王躍思
空氣質(zhì)量相關(guān)名詞大充電
PM2.5
PM是英文particulate matter(顆粒物)的首字母縮寫。PM2.5是指大氣中空氣動(dòng)力學(xué)等效直徑(除此之外,還有光學(xué)等效直徑和電遷移等效直徑等)等于或小于2.5微米的大氣顆粒物的總稱,也被稱為可入肺顆粒物。它的粒徑大小不到人的發(fā)絲的1/25。PM2.5的元素組成極其復(fù)雜,幾乎包含元素周期表所有元素;一般分為硫酸鹽、硝酸鹽、氨鹽、有機(jī)物、黑碳、海鹽和礦塵等七類,涉及萬種以上有機(jī)或無機(jī)化合物,堪稱“小粒子、大世界”。目前我國(guó)中東部地區(qū)PM2.5來自一次排放源的較少,以一次排放的污染氣體和納米級(jí)粒子通過物理和光化學(xué)過程生成的二次粒子為主。
霾
霾的氣象學(xué)定義為:“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10千米的空氣普遍混濁現(xiàn)象。”組成霾的粒子極小,不能用肉眼分辨。霾與晴空區(qū)之間不能像霧一樣形成明顯的邊界。中國(guó)氣象局地面觀測(cè)規(guī)范中霾的判別條件是能見度小于10千米,相對(duì)濕度小于80%;而相對(duì)濕度為80%~95%時(shí),則需要人為對(duì)大氣成分進(jìn)行甄別。
霧
霧則是一種常見的自然天氣現(xiàn)象。在水汽充足、微風(fēng)及大氣層穩(wěn)定的情況下,氣溫較低,相對(duì)濕度接近100%時(shí),空氣中的水汽便會(huì)凝結(jié)成細(xì)微的水滴懸浮于空中,使地面水平能見度下降,這種天氣現(xiàn)象稱為霧。純粹的霧,應(yīng)該對(duì)人體沒有傷害,但目前,我國(guó)城市區(qū)域幾乎不存在這種霧。
霧霾
霧霾是科普用詞,是指霧和霾的混合體,氣象部門表示為“霧-霾”,以表示霧和霾的各不相同。目前我國(guó)城市區(qū)域基本上不存在純粹的霧,也沒有純粹的霾(沙塵暴除外),均是二者的混合物。由于非專業(yè)人員難以用肉眼分辨霧和霾,因此,霧霾一詞是目前使用最為普遍的形容空氣質(zhì)量糟糕的名詞。
灰霾煙霞靄
灰霾一詞來源于英文Dust-Haze,是指“灰塵”造成的霾,而不是指“灰色”的霾;煙霞和靄古時(shí)候都是指由炊煙形成的一種煙塵意境,實(shí)際上就是由于生物質(zhì)燃燒形成的霾,英文均用Haze表示。我國(guó)香港天文臺(tái)仍稱霾為煙霞,而靄一詞目前已少有人用。
二次顆粒物
霾的本質(zhì)是大氣中PM2.5濃度超標(biāo),一般情況下,PM2.5中60%以上都屬于二次顆粒物。二次顆粒物是指各種源排放的污染物(氣體如CO、SO2、NOX、NH3、VOCS)和顆粒物(尤其是納米級(jí)超細(xì)顆粒物)在特定的氣象條件下,經(jīng)過一系列化學(xué)過程,形成的以PM2.5為代表的細(xì)顆粒物;這些顆粒物的特點(diǎn)是吸水性很強(qiáng),大氣中的水汽沒等積累到冷凝形成霧,就被“霾顆?!蔽樟?,使得PM2.5等顆粒物出現(xiàn)“爆發(fā)式”增長(zhǎng),并導(dǎo)致了嚴(yán)重的大氣消光現(xiàn)象,實(shí)際上就是公眾看到的霾。因此,霧霾主要就是大氣中的二次顆粒物吸收了大氣中的水汽共同形成的霧和霾的混合體,它對(duì)人體的危害,往往比單純的霧和霾還要嚴(yán)重。
PM2.5是如何產(chǎn)生的
移動(dòng)源
機(jī)動(dòng)車(VOCS、NOX 、PM)
點(diǎn)源
加油站、干洗店等 (VOCS)
固定源
電廠、工廠等(SO2、NOX、PM)
自然源
森林火災(zāi)、火山等 (PM、CO)
PM2.5主要包括自然過程和人為排放兩個(gè)渠道,其中后者占主要部分,它既包括人類直接排放的PM2.5,也包括排放在空氣中的能夠轉(zhuǎn)變成PM2.5的其他氣體污染物。
PM2.5的化學(xué)形成過程是:人類排放的氣態(tài)污染物(NOx,SO2,VOC等)進(jìn)入城市上空的邊界層中,在大氣自由基的作用下發(fā)生大氣化學(xué)反應(yīng),使得氣態(tài)污染物向固態(tài)顆粒物轉(zhuǎn)化,而新生成的納米級(jí)粒子,通過碰并、凝結(jié)或吸濕增長(zhǎng)等物理過程和非均相化學(xué)過程,長(zhǎng)大成為微米級(jí)顆粒物(PM2.5)。
PM2.5對(duì)氣候、環(huán)境和人體的影響
氣候效應(yīng)
通過影響大氣的直接輻射和間接平衡(云輻射),進(jìn)而影響區(qū)域/全球氣候變化。
環(huán)境影響
通過散射/吸收可見光,使大氣水平能見度下降,阻礙路面、水路和空中交通;對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成影響。
PM2.5來源解析及解讀
大氣中PM2.5的來源是變化的。不但每年都會(huì)有變化,每個(gè)季節(jié)、每個(gè)月和每一天也都不一樣。那么公眾如何去解讀這些源解析數(shù)據(jù)呢?
1?PM2.5源解析
—年度平均量
北京市環(huán)保局2014年4月16日對(duì)外宣布:經(jīng)過一年半的科學(xué)研究,北京市全年P(guān)M2.5來源中區(qū)域傳輸貢獻(xiàn)占28%~36%,本地污染排放貢獻(xiàn)占64%~72%。
解讀
控制方向首先是機(jī)動(dòng)車,車、油、路三個(gè)方面,首先是油品質(zhì)量;汽油和柴油相比,柴油質(zhì)量更差,但北京市汽油用得最多。這種剝繭抽絲似的分析方式,逐漸就找到了減少大氣中PM2.5需要控制的關(guān)鍵要素。
2?輕度和重度霾污染過程
PM2.5的源解析對(duì)照分析
中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所對(duì)2013年1月北京重污染和清潔時(shí)段PM2.5源解析結(jié)果表明,重污染和輕度污染時(shí)段PM2.5來源有很大不同。
解讀
若想減少北京和京津冀重度霧霾事件的發(fā)生頻次,降低霾污染強(qiáng)度,首先就要預(yù)測(cè)出極其不利于污染物擴(kuò)散的時(shí)間段,提前三天就要限制北京周邊,包括河北、天津、山東及河南的燃煤污染排放量;一旦重度污染爆發(fā),北京就必須減少機(jī)動(dòng)車出行量。其他城市也許更加復(fù)雜,如石家莊在重霾污染時(shí)段不僅要減少機(jī)動(dòng)車出行量,對(duì)于市區(qū)內(nèi)重點(diǎn)工業(yè)污染源和電廠,也需要重點(diǎn)控制。
3?京津冀不同城市
PM2.5源解析
中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所對(duì)2009~2011年京津冀PM2.5來源解析結(jié)果(年平均)表明,北京、天津、河北保定和唐山四個(gè)城市的PM2.5主要來源均為燃煤、機(jī)動(dòng)車、工業(yè)和餐飲。
解讀
在2011年之前,燃煤還是北京PM2.5的首要來源,近2~3年發(fā)生了顯著的變化,原因是北京在控煤的同時(shí),機(jī)動(dòng)車在大幅度增加。二者對(duì)北京大氣PM2.5的貢獻(xiàn)排名位置互換。北京周邊其他城市,隨著對(duì)燃煤污染的治理和機(jī)動(dòng)車的增加,二者對(duì)大氣PM2.5的貢獻(xiàn)均將逐步交換位置。因此,各地區(qū)對(duì)重點(diǎn)污染源的治理要逐步深化、細(xì)化,爭(zhēng)取治理一個(gè)就治好一個(gè),否則,燃煤污染還沒治理好(或是發(fā)生反復(fù)),燃油污染又疊加上來,嚴(yán)重的“大氣復(fù)合污染”將越演越烈。
重霾污染控制思路
治理霧霾,城市不能獨(dú)善其身
以北京大氣霾污染溯源研究為例,北京PM2.520%~30%來自一次排放,30%~40%來自大氣中的光化學(xué)轉(zhuǎn)化(重霾污染時(shí)要高一倍左右),20%~30%來自區(qū)域輸送。北京治霾要“1/3靠自己,1/3靠天氣,1/3靠周邊”。
通過預(yù)測(cè)預(yù)警提前控制進(jìn)行緩解
對(duì)大氣污染物跟蹤監(jiān)測(cè)表明:
而在此之前,這一數(shù)值可達(dá)200微克/立方米以上。
北京在2008年奧運(yùn)會(huì)時(shí)段:PM2.5不足50微克/立方米;
周邊燃煤、工業(yè)限制及單雙號(hào)、黃標(biāo)車限行:PM2.5100微克/立方米以下;
對(duì)2013年1月份的第四次強(qiáng)霾過程分析:機(jī)動(dòng)車排放的氮氧化物和燃煤排放的硫化物貢獻(xiàn)超過100微克/立方米,占當(dāng)時(shí)PM2.5濃度的一半。
這些情況說明:在易于形成霧霾的氣象條件下(如靜穩(wěn)天氣、逆溫),可以考慮通過預(yù)測(cè)預(yù)警提前對(duì)重點(diǎn)污染源進(jìn)行關(guān)停或是減量控制,以減輕重霾污染的發(fā)生頻次,或是降低污染強(qiáng)度。
Q 如果你讓我挑選一種污染物從當(dāng)前大氣中去掉,就能減輕目前京津冀區(qū)域嚴(yán)重的大氣霾污染,會(huì)去掉哪個(gè)呢?
A 不是SO2,也不是揮發(fā)性有機(jī)物,而正是NOx。
理由
第一,根據(jù)觀測(cè)結(jié)果,NOx在5年前大氣濃度比現(xiàn)在低很多,10年前在京津冀背景大氣中(如河北興?。┒己茈y測(cè)出來,而現(xiàn)在少則幾十,多則上百(微克/立方米)。2013年1月,北京大氣NOx居然達(dá)到了400微克/立方米以上,而石家莊更是達(dá)到了600微克/立方米。這是NOx一個(gè)前所未有的高濃度水平。
第二,NOx的存在,可以快速提高大氣的氧化能力,不但本身可以轉(zhuǎn)化成為硝酸和硝酸鹽,還可以加速SO2向硫酸鹽的轉(zhuǎn)化,繼而與氨結(jié)合,生成的硫酸銨和硝酸銨顆粒物,消光性極強(qiáng),二者消光比例往往能占到PM2.5消光總量的60%,這就是目前重霾污染突然爆發(fā)的重要原因—二次粒子形成。而SO2的梯度觀測(cè)結(jié)果表明,北京地區(qū)280米高空的SO2濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面監(jiān)測(cè)濃度,說明北京大氣SO2和硫酸鹽主要來源于周邊燃煤排放輸送,尤其是非采暖季。
PM2.5與霾污染治理的政策性建議
政治智慧。根治大氣PM2.5需要區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控,如果沒有突破性的體制制度改革,難以徹底解決問題。
管理創(chuàng)新。僅靠政府部門、工廠企業(yè)和居民團(tuán)體自覺自律維護(hù)大氣環(huán)境顯然不夠,要逐步制定相應(yīng)的法律規(guī)章,依法治污才有可能長(zhǎng)治久安。對(duì)于特殊區(qū)域,也可以采用創(chuàng)新管理體制。
科學(xué)先行。由于我國(guó)的國(guó)情特殊,PM2.5來源復(fù)雜,霾污染形成機(jī)制還不完全清楚,觀測(cè)分析設(shè)備落后,難以制定科學(xué)合理的一攬子治理方案。此時(shí),切勿盲目照搬國(guó)外監(jiān)測(cè)和控制標(biāo)準(zhǔn),將大量資金都花在購(gòu)買國(guó)外不適用的儀器設(shè)備上,應(yīng)抓緊時(shí)間進(jìn)行基礎(chǔ)性的科學(xué)研究,加大環(huán)保技術(shù)研發(fā)投入,大力發(fā)展環(huán)保民族儀器產(chǎn)業(yè),使我們國(guó)家的科研和控制技術(shù)逐步使用上國(guó)產(chǎn)的儀器和設(shè)備。這樣才能促進(jìn)針對(duì)我國(guó)國(guó)情開展技術(shù)研發(fā),并根據(jù)科學(xué)研究結(jié)果制訂出一套詳盡完備的PM2.5減排控制方案,使空氣質(zhì)量最終達(dá)到長(zhǎng)治久安。
公眾參與。首先是所有公民整體素質(zhì)的提高,小到餐飲出行,大到擇業(yè)置產(chǎn),都到要考慮到盡量減少污染排放;更為重要的是,公眾環(huán)保意識(shí)的覺醒,公眾對(duì)自由呼吸新鮮空氣的訴求,是空氣污染治理的長(zhǎng)久動(dòng)力;每一個(gè)公民都要自覺遵守《環(huán)境保護(hù)法》,都有責(zé)任督促地方政府發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)確保環(huán)保優(yōu)先,主動(dòng)監(jiān)督、舉報(bào)工業(yè)企業(yè)是否存在違規(guī)污染排放,全民動(dòng)員,全民皆兵,讓污染違規(guī)排放成為過街老鼠,沒有藏身之地。