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中青报:重污染谜团是否有解

科普小知识2022-07-27 14:45:26
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10月份中国北方独特的秋季空气经常被霾污染所取代。10月24日晚,在黄昏的掩护下,新一轮的阴霾悄然降临。在此之前,北京、天津和河北三次受到严重污染天气的侵袭。这一次,受重霾影响的面积达到了26万平方公里。

伴随着严重污染的天气,公众头脑中有许多问题:为什么雾霾多年不能在10月份袭击金秋?当控制大气的战斗已经进行了很多年,为什么人们在冬天还得依靠面具和空气净化器呢?采取的措施有效吗?为什么有时好天气和严重污染会在一夜之间改变?严重污染的罪魁祸首到底是什么?带着这些问题,记者采访了许多专家,询问了重污染的来源。

为什么十月,这个秋天应该是清爽的,却经常遭受“阴霾”

尽管供暖季节尚未到来,华北地区在10月2日、10月11日和10月17日已经遭受了三轮严重污染天气的袭击。是什么因素让蓝天白云只留在朋友圈子里?

中国环境科学研究院研究员柴发河认为,近年来,华北地区经常遇到秋冬两季的重污染天气,这不仅受到客观不利气候条件的影响,还与较高的污染排放有关。

柴法河解释说,在中国北方,九月和十月是秋冬交替的季节。来自北方的冷空气与来自南方的暖湿气流相遇,易形成稳定、高湿、低逆温的天气条件,非常不利于污染物扩散。如果这种天气状况持续两三天以上,就会出现严重的污染天气。

中国工程院院士、清华大学环境研究所所长何克斌表示,研究发现,当大多数严重污染的天气出现时,空气中的湿度超过80%。

中国科学院大气研究所的研究员王子生认为,由于厄尔尼诺现象,预计今年中国北方会有许多特征,如偏南风、逆温时间长、秋冬季天气更加平静和稳定。这些气候特征非常不利于空气扩散,并且容易造成污染积累。

尽管专家们都同意恶劣的天气条件起着重要作用,但他们都同意雾霾一定是由更高的污染排放造成的。

柴法赫说,对北京市近期重污染期间空气中污染物的分析表明,硝酸盐、硫酸盐、有机碳(OC)和元素碳(EC)的浓度较高,表明北京市PM2.5的浓度受到当地及周边机动车二次转化、工业燃煤排放以及氮氧化物的显著影响。

谁是污染的元凶

许多普通人都有这种经历,往往昨天或前天是蓝天白云,但仅仅一两天,天气就变了脸色,有时早上有蓝天,下午的阴霾遮住了太阳,这是怎么回事?

监控数据也能反映人们的直觉。以北京10月17日的重污染过程为例,监测数据显示,空气中颗粒物浓度从18日中午开始持续上升,直至18时PM2.5小时浓度达到重污染水平。截至19日12点,6个监测站已达到严重污染水平,而且趋势仍在恶化。

换句话说,在24小时内,污染已经达到了严重的程度。

柴法河解释说,这种严重污染的形成主要是由于北京的PM2.5浓度从18日9: 00开始迅速上升。由于17日至18日的相对湿度约为80%,持续的高湿度天气条件显著提高了颗粒物的二次转化率,从而很快形成了一个严重的污染过程。

事实上,每次突发性重污染爆发的原因是不同的。王自然观察到的是气流理论的影响。例如,北京已经遇到了不利的天气条件,当地机动车产生的污染物开始积聚形成污染云。这时,另一股气流从南方吹来,刚刚把一片污染云从南方吹到了北京的天空。因此,外部污染云与北京的累积污染形成了污染叠加,最终显示出较高的污染浓度。

数据显示,近年来,夜间爆发了许多污染。一些人还质疑,如果机动车排放是北京的主要污染源,为什么污染不是在白天积累,而是在晚上发生。

在贺克斌观察到的另一个现象是:黑色和白色污染叠加是由大型卡车在夜间穿越边境或物流时形成的。他说,大多数公众的确不在晚上开车,但这并不意味着晚上没有车可以开。大量的物流卡车或大型运输车辆在夜间行驶,其中一辆车辆的排放相当于几十辆小型汽车,因此在天气条件不利的夜晚,有可能导致污染物的积聚和爆发。

几天前,环境保护部发布的数据显示,北京有20多万辆重型柴油车,其中颗粒物和氮氧化物分别占机动车排放的90%和60%。在近期重污染天气期间,环境保护部和北京市环保局联合开展的道路检查和检测结果显示,重型柴油车超标问题更加突出,从外地进入北京的车辆污染问题严重。

在最近的重污染天气,环境保护部和北京市环保局联合检查了一些进入北京的路口,发现一半以上进入北京或过境的重型车辆达不到绿色标准车辆的排放水平(超过三个国家的国家排放标准),这些车辆的每辆排放量相当于200多辆国家四车。

柴法赫坦率地承认,事实上,关于PM2.5造成的重污染过程的机理或规律仍有许多未解之谜。科学家们也在努力寻找这些秘密,但有一点是肯定的,也是司空见惯的,那就是减少污染物的排放总量,然后再减少它们。

贺克斌还认为,减排不能等到PM2.5的发生机制得到明确研究。以酸雨为例,虽然我们对酸雨的形成机理不是很清楚,但近年来,通过控制煤炭用量,我国的酸雨面积得到了很大的控制。

空气污染防治行动计划已经过了3年,其效果是几何级的。

2013年9月,国务院发布了《大气污染防治行动计划》,这是代表国务院发布的第一个污染控制计划。它承诺用五年的努力来换取该国空气质量的全面改善和严重污染天气的显著减少。特别是北京、天津、河北、长江三角洲、珠江三角洲等目前空气污染最严重的地区,空气质量应得到明显改善。

参与处理计划的专家都记得,2013年1月的几起大规模污染事件直接导致了行动计划。但是三年后,预防和控制空气污染的效果如何?

几天前,环境保护部发布的一组数据显示,今年前三季度,北京的好日子比例为56.1%,同比增长5.6个百分点。PM2.5浓度为62微克/立方米,同比下降10.1%。PM10浓度为80微克/立方米,同比下降14.9%。

从PM2.5的浓度来看,北京前8个月的空气质量似乎非常接近《大气污染防治行动计划》要求的2017年PM2.5达到60微克/立方米的目标。你知道,2013年,北京的PM2.5浓度为90-100微克/立方米。据何克斌等专家介绍,从1月到8月,北京的PM2.5浓度控制在62微克/立方米,表明减排路径是正确的。

根据每年10月的情况,2013年10月北京严重污染天数为5天,2014年10月为7天,2015年10月为4天,2016年10月至今为2天。从污染物浓度来看,2014年10月PM2.5的日平均浓度最高,达到331微克/立方米,而今年的浓度最低,为241微克/立方米。贺克斌表示,仅从2013年以来每年10月份的数据来看,虽然重污染过程仍在发生,但每次污染爆发的频率和浓度都有所缓解,这也表明当前采取的减少燃煤、调整产业结构和控制机动车污染的措施是有效的。

不过,贺克斌也特别强调,现有数据的变化只能证明有办法治愈雾霾,增强我们治愈雾霾的信心。这并不意味着成功迫在眉睫。北京10月份持续的严重污染天气表明,雾霾不是一夜之间就能治愈的。

何克斌进一步解释说,尽管近年来减排力度加大,空气中二氧化硫和氮氧化物的浓度大幅降低,但并未降低到不再影响空气管理的标准以下,因此,当恶劣天气条件出现时,就会出现严重污染天气。

贺克斌的比喻,就像一个化学反应过程,虽然反应的原料已经很少,但是一旦遇到催化剂,仍然会有反应的可能。我们目前的空气处理就是这样。空气中硝酸盐和硫酸盐的浓度比往年低得多,但催化它们反应的条件仍然存在。一旦激活,污染将迅速产生,影响控制质量。这意味着在未来的空气处理中,需要进一步努力减少排放,使产生污染的原材料不足以起反应。

作为专家,柴法赫和贺克斌都认为,为了应对今年厄尔尼诺现象可能带来的不利天气,环境保护部继续加大污染控制力度。例如,在替代和改造散装煤清洁能源方面,北京、天津、保定和廊坊的50多万个家庭今年完成了改造,替代了约150万吨散装煤,减少了约4万吨主要污染物。北京、天津、保定、廊坊等主要城市实现了散煤“零清理”。

10月21日晚,环境保护部召开专题会议,部署北京、天津及周边地区大气污染防治工作。在这次会议上,环保部部长陈吉宁特别提到,今年1-8月,空气质量改善效果明显。然而,自9月份以来,几个大规模的重污染过程大大缩小了各个地方的改善范围。许多地方不会在一个月内下降,而是上升。空气污染防治形势十分严峻。

陈吉宁表示,监测数据显示,截至10月19日,北京、天津、河北及周边地区的PM2.5平均浓度同比下降14.3%,高于全国平均水平8.5%。然而,京津冀及周边地区的产业结构、能源结构、交通方式和模式决定了区域大气污染防治工作的长期性和复杂性。特别是在工作中还存在一些问题和困难,如控制措施针对性不强、行业控制进展不均衡、机动车辆管理薄弱、应对重污染天气效果不佳等。

陈吉宁的对策是大力控制燃煤污染、点源排放和移动污染源,依法严惩违法超标排污企业。