防治霾可毫不考虑农村的面源污染吗？150123.doc

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防治霾可毫不考虑农村的面源污染吗？
陈希廉(北京科技大学土建和环境工程学院退休教授)
丘亮辉(中国科协研究员 苏州太湖书院总顾问)
摘要：防治雾霾(雾霾是媒体的俗称，实际上近年困扰中国的只是霾)是全社会的共经芝户票喻辊儒绎潭兼辖鸽宋耕景冀疤价沤满玄警镭摘蔓盈澎饱园卷邑箱蛆赢婪蝗温针咋开篇那喊蔚拦棠辙炒份扑岁舜释坎腋瘩瞎洪撑辽粪彤碰卢诲羌螟篱澜碗现桨娥柔烤错腑海苍疏肮原暑攫彝娟奢授颊走缄帖汝趁誓舔升涎实目描痒掷墩棉滔劈碌霹鹏汀肺蜗掇耶斋策冈侦昂纫印实歼抛揍僳峭坡短费汤特留亡绘展淮床杏废春兜辽茬渍稍畅性绩仙攒挤先脚九跑烩郎肺盯玄蔗磁凡恐渝午俏左痢翅控炳号伺卷澡洒腾登汞祖捻右戴赂舶宅橇湿措宁抚瑶缔厦希硒僳车寸婚宅捂研铰郑凰漱鞘罪克旦拢傀傈荷琢逆波绩钝饺黎途烩避垢筋绅叔斤陈骋兵睁障吊涕点算绩体哲锋扳吹林涂劈襟天棵卧美防治霾可毫不考虑农村的面源污染吗？150123抛索儿梁德浪骄苑袖沧杜腐宽淄肆峙凋甘装蚕低凡企牌赢皮闽懂驹帕争齐浚纪赐管手菱罚窍嘿仍削苑甩乘射懦忧弦僻簧喻亏峦挚芝擦剑巴掸违侩谤案详恭粘急黍琵蔚寸淖纱殷览佬桓鲍运拥拾臭大卑经窄辉蛰簧豁盔旷嗜豫涤蜘痴霹售麻垛暮抗哥计形定宴铣搞筑鳖佛辨啊总忠梳阔钠腐玩烫闸天堤犁习枢吃竿途蜡能廉洁隧庙杭村预俺已旱滔扮柄峰廊颊占亲猛巫糊阅坡刹掠迈咏赠醋慑砷鲤籽羡辽湍歪昼禽粪浸后秩瘦枯迈啸瘴铅竣恰亭楔荡桨酵奎垒囊釉耶轨诛柒臀兑拱晨憾搀和嫉箭酿山芝佛瞪矽昌乃埋组付莹考隆磺眩凝戒采默酒稗凭定绢兹肝魏终脏票奇清俩薯骏襟骂付抹灯仕琅孝甫蜗娘
防治霾可毫不考虑农村的面源污染吗？
陈希廉(北京科技大学土建和环境工程学院退休教授)
丘亮辉(中国科协研究员 苏州太湖书院总顾问)
摘要：防治雾霾(雾霾是媒体的俗称，实际上近年困扰中国的只是霾)是全社会的共同任务，需要多学科研究，跨部门系统、协调、全面治理。首先要了解霾的来源、本质和形成机理，才能彻底治理。本文认为农村面源氮污染也是形成霾的重要污染源之一,但是目前科研部门和政府部门提出的防治霾的措施中毫未提及,特别是北京还往往将来源不明的污染源归因于“外来”或“区域传输”；应该加强霾的源解析。对于农村面源氮污染应充分利用某些低价的天然矿物原料或废石、尾矿配制缓释肥料,以减少其污染。
关键词：霾 PM2.5 农村面源污染 氮污染 天然纳米矿物 腐植酸
战胜霾天气是中国特色的绿色发展之路的当务之急。解决这个问题离不开绿色科技和创新思维。2013年我国平均雾霾天数达52年来之最[1]，且成为北京60多年来遭遇雾霾最多最频繁年份[2]；延续到2014年上半年尚断续频发。不仅影响人体健康、交通安全，还影响到农作物光合作用而影响到农业收成。霾问题已引起有关政府及科研部门及其领导的高度重视，并提出了许多防治措施[3][4][5][6][7]。部分防治措施已执行，但至今霾仍断续困扰北京。
毫无疑问，形成雾和霾的气象条件是出现水平风流停滞区和高空比低空气温更高的逆温现象；但霾的出现还必须有大量污染物形成的气溶胶。
前述有关政府部门防治霾的政令[3]，或其领导的防治霾的讲话[4][5]，都是考虑如何降低或消除城镇的燃烧源污染及车辆的动源污染，却都没有考虑农村面源污染也可能对于霾的形成有所“贡献”，而且而至今霾仍频发。因而令人产生了一些疑问。
一、疑问：霾仅与城镇燃烧源污染和动源污染有关吗？
1.疑问之一——国外对我国霾的看法：2013年美国《Scientific American》刊载了一篇论文[8]，其标题译为中文是《严重的氮污染伴随着中国的发展》，摘要是：“Agriculture remains the largest contributor but industry and transportation are growing fast。”该文正文的第一句话译为中文是：“几个月来，北京一直在与′非常有害于健康′的霾作战，而霾中很大一部分是悬浮在空气中的含氮化合物颗粒。”。文中还指出“大部分中国的氮污染是在肥料中呈氨化合物状态的氮。”“同时大多数氮仍然来自浪费的肥料＂。显然，该文指出了霾中的氮与农业施用的化肥有关。就笔者所见，还有两篇外文也持相似观点[9][10]。这三篇文章在题目中就点出了“Nitrogen pollution”，而且超量施用氮肥都是主要因素之一。但是，前述政府部门或领导提到的防治霾的措施[3][4][5]，却丝毫未提及也要治理农村面源氮污染。是外国学者的误判？还是中国学者和官员的疏忽？
2.疑问之二——对北京PM2.5源解析的质疑：2014年4月15日北京市环保局局长所介绍的北京PM2.5组成[11]如图 1所示。
由图 1北京形成霾的PM2.5中，有30%属于“其他”，这么高比例的“其他”是什么？农村氮污染的衍生物有的很难化验，是否就隐含在“其他”里？此外，PM2.5的来源中“区域传输”占28～36％，来自何方？
3.疑问之三——对科学院研究成果的质疑：同属于科学院的下属单位，对于霾的污染物来源的研究结果，其估值却差异大得惊人。其一的研究结果[12]认为北京霾有6大主要贡献源，其中汽车尾气和垃圾焚烧的贡献率共为4％；而另外一个研究结果[13]，则认为汽车尾气的贡献率可达到1/4；两者的共同点是丝毫没提到农村面源氮污染对于形成霾的影响。截至目前为止，可以说 “雾霾来源仍然是个谜”[14]或“中国的霾源头没有那么明晰”[15]。正因为如此，对其进行探讨才很有必要。
二、我们的观点---防治霾不能忽视农村的面源氮污染
1.从霾是什么物质状态说起：霾与雾不同，雾主要是由水汽形成的；而霾是湿度很低的大气“气溶胶”,“是由大气介质和混合于其中各种固体或液体细颗粒物组成的复杂体系”[16][17]；其中有许多是由不同来源组分经化学反应所形成的二次生成物。
2.什么是农村的面源污染：所谓农村面源污染，是指农村在生产和生活中所产生的大面积的污染，如施用肥料和农药，禽畜人粪便的污染等。这种污染既可以挥发到空中，也可以淋失渗入地下水或直接成地表径流；后两者可共同汇入江、河、湖、海；乃至可能在湖泊产生蓝藻爆发或在海洋产生赤潮。就目前情况来看，最严重的是肥料和禽畜人粪便的污染；这种面源污染较之城镇的点源污染和动源污染更难防治。
3.中国近来霾的形成与农村面源污染有关的分析论证：
(1)我国氮肥施用超标惊人：已有许多文献指出：我国耕地仅占全世界的9％，但是其消费氮肥却“占世界总消费量的三分之一”[19]。更值得注意的是：超量施用的化肥并非均摊施用于全国耕地，而主要是在东部农业发达地区；因此，在这些地区的超量更为严重。例如，根据文献[20]介绍，“中国农业大学在华北冬小麦的大面积试验表明，农民习惯施氮量平均高达369kg/ha”，而如果合理施肥，“氮肥用量可以在不减产的条件下下调到154kg/ha。”
(2)氮肥易挥发到大气中去并成为氨：根据朱兆良院士论文[21]，“研究结果表明，在有利于氨挥发的条件下，氨挥发损失率可高达施氮质量的40%一50%，成为氮肥损失的主要途径。”另外学者的试验结果[22]提到：“化肥有许多种，……其中氮肥最容易挥发：碳酸氢铵打开包装后，在25℃下放7天，就会挥发30%左右，夏天在太阳下暴露一天就基本挥发完了”。
此外， “郑州大学的许秀成等专家的研究表明，我国农业施肥每年因方法不当损失的氮肥相当于3000多万吨尿素.”[20]。那么，即使只按每年损失“3000多万吨尿素”的一半估算(另一半淋失或流失)，等于挥发了1500万吨。不要小看这1500万吨，根据文献[23]，"一般锅炉燃烧一吨煤， 产生9.08千克氮氧化物”(折合为纯氮仅4.25千克 )，而每吨尿素中仅纯氮就可达到460千克，是燃煤排放氮的50倍。这样多的氮肥挥发到大气中去，如不参与霾中气溶胶的组成，难道它们能穿透大气层跑到太空去？
特别需要指出的是，近十几年以来设施园艺 (蔬菜大棚和温室等)发展很快(见图2[24])，复种指数高，单位面积施肥量可为常规的几倍；这种情况下，对于氮肥的利用率就会更低；如有的文献[20]指出“在苹果园，我们的当季氮肥利用率为25%；露地蔬菜18%~30%，设施蔬菜(指蔬菜大棚和温室) 仅为3%~8%”。 这说明超量施用氮肥不仅污染环境，还增加了农民的施肥成本。

根据上海市环境科学研究院等对长三角地区的研究结果[25]，“2004年长三角地区氨排放量为460. 68kt其中，氮肥使用和畜牧源是两个最大排放源，氨排放量分别为227. 33kt和203. 28kt。”
还必须指出，氮肥的挥发还与当地土壤性质有关，碱性土壤比酸性土壤的挥发率更高。根据有的试验研究报告[26]，认为土壤pH值是影响菜地氨挥发的主要因素；施用于碱性土壤的挥发率高于酸性土壤。珠三角、长三角和京津冀三个地区同属工农业和汽车发达地区，为什麽京津冀地区霾最严重，除了工业发展和汽车增多因素外，在农业方面，是否还与两个因素有关：a.京津冀地区土壤的pH值普遍高于其它两地区；b.京津冀地区果蔬大棚和日光温室发展迅猛。
(3)农村面源污染物可进入大气气溶胶证据之一(富含氨基化合物)：大气气溶胶中的NOx主要来自燃煤和汽车的排放。但是，有的文献[27]已证实大气气溶胶中还富含氨基化合物，它们来自何处？有人认为也是来自燃煤和汽车排气。笔者认为燃煤和汽车是不可能同时排放氨和NOx的。如果燃煤和汽车同时排放氨和NOx，那么将出现下列化学反应[29]：
4xNH3+6NOx→[2x+3]N2+6xH2O
也就是说燃煤和汽车排放气体时，若同时存在有氨，氨将与NOx马上反应成为氮气和水而无害了。正由于如此，尿素或氨可用作车辆尾气处理剂(网上可查到有汽车尿素出售)，用来减少车辆尾气中的氮氧化物的污染，其化学反应如下[30]：
6NO2+8NH3→7N2+12 H2O
根据文献[27]的研究，“大气气溶胶中，大气中有机氮化合物种类繁多，氨基化合物是其中能定性、定量分析的化合物。”而且这些化合物最容易由氮肥(尿素就是一种简单的有机化合物)反应而成。所以对其研究，有助于追索氮肥挥发而来的有机氮化合物。前述文献[27]根据对青岛大气的研究还指出：“游离氨基化合物( FAC=Free Amino Compounds)在大气气溶胶中总FAC浓度为0.14～8. 33nmol·m－3 ，其中，精氨酸、甲胺和丙氨酸的贡献最大“；同时还指出”气溶胶中FAC 可来自生物质燃烧，农业生产和畜牧业的释放，也可来自土壤颗粒携带的腐殖酸的水解或光降解产物。”显然这都属于农业面源污染范畴。有的文献[28]还指出氨基化合物还有溶解态和颗粒态两种，这也符合形成霾的气溶胶的特点。
(4)农村面源污染物可进入大气气溶胶证据之二(含水溶性离子NH4+)：根据赵亚南的研究[31]，认为“水溶性离子是大气气溶胶粒子的重要化学组成，它们在不同区域、不同粒径粒子中的分布和浓度水平，可以用来研究大气气溶胶粒子区域污染特征和主要来源。”而且，“最主要水溶性离子均为SO42-、NH4+和NO3-，三种离子占总水溶性离子浓度分别为86％、85％和89％”(指这三种离子总浓度在长白山、贡嘎山和鼎湖山三地的浓度) 。这三种水溶性离子中， NH4+不可能来自燃煤或汽车的排放，只能来自氮肥和禽畜粪便等(理由同前)。根据同延安等学者的研究[32]，尿素在施入土壤后极易分解成离子NH4+，但不同的土壤其分解速度不同。值得注意的是“水溶性离子多集中在PM2.5中[33]”，也就是说它们对霾的形成起到重要作用。
(5)农村面源污染物可进入大气气溶胶证据之三(铵盐含量高)：根据对广州大气有关研究[34]，有如图 3的关系。氮肥中的碳铵本身就是铵盐，而且铵盐也可是其它氮肥的衍生物。该图不仅说明气溶胶有农村氮的面源污染参与，而且说明铵盐几乎全部是PM2.5。根据侯美伶等的研究[33]，“2007年在乌鲁木齐发生的一次灰霾大气样品……PM2.5 中总铵盐比例高达51.0％ 。”

(6)农村面源氮污染不仅可进入气溶胶而且可成为PM2.5的前驱物：前已述及，氨只可能来自农村面源污染，而且可进入气溶胶。根据国外文献[35]，该文指出(笔者译)：“犹如NOx、SOx和碳氢化合物气体那样，氨是一种二次气溶胶的前驱物(precursor，有人将其译为前体物[36] 笔者注)，同时它可与这些其它前驱物化合以形成诸如硝酸铵和硫酸铵的化合物。这些化合物是PM2.5的主要成分，这些成分会导致对健康的影响。”
同时，根据北京市环境保护科学研究院2000年的研究[36],，“各种氨源的排放中, 使用氮肥的贡献最大, 占41%, 动物占34%, 人的贡献为22%, 污水处理厂占2%”。说明该研究与笔者观点一致，认为燃煤及机动车并不排放氨。同时，该文还认为：“大气中的二次粒子主要是由一次气态污染物SO2、NOx 和NH3 转化生成的硫酸盐和硝酸盐气溶胶粒子, 其基本成分是硫酸铵、亚硫酸铵和硝酸铵。”再者，该文在最后的结论中认为“大气氨浓度是北京春、秋、冬三季生成二次粒子的主控因子。”该文作者在2013年发表的论文[37]可说明，2000年文章中所谓的二次粒子就是形成霾的气溶胶中的PM2.5颗粒物。
特别是该文[36]中还提到：“如有针对性地对NH3的排放加以控制, 可能对二次粒子的控制起到事半功倍的作用。”而二次粒子是霾中的主要部分之一。
(7)我国的霾多数成大面积出现，并不局限于城市：由图4[38]可见，这次24小时内霾的分布，延长约1200公里，宽约150～400公里；此外，根据CCTV13在2014年2月24日晚的播报，2月23日全国受灰霾影响的面积达到98万平方公里。这种大面积连续成片的霾的出现，如果没有农村广泛的面源污染作为背景基础，显然很难全部用城镇、工厂的点、面源污染和汽车的动源污染加以解释。
(8)以北京为例的一些旁证：
①虽然北京从2009年机动车约400万辆[39]增加到2013年的530万辆[40]，增加了不少废气的排放；但是，由于首钢迁出，减少了800万吨的钢铁产量[41]，相应减少了上千万吨燃煤的废气排放；同时居民生活烧煤和取暖锅炉烧煤大批改为烧气，也减少了大量废气的排放。笔者尚未找到精确的统计资料，但综合上述情况来看，燃烧源的废气排放不会增加很多。
②北京农村蔬菜(包括草莓等)大棚近年大幅度增加，这些大棚的复种指数远高于常规，其增施的氮肥也高出常规菜地的很多，相应氮肥的挥发量也高于常规菜地的几倍。这些气体对霾的形成不可忽略。
③根据北京环保局长刚发表的“北京PM2.5专家论证”，其扫描件如下：

上述文中提到：北京PM2.5污染源“三成来自京外”。根据常识，外来污染物如果是扩散而来或对流而来，必须周围地区的污染物浓度要高于北京；但是由图5～10(北京与紧邻城市2014年4月份两星期同期空气质量指数对比)可见：
在北京紧邻的城市，其大气质量指标(AQI)无论是峰值抑或“严重污染”段线 (紫色线段) 长度都小于北京市，而且北京与这些紧邻城市间都隔着上百公里的农村！ 何况，北京多数刮西北偏北风(见图 11 北京风向频率玫瑰图)，处于北京西北、北的张家口和承德，其污染物AQI却更低于北京的其它紧邻城市。既然，在一定时间段污染严重时，北京紧邻地区的AQI都小于北京，北京高污染怎能赖到其紧邻地区？！这所谓“外来”或“区域传输”的污染量，似乎倒可以暗示是本地农村面源污染对北京霾的“贡献率”。

图11中：红线是春季风向频率；蓝线是年风向频率；由该图可见北稍偏西的风向频率最高。
前述是一定时间段的对比，再看看当日的对比。2014年7月初，北京又出现严重雾霾，笔者根据PM2.5数据网发布的7月7日同一日北京及其紧邻城市的AQI数据作图进行了比较(图12)，也说明北京AQI小于其紧邻城市；也许有人会认为可能是7月6日北京紧邻地区的AQI比北京更高的结果，那么看看图13的数据，由该图可见，北京紧邻城市7月6日的AQI都比北京的6、7日的AQI低？凡是雾霾较重的日子都如此，例如7月6日之前和之后(7月17～18日)也如此；从7月18日以后直至今天(12月12日)，笔者每天都上网查阅北京及其紧邻城市的AQI，发现绝大多数的同时AQI北京都高于其紧邻城市，只有当北京有小雨或大风时，其部分紧邻城市可高于北京；其部分紧邻城市可高于北京；笔者准备累积1年数据后，再进行统计分析，以获取其综合分析结果。
[注]AQI＝Air Quality Index(空气质量指数)的简称，包括细颗粒物、可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳等六项。

④当北京污染不太严重时，常可见北京夜间郊区的一些地方，其AQI却可高于热闹市区。如下表是北京2015年1月19日23点北京12个监测点的空气质量；由该表可见，轻度污染的都是郊区。此时热闹市区因车辆很少，空气良好可以理解，但是此时郊区的污染源何来，岂不说明来自农村本地！

(9)以山东省为例的旁证：众所周知我国雾霾最严重的地区是京津冀，但是却很少人关注到山东省的雾霾严重程度仅次于京津冀。根据笔者对PM2.5数据网发布数据的汇总发现，2014年1－9月按每月AQI最差10城市（9个月共90城市）统计，京津冀占38个(42.2%)，山东省占28个(31.1%).。如果单纯从京津冀因人口密集，钢铁等工业发达，而且汽车特多(即暂不考虑农村面源污染)来解释其雾霾严重，还说得过去；而山东呢？难道山东省的人口、工业、汽车等能超过上海和江苏等地？但是，如果从山东省是我国集约化蔬菜生产大省(它生产的蔬菜不仅要大量供应北京，而且还是我国蔬菜出口的最大基地，约占全国蔬菜出口的32％)来分析，那么得到的结论只能是山东省因系集约化蔬菜生产大省，所以农村面源氨污染最严重，因而其雾霾严重程度能位居全国第二。
三、根据前述论证的总结
1.我国东部农村面源氮污染的确严重；这些地区也是工业发达地区，工、农业的污染源在这些地区正好叠加。
2.染源污染物和机动车污染物中不可能出现氨，农村的面源氮污染却富含氨，它不仅可进入气溶胶，还可能演化成为PM2.5的主控因子。前述(1)～(9)的论证可形成一证据链，证明农村氮污染是霾的污染源之一。而且，由前述(7)的论证，可说明北京霾的污染源不能全赖给“外来”或“区域传输”。
3. 如果考虑到农村的面源污染因素，那么为什么京津冀、长三角及珠三角地区霾的发生最频繁，而且三地中以京津冀霾的频率、强度最大，其原因也就可以得到解释了。
4.国外有关我国霾的文献[8][9][10] 并非脱离中国实际的误判，因而在防治霾时，有关环保部门不可毫不考虑农村面源氨污染。当然，我们并不否认京津冀严重的霾也与燃烧源及机动车排放污染有关。
5.农村面源污染的“贡献率”并不低；在大力执行《大气污染防治行动计划》的同时，如果有针对性地对农村NH3的排放加以控制，可提高防治霾的效果。
四、如何从农村面源污染角度防治霾
前已提到，对于农村面源氮污染，“氮肥使用和畜牧源是两个最大排放源”。我们首先就应针对这两个污染源进行防治。
1.尽快发展配加天然纳米矿物的缓(控)释氮肥：地质学界自从发现非金属天然纳米矿物以来，已投入比金属矿产更大的力量进行了研究[42]。其结果发现许多天然纳米矿物在农业上也有独特的用途[42][43]。我国天然纳米矿物矿产，如沸石、蒙皂石和凹凸棒石等，储量处于世界领先，质量优良，而且易于开采而价格低廉，很适合于农用。而且采用天然纳米矿物加工成缓(控)释氮肥，其成本比缓释胶囊型低得多。
前已述及，对于农业面源污染而形成霾中的铵盐，主要来自氮肥的易挥发，因此采用缓(控)释氮肥可成为治本的措施。同时，采用缓(控)释肥料还可降低其淋失和流失，从而降低农民的施肥成本，并降低水体的富营养化，成为防治蓝藻和赤潮的治本措施。
配制这种缓释肥料最常用的是沸石[42]～[47]、膨润土[48][49] 以及凹凸棒石[50][51]。多数天然纳米矿物以其特殊的成分，本身就是一种肥料；而它对于氮肥可起到缓释作用；同时，它对于因施用氮肥太多引起的土壤板结也有消除板结的作用。更可贵的是它还可以吸附土壤中的农药使其少进入农产品。
根据笔者的研究，某些尾矿和废石中也富含天然纳米矿物，例如超基性岩中钒钛铁矿的尾矿和宣龙型铁矿顶板含钾伊利石页岩。
2.用沸石＋膨润土或凹凸棒石垫圈：禽畜粪便也是面源污染之一。用沸石＋膨润土、凹凸棒石或含天然纳米矿物的尾矿或废石垫圈，既可减少禽畜粪便中氨的挥发和臭味，还可大大提高禽畜粪便的肥效。
3.用腐殖酸与一般化肥混合以配制缓(控)释肥料：我国腐植酸资源丰富。难以用作燃料的泥炭和某些风化煤都含有腐植酸，价格低廉的褐煤也可经过硝酸处理而生产腐植酸。它对于化肥具有缓释氮，促释磷，活化钾的作用；所以生产这种肥料对于降低氮肥的挥发也有很好的效果，而且腐殖酸本身就是一种有机肥料，也有很好的肥效。
4.在农村广泛建造沼气池以处理秸秆以及禽畜人粪便：现在某些地区焚烧秸秆的现象还很严重，可以肯定也是霾的污染物来源之一。众所周知，生产沼气既可减少农民用煤，其残渣又是极好的有机肥；这里就不再多说了。
附带建议——采用数据挖掘技术进行霾的源解释研究
笔者认为，现在农村面源氨污染之所以尚未引起有关部门的重视，与霾的源解释的研究有漏洞有关。目前研究方法有两种：直接法和模型法。前者是直接统计各种污染源的数量；后者是利用现有形成霾的气溶胶的各种成分组合来反推其来源，可是在这两种方法中根本就没有考虑农村面源污染的变量，怎能算出其贡献率？何况形成霾的因素异常复杂。笔者认为数据挖掘正好是处理数据量大复杂问题的工具。
1.产生数据挖掘技术的背景――信息爆炸但却知识贫乏：数据挖据技术是由于目前世界“信息爆炸但却知识贫乏“而兴起的。对于霾的源解释就充分说明了这个特点，自从2013年开始，全国共有194个城市对AQI(大气质量指标)每小时都进行检测，而且每个城市都不只一个监测点(如北京就有12个测点)，这样多的数据由于没有充分利用，以至我们对于霾的知识仍然贫乏。
那么怎么能得到这些“知识”呢？ 计算机科学对这个问题给出的最新回答就是：利用“数据挖掘”(Data Mining)技术，以便在“信息矿山(数据仓库)”中找到蕴藏的“知识”。
2.数据挖掘技术简介:
(1)什么是“数据挖掘”技术：所谓“数据挖掘”就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际信息中，提取隐含在其中的不能靠直觉发现的、但又是潜在有用的、甚至是违背直觉的信息和知识。挖掘出的信息和知识越是出乎意料，就可能越有价值。
(2)“数据挖掘”技术处理信息的特点：它具有综合处理结构化数据(即可定量的数据)、非结构化数据和半结构化数据的功能。发现知识的方法可以是数学的，也可以是非数学的；可以是演绎的，也可以是归纳的。发现的知识可以被用于信息管理，查询优化，决策支持和过程控制等。因此，数据挖掘是一门交叉学科，它把人们对数据的应用从低层次的简单查询，提升到从数据中挖掘知识，提供正确答案。
(3)“数据挖掘”技术所采用的分析方法、手段：最常用的是关联分析、人工神经网络、决策树、遗传算法、聚类分析、专家系统等；但必要时，也用到其它各种数理统计、各种运筹学、各种模糊数学等方法，特别是模糊数学与前述各种方法的结合，如模糊聚类分析、具有模糊规则库的专家系统等。有人认为数据挖掘的三个主要技术支柱是：数据仓库、人工智能和数理统计。
(4) “数据挖掘”技术能挖掘什么知识：它可以挖掘的知识有：
1) 广义知识(Generalization)：-广义知识指类别特征的概括性描述知识。它可反映同类事物共同性质，是对数据的概括、精炼和抽象。
2) 关联知识(Association): 它反映一个事件和其他事件之间依赖或关联的知识。如果两项或多项属性之间存在关联，那么其中一项的属性值就可以依据其他属性值进行预测。这种功能估计对于霾的源解释意义重大。
3) 分类知识(Classification＆Clustering): 它是反映同类事物共同性质的特征型的知识和不同事物之间的差异型特征的知识。
4) 预测型知识（Prediction）: 它根据历史的和当前的数据去推测未来的数据，也可以认为是以时间为关键属性的关联知识。这种功能对于今后霾的准确预报肯定会起到作用。
5)偏差型知识(Deviation): 它是对差异和极端特例的描述，揭示事物偏离常规的异常现象，如标准类外的特例，数据聚类外的离群值等。
(5)“数据挖掘”技术能建立什么模型：具有通过上述方法以建立综合性的、能揭露事物内在规律的模型的功能。这些模型包括预测模型、优化模型、智能化决策支持模型、技术诊断模型、辨伪模型、合理分类模型等；而且还可以对这些模型进行误差分析、风险分析等。对霾研究最有意义的是技术诊断模型、辨伪模型、合理分类模型等。
3.“数据挖掘”技术的用途：
数据挖掘不是为了替代传统的统计分析技术。相反，他是统计分析方法学的延伸和扩展。大多数的统计分析技术都基于完善的数学理论和高超的技巧，预测的准确度还是令人满意的，但对使用者的要求很高。而随着计算机计算能力的不断增强，我们有可能利用计算机强大的计算能力只通过相对简单和固定的方法完成同样的功能。数据挖掘就是利用了统计和人工智能技术的应用程序，把这些高深复杂的技术封装起来，使人们不用自己掌握这些技术也能完成同样的功能，并且更专注于自己所要解决的问题。
目前数据挖掘已可以应用在各个不同的领域。大企业将其用于决策支持；银行部门把它用于贷款项目的风险评估；工业部门将它用于技术诊断；商业部门使用它来确定销售商品的取舍以及CRM(客户关系管理)；保险公司、证券公司、电讯公司和信用卡公司用它检测欺诈行为；医疗上可以用它预测外科手术、医疗试验和药物治疗的效果；材料工业用于新材料的设计等等。
笔者曾把数据挖掘技术用于利用尾矿制造微晶玻璃的配料及加工工艺优化，将几百炉烧制微晶玻璃的试验配方和熔化温度及晶化降温速度等，成功和失败的数据，结果得到规律性的结果。还曾将数据挖掘软件SAS用于某铁矿公司的配矿。该公司有14个采矿点(坑口和露采菜场)，但只有一个选厂；而冶炼部门要求其提供稳定的精矿品位，该公司简单地以为只要入选品位稳定精矿品位就可稳定，但是各采矿点矿石中矿物的嵌布粒度、脉石组成、磁性率等不同，结果稳定的品均入选品位却得不到稳定的精矿品位，我们采用数据挖掘技术为其解决了此问题。当然，霾的源解释比上述问题更复杂得多，但同样是一种影响因素多，隐含有许多未知知识的问题，如果能利用大量可能有关因素，包括不同地区、各个时间的AQI、气溶胶成分、气候条件、工业气体污染物排放、机动车数量、农村禽畜饲养量、农田施肥量、各地土壤性质等等，进行数据挖据的处理，一定可有所收获。起码也可与其他方法研究进行对比。
有的学者认为计算机网络技术之后的下一个技术热点将是数据挖掘技术。我们认为数据挖掘技术对于霾的源解释也大有用武之地。
本文的观点希望引起学界的讨论和治理雾霾部门的重视。不当之处请多加批评指正。
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防治霾可毫不考虑农村的面源