到創新型產品，即從知識轉化成經濟收入；這些創新型產品可以解決社會問題，推動政策的發展，繼續支持基礎研究。
Joni Kujansuu博士認為，治理空氣污染不僅是解決環境問題，還會帶來巨大的經濟效益。相比每年空氣污染帶來的醫療費用，治理空氣污染研究的資金投入實在微不足道，而且空氣污染也減少了來中國的外國人旅游和定居數量。Joni Kujansuu博士樂觀地指出，如果中國可以在10年內解決霧霾問題，還可以把技術出口到其他發展中國家，如印度、孟加拉等東南亞國家，以及中美南美國家。
如何解決霧霾問題？
在《自然》雜志刊登的《中國正呼吸著令人窒息的混合物》的文章中，Markku Kulmala教授認為，只有了解大氣化學才能解決中國的霧霾問題，而中國的中央政府、地方政府、研究機構及大學應積極合作，與全世界的大氣化學家（atmospheric chemists）一起，從以下幾點解決霧霾問題：
1、建立一個旗艦監測站網絡：監測concentrations,fluxes, interactions and feedbacks，以及一般性空氣質量及氣象數據。每個大城市大概需要5-8個這樣的監測站就夠了，每個監測站大概需要花費700-1100萬美元。同時，也需要一些裝在汽車和飛機上的移動檢測平臺，地面的氣柱（air columns）遙感，衛星觀測，以及霧霾室（smog chambers）。這樣就可以通過歷史數據來確定主要的污染物。
2.要立即在一些代表性的住宅和辦公樓里，開始進行室內的空氣質量測量及監控。
3.大氣化學家必須要在高濃度的不同污染物環境中，開始模擬二次污染的反應過程及反饋機制，有了這些模擬實驗，就可以進行觀察對比。
4.需要確定空氣污染與死亡率以及其他健康問題之間有怎樣的聯系，以確認與健康最相關的污染物有哪些，來源在哪里，然后先來解決這些污染物問題。需要逐步建立一個數據庫，來跟蹤這些污染物對健康的影響。
5.長期的可持續工程性解決方案要實施，以使空氣污染保持在低水平，比如工業中的改進工藝流程和物料流程（improving processes and material flows in industry）。這就需要中國各地的政府機構的能力建設，包括決策過程、立法工具，以及清潔空氣的行動計劃，慎重考慮空氣質量的監測數據。
首先，我們要升級現有的工作站監測設施，讓其達到能監測所有成分的標準。中國有很多監測站，但多數都不夠綜合全面。這里“綜合全面”是目前工作站的問題，不需要去建新的工作站設施，我們可將現有的工作站作為基礎來進行升級。至于我們完成計劃要花多少年，取決于中國的決策者和研究團體。
2016年，我們希望能達成升級工作站監測設施的承諾。
2016-2018年，至少花兩年時間，升級所有的工作站監測設施，建立全國范圍內的新工作站監測網絡。
2017-2019年，在設計升級完成后，我們大約需要1-2年時間，來收集足夠的數據，開始了解混合物之間的化學反應，了解這些反應如何與天氣氣候過程互動。
2019年，這是根據監測結果提出具體措施的評估年，如果那時會有政府行動的承諾，有可能可以把整個計劃的速度加快一年，當然如果有阻礙，整個計劃就會延后。
這些完成以后，就要根據研究結果的建議，依靠國家和地方政府以及私人部門的行動來推動計劃。因為保持經濟增長很重要，所以具體的計劃推進速度很難講。但如果有各方的承諾，我們相信中國可以在10年內達到清潔的空氣，并且不會給經濟增長帶來過大的影響。當然，剛開始時必然會產生一定影響，但我們相信有足夠的技術，可以減少甚至抵消對GDP的負面影響。
澎湃新聞：為什么赫爾辛基大學的研究團隊會對中國的霧霾問題感興趣，您與哪些中國的研究機構進行了合作？
霧霾現象是一個有趣的科學問題和重要的社會問題，我們會看到新現象的不斷出現，因此需要采取具體的行動。我們的研究過程中，中國合作伙伴非常重要，我們需要和學術機構合作，也需要和私人企業合作，才能達到綜合的解決方法。我們目前的合作機構有：復旦大學、南京大學、北京大學、清華大學、南開大學、中國環境科學研究院、中國科學院遙感與數字地球研究所、中國科學院大氣物理研究所、中國科學院地理科學與資源研究所--中國陸地生態系統通量觀測研究網絡（ChinaFLUX）、中國科學院化學研究所。
重要的是，先要花時間和經歷來建立良好的關系，這樣會更快的形成有效的行動。我們盡可能多來中國，在現場工作，與我們的合作機構當面討論。我們非常幸運能和這些機構進行合作。當然，我們也期待中國內部的不同機構之間能加強合作，能有更多的開放數據的交換。沒有數據開放，將很難知道哪些行動是最有效的。一個研究團隊無法做所有的事情，沒有有效的溝通以及團隊之間的信任，最終呈現給決策者的解決方案也許不是最好的，甚至帶來阻礙。
社會公眾有權力要求我們這些研究者提出最好的解決方法，但是如果我們不能信任彼此，就無法提出最好的解決方法。
澎湃新聞：你們認為目前世界范圍內的霧霾研究處于怎樣的狀況？
霧霾研究一直在進步，我們提到的綜合性的旗艦監測站是關鍵。在采取實際措施之前，我們需要有全面深入的了解。現在很多人會去對比歷史上的霧霾現象，但是這個做法不可取，因為現在的化學混合物已經完全不同。我們亟需最可持續的設備，首先來監測和了解中國的大氣中到底在發生什么，沒有其他的捷徑，否則只是在浪費時間造成更多的悲劇。
澎湃新聞：今年年初，關于霧霾，人們進行了激烈討論。作為專業研究者，如何看待這樣的討論？
有時候看別的國家采取的措施是很容易的事情，比如美國和英國的措施。但是，最有效的解決方案必須在中國內部形成，只有中國的方法才能解決中國的問題。盡管，年初的紀錄片有些煽情，里面的數據事實也是只言片語，但我理解這是為了給決策者更多壓力。有時候，這樣的方法會獲得成功，但中國更需要的是頭腦冷靜（coolheadedness）。面臨的問題是巨大的，但同時也是巨大的潛力。如果可以解決中國的空氣問題，可以想象這在全球范圍內的巨大市場潛力。那些短視的急性措施只是在浪費時間、金錢和力氣。
澎湃新聞：還有不同領域的人在試圖用不同的方法來應對霧霾，比如荷蘭的藝術家設計師Daan Roosegaarde發起的清理霧霾項目（Smog Free project），你們如何看待這些項目？
類似的項目非常重要，但困難的是，如何讓這樣的想法持續下去，并成為具體的行動。如果只是為了提高意識，這些項目肯定是達到了目的。
澎湃新聞：對于每天生活在霧霾中的中國的普通民眾，您有什么想對大家說的嗎？
還有希望，我們相信我們的路線圖會帶來“美麗中國”，只有深入了解，才能得到最有效的措施。中國人民應當擁有美麗的中國，中國應當更美麗，我們衷心希望能和大家一起共同開拓出通往美麗的道路。
今年11月，在上海舉行的北歐設計創意周期間，在“中芬清潔技術、環境和都市設計領域科技創新合作”研討會上，來自芬蘭赫爾辛基大學的Joni Kujansuu博士分享了自己對中國霧霾的研究成果。澎湃新聞編譯了Markku Kulmala教授發表在《自然》雜志的文章《中國正呼吸著令人窒息的混合物》，并整理了Joni Kujansuu博士的講座內容：
是“全面理解”還是“隨它去吧”？
講座一開始，Joni Kujansuu博士先拋出了一個問題：在談中國的霧霾問題之前，我們首先要做一個選擇，是希望“全面理解”霧霾問題？還是就“隨它去吧”（just go blindly）？
這個問題的答案看似非常明顯，當我們坐在這樣一個場合，聆聽關于霧霾的研究時，我們當然希望“全面理解”霧霾問題，但事實上，一旦離開這個場合，就只能“隨它去吧”。
不同預期的污染物減排對死亡率的影響，來自Joni Kujansuu博士
Joni Kujansuu博士展示了這張圖表，是不同預期的污染物減排對死亡率的影響。紫線表示如果什么都不做，死亡率會越來越高；紅線表示如果只是短期的快速治理（如APEC藍），死亡會減少一段時間，但很快又會繼續升高；藍線則是該研究團隊提出的一種綜合全面的研究和治理方法，即監測所有的污染物，了解它們之間可能發生的反應，并使用清潔技術解決污染問題。研究團隊認為，減少某些特定的污染物只會贏得一些時間，但是這個綜合全面的研究方法，可以在10年時間內，讓中國的空氣質量變得和歐洲一樣。二次污染的復雜現狀
Joni Kujansuu博士認為，相比歐洲50-100年前空氣污染中相對簡單的污染物成分，目前中國空氣污染物的成分非常復雜，已經形成了一個“污染物生態系統”。如果要對霧霾有全面理解，首先要知道存在的污染物有哪些，其次，還要了解在不同的污染物之間會發生哪些物理和化學反應，如果沒有長期深入的檢測研究，就無法預知潛在的化學反應。而目前的空氣污染相關研究中，對這些引起二次污染的化學反應還處于初步了解階段。
在合作機構南京大學地球系統區域過程綜合觀測試驗基地里，研究團隊發現，如果控制了一種污染物的含量，也許會讓其他污染物的含量增加。比如，在夏天的南京，如果減少氮氧化物的排放，會導致臭氧含量增長10倍，而臭氧增加帶來的危害性會更大。所以，如果不了解污染物之間會發生什么反應，只是盲目治理某一種污染物，有可能會帶來更大危害。在另一個研究數據中，研究者發現，霧霾會影響天氣預報的預測。比如，霧霾減少時，太陽光射入會增加，就會導致氣溫升高，甚至會改變降雨降雪的情況。
室內空氣污染同樣不容忽視
空氣污染的問題不僅包括室外空氣，還包括室內空氣。尤其是大城市的居民，大概90％的時間都處在室內環境中，污染物會從室外向室內傳輸，與室內的烹飪、吸煙、取暖及室內家具釋放的污染物混合在一起，造成復雜的室內空氣污染。
新近有研究表明，在中國，室內空氣污染是第四大對人體的潛在威脅。Markku Kulmala教授研究團隊初步研究認為，室內空氣的一些污染物含量甚至高于室外空氣，他們希望在未來能進行更多室內空氣污染的研究。
研究與社會的良性循環
研究與社會良性循環示意圖，來自Joni Kujansuu博士
Joni Kujansuu博士還認為，研究與社會之間應該有一個良性的循環，需要一個持續的互動對話過程，同時要讓不同的社會層面都加入這個對話和良性循環之中。基礎研究需要資金支持，以轉化為知識；這些知識會有助于應用型研究的發展；從而得到創新型產品，即從知識轉化成經濟收入；這些創新型產品可以解決社會問題，推動政策的發展，繼續支持基礎研究。
Joni Kujansuu博士認為，治理空氣污染不僅是解決環境問題，還會帶來巨大的經濟效益。相比每年空氣污染帶來的醫療費用，治理空氣污染研究的資金投入實在微不足道，而且空氣污染也減少了來中國的外國人旅游和定居數量。Joni Kujansuu博士樂觀地指出，如果中國可以在10年內解決霧霾問題，還可以把技術出口到其他發展中國家，如印度、孟加拉等東南亞國家，以及中美南美國家。
如何解決霧霾問題？
在《自然》雜志刊登的《中國正呼吸著令人窒息的混合物》的文章中，Markku Kulmala教授認為，只有了解大氣化學才能解決中國的霧霾問題，而中國的中央政府、地方政府、研究機構及大學應積極合作，與全世界的大氣化學家（atmospheric chemists）一起，從以下幾點解決霧霾問題：
1、建立一個旗艦監測站網絡：監測concentrations,fluxes, interactions and feedbacks，以及一般性空氣質量及氣象數據。每個大城市大概需要5-8個這樣的監測站就夠了，每個監測站大概需要花費700-1100萬美元。同時，也需要一些裝在汽車和飛機上的移動檢測平臺，地面的氣柱（air columns）遙感，衛星觀測，以及霧霾室（smog chambers）。這樣就可以通過歷史數據來確定主要的污染物。
2.要立即在一些代表性的住宅和辦公樓里，開始進行室內的空氣質量測量及監控。
3.大氣化學家必須要在高濃度的不同污染物環境中，開始模擬二次污染的反應過程及反饋機制，有了這些模擬實驗，就可以進行觀察對比。
4.需要確定空氣污染與死亡率以及其他健康問題之間有怎樣的聯系，以確認與健康最相關的污染物有哪些，來源在哪里，然后先來解決這些污染物問題。需要逐步建立一個數據庫，來跟蹤這些污染物對健康的影響。
5.長期的可持續工程性解決方案要實施，以使空氣污染保持在低水平，比如工業中的改進工藝流程和物料流程（improving processes and material flows in industry）。這就需要中國各地的政府機構的能力建設，包括決策過程、立法工具，以及清潔空氣的行動計劃，慎重考慮空氣質量的監測數據。
首先，我們要升級現有的工作站監測設施，讓其達到能監測所有成分的標準。中國有很多監測站，但多數都不夠綜合全面。這里“綜合全面”是目前工作站的問題，不需要去建新的工作站設施，我們可將現有的工作站作為基礎來進行升級。至于我們完成計劃要花多少年，取決于中國的決策者和研究團體。
2016年，我們希望能達成升級工作站監測設施的承諾。
2016-2018年，至少花兩年時間，升級所有的工作站監測設施，建立全國范圍內的新工作站監測網絡。
2017-2019年，在設計升級完成后，我們大約需要1-2年時間，來收集足夠的數據，開始了解混合物之間的化學反應，了解這些反應如何與天氣氣候過程互動。
2019年，這是根據監測結果提出具體措施的評估年，如果那時會有政府行動的承諾，有可能可以把整個計劃的速度加快一年，當然如果有阻礙，整個計劃就會延后。
這些完成以后，就要根據研究結果的建議，依靠國家和地方政府以及私人部門的行動來推動計劃。因為保持經濟增長很重要，所以具體的計劃推進速度很難講。但如果有各方的承諾，我們相信中國可以在10年內達到清潔的空氣，并且不會給經濟增長帶來過大的影響。當然，剛開始時必然會產生一定影響，但我們相信有足夠的技術，可以減少甚至抵消對GDP的負面影響。
澎湃新聞：為什么赫爾辛基大學的研究團隊會對中國的霧霾問題感興趣，您與哪些中國的研究機構進行了合作？
霧霾現象是一個有趣的科學問題和重要的社會問題，我們會看到新現象的不斷出現，因此需要采取具體的行動。我們的研究過程中，中國合作伙伴非常重要，我們需要和學術機構合作，也需要和私人企業合作，才能達到綜合的解決方法。我們目前的合作機構有：復旦大學、南京大學、北京大學、清華大學、南開大學、中國環境科學研究院、中國科學院遙感與數字地球研究所、中國科學院大氣物理研究所、中國科學院地理科學與資源研究所--中國陸地生態系統通量觀測研究網絡（ChinaFLUX）、中國科學院化學研究所。
重要的是，先要花時間和經歷來建立良好的關系，這樣會更快的形成有效的行動。我們盡可能多來中國，在現場工作，與我們的合作機構當面討論。我們非常幸運能和這些機構進行合作。當然，我們也期待中國內部的不同機構之間能加強合作，能有更多的開放數據的交換。沒有數據開放，將很難知道哪些行動是最有效的。一個研究團隊無法做所有的事情，沒有有效的溝通以及團隊之間的信任，最終呈現給決策者的解決方案也許不是最好的，甚至帶來阻礙。
社會公眾有權力要求我們這些研究者提出最好的解決方法，但是如果我們不能信任彼此，就無法提出最好的解決方法。
澎湃新聞：你們認為目前世界范圍內的霧霾研究處于怎樣的狀況？
霧霾研究一直在進步，我們提到的綜合性的旗艦監測站是關鍵。在采取實際措施之前，我們需要有全面深入的了解。現在很多人會去對比歷史上的霧霾現象，但是這個做法不可取，因為現在的化學混合物已經完全不同。我們亟需最可持續的設備，首先來監測和了解中國的大氣中到底在發生什么，沒有其他的捷徑，否則只是在浪費時間造成更多的悲劇。
澎湃新聞：今年年初，關于霧霾，人們進行了激烈討論。作為專業研究者，如何看待這樣的討論？
有時候看別的國家采取的措施是很容易的事情，比如美國和英國的措施。但是，最有效的解決方案必須在中國內部形成，只有中國的方法才能解決中國的問題。盡管，年初的紀錄片有些煽情，里面的數據事實也是只言片語，但我理解這是為了給決策者更多壓力。有時候，這樣的方法會獲得成功，但中國更需要的是頭腦冷靜（coolheadedness）。面臨的問題是巨大的，但同時也是巨大的潛力。如果可以解決中國的空氣問題，可以想象這在全球范圍內的巨大市場潛力。那些短視的急性措施只是在浪費時間、金錢和力氣。
澎湃新聞：還有不同領域的人在試圖用不同的方法來應對霧霾，比如荷蘭的藝術家設計師Daan Roosegaarde發起的清理霧霾項目（Smog Free project），你們如何看待這些項目？
類似的項目非常重要，但困難的是，如何讓這樣的想法持續下去，并成為具體的行動。如果只是為了提高意識，這些項目肯定是達到了目的。
澎湃新聞：對于每天生活在霧霾中的中國的普通民眾，您有什么想對大家說的嗎？
還有希望，我們相信我們的路線圖會帶來“美麗中國”，只有深入了解，才能得到最有效的措施。中國人民應當擁有美麗的中國，中國應當更美麗，我們衷心希望能和大家一起共同開拓出通往美麗的道路。
