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探因中國(guó)霧霾:工業(yè)排放與汽車排放污染物共存
關(guān)鍵詞： 霧霾,氣溶膠粒子,污染物濃度,復(fù)合污染,探因
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探因中國(guó)霧霾
中國(guó)的霧霾，其復(fù)雜性就在于工業(yè)排放特別是燃煤排放污染物與機(jī)動(dòng)車排放污染物同時(shí)存在
文/《瞭望》新聞周刊記者溫泉
2013年12月30日，中科院大氣物理研究所研究員張仁健課題組發(fā)表在國(guó)際期刊《大氣化學(xué)與物理學(xué)》上的一篇論文引發(fā)關(guān)注。
該論文研究了北京城區(qū)細(xì)顆粒物總體污染水平及季節(jié)變化特征，其中關(guān)于北京“汽車尾氣與垃圾焚燒”對(duì)霧霾的平均貢獻(xiàn)只有4%的結(jié)論，與此前其他研究機(jī)構(gòu)的結(jié)論大相徑庭。
關(guān)于北京霧霾PM2.5的來(lái)源，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)都發(fā)表過(guò)各自的研究結(jié)論，機(jī)動(dòng)車的“貢獻(xiàn)”一般認(rèn)為在10%～50%之間，多數(shù)認(rèn)為在20%～30%之間。
2014年1月2日上午，北京市環(huán)保局副局長(zhǎng)方力在“2013年北京市空氣質(zhì)量狀況新聞通報(bào)會(huì)”上，對(duì)“PM2.5中汽車尾氣僅占4%”回應(yīng)說(shuō)，僅為“一家之言”。當(dāng)日下午，中科院緊急召開新聞通氣會(huì)，對(duì)這一研究結(jié)論進(jìn)行澄清。
張仁健課題組的論文認(rèn)為，北京PM2.5有6個(gè)重要來(lái)源，分別是土壤塵、燃煤、生物質(zhì)燃燒、汽車尾氣與垃圾焚燒、工業(yè)污染和二次無(wú)機(jī)氣溶膠，這些源的平均貢獻(xiàn)分別為15%、18%、12%、4%、25%和26%。
“這個(gè)研究本身不能說(shuō)錯(cuò)。”中科院“大氣灰霾追因與控制”專項(xiàng)首席科學(xué)家賀泓向本刊記者解釋說(shuō)，“請(qǐng)注意，它的源解析中有二次無(wú)機(jī)氣溶膠，這里面很大部分是由機(jī)動(dòng)車排放的氣體轉(zhuǎn)化的。另外，二次有機(jī)氣溶膠的相當(dāng)一部分也是來(lái)自機(jī)動(dòng)車的排放。”
賀泓表示，要精確說(shuō)明“二次氣溶膠”的來(lái)源，目前還做不到。他認(rèn)為，“二次氣溶膠”的形成機(jī)制不完全清楚正是目前中國(guó)霧霾“機(jī)理不明”的關(guān)鍵所在。
“二次氣溶膠”
二次氣溶膠在PM2.5中占大部分。“這是通過(guò)對(duì)我國(guó)16個(gè)站點(diǎn)、兩年的分析發(fā)現(xiàn)的，各地的霧霾以二次氣溶膠為主。”中國(guó)氣象科學(xué)研究院副院長(zhǎng)張小曳告訴本刊記者。
我國(guó)對(duì)氣溶膠的研究始于20世紀(jì)90年代左右。張小曳從1989年開始一直致力于氣溶膠的研究，是我國(guó)較早從事氣溶膠研究的科學(xué)工作者之一。他也是國(guó)家“973”計(jì)劃“我國(guó)大氣氣溶膠及其氣候效應(yīng)”和“氣溶膠-云-輻射反饋過(guò)程及其與亞洲季風(fēng)相互作用的研究”項(xiàng)目的首席科學(xué)家。
張小曳向本刊記者解釋說(shuō)，空氣中能夠影響能見度的物質(zhì)有兩種，分別是顆粒物和水滴。顆粒物就是氣溶膠。根據(jù)氣象學(xué)上的定義，霾是大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10千米的空氣普遍渾濁現(xiàn)象。這里的干塵粒指的就是干氣溶膠粒子。
云則是指懸在空中的水滴，當(dāng)它到達(dá)地面后也稱為霧。但是如果沒(méi)有凝結(jié)核，在實(shí)際的大氣中云霧也無(wú)法形成。當(dāng)空氣中水汽較多時(shí)，某些吸水性強(qiáng)的干氣溶膠粒子會(huì)吸水長(zhǎng)大，并最終活化成云霧的凝結(jié)核，若污染粒子很多，就會(huì)產(chǎn)生更多、更小的云霧滴，使能見度進(jìn)一步降低，低于1千米時(shí)被定義為霧，而能見度在1~10千米時(shí)則被定義為輕霧。
因此，沒(méi)有干氣溶膠粒子就不能形成霾，沒(méi)有氣溶膠粒子參與在實(shí)際大氣中也無(wú)法形成霧。
張小曳進(jìn)一步解釋說(shuō)，由于霧和霾都能影響能見度，所以，能見度低于10千米時(shí)，有時(shí)可能既有霾的貢獻(xiàn)，也有霧的貢獻(xiàn)。霾和霧在一天之中可以變換角色，甚至在同一區(qū)域內(nèi)的不同地方，霧和霾也會(huì)有所側(cè)重。一般情況下，大家看到的同時(shí)有霾和霧存在的、我國(guó)區(qū)域性能見度低于10千米的空氣普遍渾濁現(xiàn)象被稱為“霧-霾”天氣。
張小曳告訴本刊記者，通過(guò)對(duì)我國(guó)能見度與氣溶膠關(guān)系的分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)近二三十年中東部區(qū)域霾問(wèn)題的日益嚴(yán)重，主要是由人為排放的大氣氣溶膠顯著增加所致。他說(shuō)，過(guò)去在山區(qū)也易產(chǎn)生霧，其凝結(jié)核是植被產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物最終形成的有機(jī)碳粒子，量不大。現(xiàn)在霧的凝結(jié)核中，多為人為活動(dòng)排放，量大且對(duì)人體有害。大氣在同樣液態(tài)水含量下，因?yàn)槟Y(jié)核多，就更容易形成數(shù)量多但小的水滴。這些小水滴量多而小，滯空時(shí)間長(zhǎng)，壽命長(zhǎng)，更不容易下雨。
1980年以來(lái)，我國(guó)人為排放加劇，化石燃料、生物質(zhì)燃燒增加，土地利用和覆蓋改變，造成空氣中一次和二次氣溶膠大幅上升。
張小曳解釋說(shuō)，一次氣溶膠是指從排放源直接排放到大氣中的氣溶膠粒子，二次氣溶膠是由排放源排放的氣體轉(zhuǎn)化生成的氣溶膠，一次氣溶膠與二次氣溶膠的成分有一些不同。他的團(tuán)隊(duì)在研究中關(guān)于二次氣溶膠有一些發(fā)現(xiàn)。比如，我國(guó)華北區(qū)域中70%的氣溶膠與2種或3種其他來(lái)源氣溶膠混合，低溫條件下，臭氧與二氧化硫在礦物氣溶膠表面存在協(xié)同效應(yīng)，使二次硫酸鹽生成速率隨著溫度降低出現(xiàn)先加快后減慢的趨勢(shì)，直接影響大氣中二次硫酸鹽生成總量。“類似的反應(yīng)，使中國(guó)霧霾問(wèn)題更為復(fù)雜。”