网络赌博信誉平台投注今天的中国科学院大气灰霾研究媒体通报会上,通过对机动车尾气生成颗粒物过程的模拟研究

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在来北京开会的高速公路上,王建国看到一张广告牌,上面写着:岚县土豆,来自没有雾霾的地方。这位中科院山西煤炭化学研究所所长感到哭笑不得:岚县属山西吕梁辖县,地处高寒山区,灰霾并不严重;土豆是长在土里的,原本与灰霾也没啥关系,但“没有雾霾”却成了土豆的卖点。

中国科学院3月1日召开大气灰霾研究媒体通报会,集中介绍中科院在大气灰霾研究方面取得的进展。中科院表示,通过对机动车尾气生成颗粒物过程的模拟研究,发现中国机动车尾气生成二次颗粒物的影响被低估。

近日,有媒体报道称,中国科学家欲在北京怀柔建设世界最大的“烟雾箱”以模拟灰霾的形成和治理,项目并已得到批准。

今天的中国科学院大气灰霾研究媒体通报会上,王建国讲了上述经历。“可见人们对灰霾既恐惧、痛恨,又无奈。”前不久,环保部公布了2017年1月份全国空气质量状况,其中显示:京津冀区域13个城市PM2.5浓度同比上升43.8%。“雾霾”警钟再次敲响。

应加强机动车尾气控制

昨日,该项目筹备负责人对新京报记者表示,的确有建设此项目的意图,但其作为一庞大的大气环境模拟系统研究计划的组成部分,目前尚未得到发改委批复。新京报记者
金煜

“灰霾是病,得治!”王建国在今天的通报会上说。当天,包括他在内的6位科学家,分别从追因溯源、数值模拟、预警预报、监测技术、控制技术、低阶煤清洁高效利用的角度,集中发布了中科院在大气灰霾领域的研究进展,其中既谈了雾霾“病因”,又讲了如何“治病”。

中科院区域大气环境研究卓越创新中心首席科学家贺泓研究员介绍,PM2.5来源包括直接排放。PM2.5的二次生成是指排放到大气中的气态污染物通过多种化学物理过程被转化为硫酸盐、硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶等细颗粒物。

建“烟雾箱”初步预算5亿元

空气质量总体向好,但在冬季差了

贺泓表示,目前对机动车尾气造成污染的误解主要在于忽视机动车尾气所产生的大量二次颗粒物。实际上,机动车尾气虽然一次颗粒物浓度不高,但在大气中反应后产生的大量二次颗粒物已成为PM2.5的重要来源之一。研究表明,在我国中东部地区二次颗粒物对PM2.5的贡献率常常高达60%,在成霾时二次颗粒物所占比例往往更高。

媒体近日报道,中科院将在北京怀柔建设世界最大的“烟雾箱”以解决污染难题,该项目已得到发改委批准。

有统计显示,北京市2016年PM2.5的平均值是73微克每立方米,无论是从地面观测数据,还是从卫星遥感观测结果来看,从2014年开始,这一区域的空气质量在逐年好转,但公众的感受却不明显,为什么会这样?

和伦敦烟雾事件相比,我国京津冀地区强霾事件中二氧化硫的浓度比伦敦烟雾事件要低得多,有一至两个数量级的差别,但产生的细颗粒物相当,一个重要的原因就是氮氧化物和氨气排放增加会非线性地降低大气对二氧化硫的环境容量,促进灰霾的爆发。他指出,这仅仅是对大气复合污染条件下导致环境容量下降的初步认识,类似这样二次颗粒物爆发增长致霾的机制还有很多认识不清楚的地方。

昨日,该项目方案的筹备负责人、中科院生态环境研究中心研究员贺泓对新京报记者表示,中科院的确已就此项目计划制定了方案,并上报发改委,但截至目前,尚未收到项目得到批准的消息。

面对这一疑问,中科院区域大气环境研究卓越创新中心首席科学家贺泓说,2013年以来,全国空气质量总体向好,重度及以上污染天数占比逐步降低,优良天数比例明显上升。2013年~2016年,全国平均改善幅度在30%左右,污染更重的京津冀地区改善幅度更大。但与此同时,我国中东部的部分地区秋冬季节大气污染防控的形势依然严峻。

贺泓认为,大气污染治理应该加强针对性,实现精准治霾。一线大城市应把机动车尾气污染控制放在突出位置。发达国家的治理经验表明,机动车尾气导致的光化学烟雾污染将是比灰霾污染更长期、更难治理的顽疾。贺泓建议应加快新车排放标准的提升,加强在用车辆的监控,实行尾气净化装置的定期更换,加快淘汰老旧机动车;发展公共交通,缓解城市交通拥堵;立法控制非道路机动车排放。控制机动车排放污染,可以非线性地为工业源排放创造空间,减少大气污染治理对国民经济的冲击。此外,排放分担率高的重型柴油车排放污染控制应该放在重中之重的位置。

贺泓表示,“烟雾箱”只是一个庞大的大气环境模拟系统研究计划的组成部分之一,其在2010年便依据“十二五规划”提出建设申报,但此后至今一直仅被列为备选项目。

中科院遥感与数字地球研究所研究员程天海的一组研究数据,可以作为佐证:“PM2.5月平均低值出现在4月至9月,而高值出现在11月至3月。”

近40年京津冀风速减小37%

“中科院这边已经论证好几回了,内部已经通过了,但我们并没有得到发改委批准的答复,不知道哪年建,不知道方案能不能通过,也不知道预算能批准多少。”贺泓说。

根据灰霾卫星遥感监测成果,从灰霾问题相对严重的京津冀地区来看,PM2.5年平均浓度从2013年开始呈明显下降趋势。与2013年相比,2016年京津冀PM2.5浓度年平均值下降了26.5微克每立方米,下降幅度为29.7%。但在2014年至2016年间,北京市冬季供暖季的PM2.5浓度呈逐年上升趋势,2016年冬季的PM2.5浓度高于前两年。

研究显示,污染排放是灰霾形成的内因,出现以低风速和逆温为特征的不利气象条件则是雾霾形成的外因。

他表示,整个大气环境模拟系统的计划比较庞大,目前初步预计需要5亿元预算。

贺泓认为,可以说总体上好了,但在冬季差了,这也印证了群众对空气污染的强烈感受。从某种程度来说,在很多大气污染事件中颗粒物浓度降低还远未达到能见度显著改善的拐点,这是公众还没有明显感受到大气质量改善的主要原因。

气象资料统计表明,近40年来京津冀年平均风速逐年减小,减小幅度达37%,尤其对京津冀污染物扩散有利的北风频次和风速都显着下降。贺泓表示,排放到大气中的PM2.5一定程度上会削弱到达地表的太阳光强度,导致地表温度下降,而上层颗粒物中的吸光性物质会提高该层大气的温度,从而形成下冷上热的稳定大气结构,空气对流减弱,边界层高度下降,进一步加剧污染形成。正是这种内外因交织、特别是二次颗粒物生成的机制不明大大增加了灰霾问题的复杂性和治理的艰巨性。

若建成将向各国科学家开放

污染排放是内因:二次颗粒物是PM2.5最大来源

供暖季PM2.5浓度上升

在当前研究大气污染的科学界,基本有两种研究方式,一种是直接对现实中的大气污染进行研究,如2008年期间,因为减排措施而污染物骤然下降的这个过程,成为了全球大气物理科学家重点研究的“天然实验室”。

PM2.5的来源都有哪些?

2013年以来,全国空气质量总体向好,重度及以上污染天数占比逐步降低,优良天数比例明显上升,但公众并没有明显感受到大气质量的改善。

另一种方式则是在封闭的空间进行模拟实验,这被称为“烟雾箱”,即在一个密闭的容器内,通过注入不同的污染气体,研究其在日照作用下的各种化学反应。

根据贺泓所在团队的研究结果,PM2.5来源包括直接排放和二次生成,即一次来源和二次来源。其中,PM2.5的二次生成是指排放到大气中的气态污染物通过多种化学物理过程被转化为硫酸盐、硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶等细颗粒物。

贺泓解释,在某些大气污染事件中,颗粒物浓度下降还没有达到公众能感受到的拐点。公众能够直观感受到的能见度这一指标,除了跟PM2.5浓度相关外,还跟风速、湿度密切相关。一般情况下,PM2.5浓度降低至每立方米100微克以下,人们才能观察到能见度的改善。

贺泓表示,如果能得到批复的话,将可以通过这个项目做很多的模拟实验,如颗粒物的形成,光化学烟雾和灰霾的产生原因等。

贺泓说,一些污染源比如汽油车,虽然尾气中一次颗粒物浓度不高,但在大气中反应后产生大量二次颗粒物,成为城市PM2.5的重要来源之一。研究表明,在我国中东部地区二次颗粒物对PM2.5的“贡献率”常常高达60%,在成霾时二次颗粒物所占比例往往更高。

贺泓表示,尽管2016年与2013年相比,京津冀PM2.5浓度年平均值下降幅度为29.7%,但在2014年至2016年间,受气候条件、供暖保障以及周边省市影响,北京市冬季供暖季的PM2.5浓度呈现上升趋势,2016年冬季PM2.5浓度高于前两年,PM2.5月平均低值出现在4月至9月,而高值出现在11月至3月。

贺泓表示,如果能得到批复,并得以建成系统,到时候会向全世界科学家开放,“不光是我国科学家,也欢迎全世界科学家都来做实验。”

贺泓还提到,目前,科技界对二次颗粒物生成的机制还有很多不清楚的地方。例如,氮氧化物和挥发性有机物发生光化学反应,除了产生二次有机气溶胶以外,还会产生臭氧和羟基自由基等氧化剂,氧化剂可以进一步氧化二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机物,分别生成硫酸盐、硝酸盐和有机气溶胶,造成二次颗粒物爆发增长。

■ 追访

农业、畜牧业等排放使华北地区形成氨超量的大气环境。实验室研究发现,氨气改变大气化学平衡,在气态污染物向颗粒物转变过程中发挥重要作用。其结果是,和伦敦烟雾事件相比,我国京津冀地区强霾事件中二氧化硫的浓度比伦敦烟雾事件中要低得多,相差1~2个数量级,但产生的细颗粒物却相当。

“烟雾箱”不是越大越好

一个重要原因就是,大量的氮氧化物和氨气排放增加会非线性地降低大气对二氧化硫的环境容量,促使灰霾爆发。“这些仅仅是对大气复合污染条件下导致环境容量下降的初步认识,类似这样二次颗粒物爆发增长致霾的机制还有很多认识不清楚的地方。”贺泓说。

科学家预想中设在怀柔的新的“大气环境模拟系统”,其中最大的两个“箱子”都是300立方米,贺泓表示,如建成,将是具有世界先进水平的大气环境模拟实验室,优先用于灰霾模拟与控制研究。他说,我国已有一些“烟雾箱”用于科学研究,比较大的有环科院和中科院的两个烟雾箱。目前世界上主要的大型室外环境烟雾箱分别在德国地质化学和动力学研究所,欧洲光化学实验室和美国北卡罗来纳州立大学。

不过有一点是贺泓可以确定的,即污染排放是雾霾形成的内因。

贺泓说,大气是开放体系,在一个较大的封闭系统中,可模拟各种大气中发生的反应,“箱子是用来模拟大气的,箱子越大,墙壁效应越小,”他说,“但大也有大的不方便,也不是越大越好。”

气象条件是外因:40年来京津冀风速减小37%

■ 观点

以低风速和逆温为特征的不利气象条件,是科学家眼中雾霾形成的外因。

治霾不能坐等研究

贺泓出示了一份气象资料统计,其中提到,近40年来京津冀年平均风速逐年减小,减小幅度达37%,尤其是对京津冀污染物扩散有利的北风频次和风速都显著下降。

北京一位高校研究大气污染的科学家对新京报记者表示,烟雾箱可以模拟环境空气中发生的化学反应过程,而且和现实中的大气环境不同,可以人为对压入的污染气体进行控制,对于研究来讲是很好的手段,而且,理论上,烟雾箱越大,模拟效果越好。

不仅如此,内因和外因之间也存在正反馈机制。

但是,这位科学家同时表示,对于政府来说,不能等到烟雾箱这样的科研设备出来再寻找治理空气污染的答案。“我们身边的大气环境就是一个大的烟雾箱,而且我们已经做了很多天然的实验。”

贺泓说,排放到大气中的PM2.5一定程度上会削弱到达地表的太阳光强度,导致地表温度下降,而上层颗粒物中的吸光性物质会提高该层大气的温度,从而形成下冷上热的稳定大气结构,空气对流减弱,边界层高度下降,进一步加剧污染状况。

“正是这种内外因交织、特别是二次颗粒物生成的机制不明大大增加了灰霾问题的复杂性和治理的艰巨性。”贺泓说。

通过分析英国伦敦烟雾事件、美国洛杉矶光化学烟雾事件、日本四日市哮喘事件,贺泓团队发现,这些地方的做法是采取严格立法和执法、污染控制技术升级、产业结构和能源结构调整等“组合拳”,经过20~40年的努力,使空气质量得以改善。

至于我国,面临的灰霾问题更加复杂,能源禀赋、地区差异等更加不利。仅以能源来看,王建国说,我国的石油、天然气资源匮乏,煤炭储量相对丰富,在能源结构中占比近70%,居主导地位。随着核能、风能和太阳能等新能源发展,煤炭的比例会逐步下降,但在未来相当长的时间内其基础地位不会发生根本性改变。

此外,近年来,机动车、工业、农业以及生活排放的强度显著增加,导致各种复合污染加剧。

贺泓说,全国空气质量总体在向好发展,但要从根本上解决灰霾污染,还涉及到产业结构调整、能源结构优化和普及控制技术与社会经济成本等诸多问题,势必需要经过一个长期的不断优化调整的阶段。

对此,中科院也开出一个治霾的药方:力争精准治霾。贺泓举了个例子,在二氧化硫和一次颗粒物排放总量已经开始下降的基础上,加强氮氧化物控制,加快实施区域挥发性有机物总量控制,同时积极推进氨排放控制,着力打破大气复合污染导致的环境容量下降的不利局面。

(原载于《中国青年报》 2017-03-02 03版)