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揭开北京雾霾,5污染源自臭氧超标

2019-09-07 14:10
专家称北京PM2.5夏季污染与臭氧超标有关

据了解,北京市环保监测中心选用的PM贰.五监测办法,均为微振动天平法。“咱们测出的PM贰.五浓度值与北京市环保局的数据有一致性。”王跃思说。

“所以,臭氧是让我们头疼的一个难题,需要继续深入研究。”王跃思说,今年北京市就要开始协同控制PM2.5和臭氧,“颗粒物浓度做到不反弹,也就算成功了一半。”

氨气是一种碱性气体,几乎是大气中唯一一种碱性气体,正是因为它的存在,硫酸和硝酸中和变成了硫酸盐和硝酸盐,气体变成了颗粒物。也就是说,如果京津冀区域没有氨,颗粒物污染也不会那么严重,二氧化硫和氮氧化物也就可能作为气体消散了。“这点真是很要命!”

在经过了连续两周美好的天气后,6月18日开始,京城又开始被霾天困扰,19日达到高峰。昨日,依然是污染天,PM2.5的24小时均值浓度超标近一倍。中科院专家表示,此次污染过程是典型的北京夏季污染天,和臭氧浓度、高温、高湿等密切相关。PM2.5夏季浓度六七月达高峰6月16日,北京天气和空气质量极佳,网友纷纷在微博上“晒蓝天”,然而当天,中科院大气物理研究所研究员王跃思却对本报记者预测称:“你等着吧,再过两天,北京就会出现雾霾天。”果然,18日开始,黄兮兮的霾天笼罩京城,能见度一降再降。根据市环保监测中心的数据,19日的PM2.5浓度在18时到达峰值,为276微克/立方米。根据新的空气质量标准,当天为“重度污染”。“这是北京典型的夏季污染天,都从6月份开始发生。它的条件是:高温、高湿、静风、偏南气流。”王跃思说,此时的霾和冬天不一样,“像19日这天的霾粒子对光线的散射能力很强,天空看起来比较明亮,这样重的霾如果在冬天发生,天空看起来会更加灰暗。原因是北京夏季PM2.5的化学成分与冬季相比,含有相对少的吸光型黑炭粒子,相对多的散光性硫酸铵和硝酸铵。”根据位处建德桥的中科院大气物理研究所铁塔的监测数据,北京市PM2.5浓度冬季从11月到2月的PM2.5浓度都偏高,11月达到高峰值,夏季浓度则在六七月份达到高峰值。臭氧浓度越高PM2.5污染越重王跃思表示,北京冬季霾的形成,主要来源是一次污染物,罪魁祸首是供暖燃煤产生的污染气体,而在夏季,形成霾的关键词,除了高温、高湿、静风、逆温之外,还有一个关键词“臭氧”。他进一步解释称,在离地表20-30公里的高空,臭氧是“好东西”,是阻止太阳紫外线辐射危害地球生物的天然屏障;但在地面,臭氧是危害人体健康的“坏东西”。辐射增强、气温增高导致地表臭氧浓度升高,此时,大气中的气态污染物也能被氧化成细颗粒物,对PM2.5的形成有促进作用。夏季,往往PM2.5浓度高的时候,臭氧浓度也很高。“北京市大气臭氧可能超标的时段是每年的5-9月,最严重的是6月。”■ 揭秘在北三环健德桥西南角,有一座高耸入云的铁塔,挺立于普通的建筑物之中,从远处即可看到。作为当地的地标建筑,它很显眼,但知道它用于科研的人并不多。铁塔建于1979年,高325米,是全国最高的气象污染观测点。中科院大气物理研究所的研究人员正是通过它上面安装的各种监测仪器,对北京的空气污染成分、形成原因等进行科学研究。空气污染和遍地高楼有关铁塔共15层,每层都有监测设备,其中,PM2.5监测设备分别安置在80米和240米高空。工程师们每周要上去两三回,对设备进行维护。“登高习惯了,但上去一趟不容易。”在研究所工作的高级工程师吉东生说,“PM2.5监测站点的设备常常需要维修和校正,低空站点的设备,可以当场进行校正,但在高空,铁塔空间狭小,无法自如活动,我们一般都带着备换设备,坐着电梯上到高层,直接更换设备。”80米的高度正好是目前的北京市城市冠层的平均高度,也就是北京市建筑天际线的平均高度。王跃思解释说,在北京的建筑主要以四合院为主的时候,城市冠层也就在20-30米,随着高楼大厦不断增多,城市冠层也随之升高到了80米左右。“空气污染越来越严重和城市冠层的增加有关系。”王跃思说,以前,西北吹来一阵哪怕风力很小的山谷风,就足以把空气中的污染物吹走,但现在,除非是从西北方向吹来的较强系统风,才能对空气中污染物扩散起到一定作用。“今天西边来的山谷风,一到城市西部,就被高楼大厦抬升起来了,对城市污染的清除作用大大降低。”大气混合层越低污染越重从80米城市冠层再往上,到了200多米的高度,就达到了严重灰霾天中的“大气混合层”的高度。在“大气混合层”里,各种人为排放的污染气体在太阳光的照射、加热以及臭氧的作用下,不断发生化学反应,部分形成了PM2.5颗粒物。“铁塔240米高度的PM2.5监测,也是基于对大气混合层高度的判断而设置的,”王跃思说,混合层高度就像一座房子的房顶,越高,颗粒物越容易在垂直方向扩散,污染也越轻。“比如15日、16日天气好的那两天,每立方米空气中PM2.5的浓度只在20多微克,大气混合层高至2000米甚至3000米的高度。”王跃思说,“但到了19日中午,大气混合层高度只在500米左右,此时,每立方米的PM2.5颗粒物浓度增加到了100多微克,进入傍晚之后,地面停止被加热,混合层更是减少到200米左右,所有北京市本地排放和外地来的颗粒物都聚集在这200米的高度之间,扩散起来很难,因此PM2.5的数值很高。”不同监测方法数据相差较大在铁塔旁边,一座两层高的灰色小楼正是大气物理研究所的大气污染观测实验室。和环保部门的监测大楼楼顶一样,这幢不起眼的小楼楼顶也设置着很多不同的颗粒物采样观测站房,每个站房的顶上都伸出1-2个采样头,站房内装有空调用来保证仪器正常运行。记者看到,楼顶上安装了七种PM2.5监测设备。研究所的高级工程师吉东生介绍说,这些设备对PM2.5的检测分别采用了三类方法:基于石英杆产生的微量振荡来计算PM2.5质量浓度的“微振荡天平法”、基于颗粒物对β射线产生衰减原理的β射线法以及滤膜采样人工称重的经典称重法。吉东生表示,如果操作得当,称重法测出的浓度最准确,所以美国环保署将其规定为“联邦登记方法”,但其无法监测颗粒物的实时浓度,只能每24小时一次人工对过滤下来的颗粒物重量进行称重。另两种PM2.5自动监测方式,都有自身的缺点,但环保部门也都在用。“这两种方法测PM2.5时,如果浓度不高,两者数值相差很小,但当PM2.5浓度超过100微克时,两者可能就会出现较大的差别。因此,无论采用哪种方法,都必须和经典称重法比对。”王跃思说。19日下午,记者发现,中科院大气物理研究所的微振荡天平法设备测出来PM2.5实时浓度为160微克/立方米,而β射线法测出来的浓度值为186微克/立方米,此时,位处车公庄的市环保监测中心公布的PM2.5实时浓度为140微克。据了解,北京市环保监测中心采用的PM2.5监测方式,均为微振荡天平法。“我们测出的PM2.5浓度值与北京市环保局的数据有一致性。”王跃思说。北京PM2.5五分之一来自烹饪油烟PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,它对空气质量和能见度等有重要的影响。但对PM2.5成分、污染源等问题,多数人并不了解。就此,记者对话中科院大气物理研究所研究员王跃思,请他讲解有关PM2.5的一些知识。1 PM2.5是什么形状的?王跃思:PM2.5什么形状都有,它是各种有毒有害颗粒物的集合。当湿度大的时候,颗粒物吸收了水,因为水滴向每个方向的张力力求均等,因此往球形发展,但湿度不大的时候,蘑菇状、棍子状、网状等什么形状都有。2 夏季哪种污染源突出?王跃思:夏季和冬季不一样,冬季燃煤产生的污染很明显,而夏季,烹饪源的影响比冬季更大,这是不可忽视的。夏季,北京城区PM2.5污染源中,烹饪源能占到15%-20%左右,汽车和相关产业占到40%-50%,外地污染传输占30%,扬尘占的比例少于10%。烹饪源的控制并不难,也没有什么技术难度,只要加强监管就行,对居民油烟排放进行集中管理,对运营餐馆油烟过滤系统加强制度化监管,就可以减少很大一部分的PM2.5。3 其他污染源还有什么?王跃思:我们今天的PM2.5颗粒物中,氨盐的成分越来越高。夏季北京市污染天中的PM2.5成分中,硫酸氨和硝酸氨往往就会超过35微克/立方米。要控制氨,农村地区的施肥可以改用缓释化肥,它可以减缓氨的释放程度,在畜牧业上,要及时处理动物的粪便。在城市里,也会产生氨,这就和汽车有关,现在汽车尾气要安装三元催化剂以减少一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物,但是现实中,如果催化还原过量,氮氧化物就会变成氨气从尾气排出。此外,在工业锅炉燃烧系统中安装的脱硝环保设施,也可能会因为还原剂用氨水或尿素过量造成氨气泄漏,这些新的排放源都是要加强研究评估才能给出定论。4 为何吹南风时空气差?王跃思:偏南气团给北京带来的PM2.5浓度可达60%,其中,可能一半儿是北京前一天自己产生的PM2.5,又从外地绕了一圈回来了,另外一半可能是外来的。偏南气团带来海洋的水汽,不但使空气湿度增大,还将污染物堆积在三面环山的北京市区,在无风或小风、逆温的条件下,很多细小粒子被挤压在一起,就有了更多碰撞并增长或是吸湿增长的机会,当颗粒物直径超过400纳米后,就会对太阳光产生散射消光,形成霾,有人形象地称之为“爆米花”效应。5 植被是否可降低PM2.5?王跃思:就北京而言,植树多肯定有好处,特别是城区里种树,种高大的常绿乔木,可以很好地改善城市的生态环境。但对PM2.5来说,植树不能解决北京的PM2.5问题。冬天,北京的树没叶子对霾基本没有吸纳作用,夏天,植被能起到一定的降尘作用,但对降低PM2.5的作用很有限。6 应如何治理PM2.5?王跃思:在过去几年,全球各地的PM2.5都在增加,只有欧盟是减少的,整个欧洲能够协同控制治理大气污染,美国的南加州,虽然有不同的行政划分,但也是通过联防联控才遏制住了光化学大气污染。我国要在管理体制上创新,比如成立一个京津冀大气污染联防联控委员会,有相对独立的权力和充足的财力,从整个区域的层面来进行大气污染协同防治是有可能的。更多阅读环保部称驻华使馆监测PM2.5不符合外交公约北大研究称PM2.5浓度升高可增居民早亡风险上海美领馆首发PM2.5数据 环保部门回应

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这就是王跃思团队提出的“氮氧化物中心说”。在北京重霾期间,高浓度氮氧化物的存在,极大地推进气态二氧化硫向颗粒态硫酸盐的转化,氮氧化物在大气污染形成中有着独特的重要作用。可单凭外场观测,只能知道反应物和产物,内部过程像黑盒子,无从得知。烟雾箱实验模拟,必不可少。

连续5年的大气综合治理,到2017年底,北京市的PM2.5年均浓度从2013年的89.5微克/立方米下降到了58微克/立方米;2018年北京继续开展蓝天保卫战,PM2.5年均浓度降至51微克/立方米。

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课题组广州的同事去广州的珠江隧道做实验。“隧道里面只有汽车,很好得出结论。”一经检测,果然汽车尾气是排放氨的,隧道里面测出的氨的浓度,比外面高出几十倍!课题组北京的同事,测定了煤炭散烧过程排放的氨气,发现我国燃煤散烧排放的氨气是国外的50倍左右。

王跃思团队提出,为了让北京的颗粒物浓度进一步下降,未来也要通过调控臭氧来实现,使得颗粒物和臭氧浓度协同下降。“现状是颗粒物浓度下降了,但臭氧起来了,我们要研究PM2.5和臭氧的协同控制措施,要控制臭氧的同时还不能让颗粒物浓度反弹,这是一个大难题,也是一个更漫长的过程。”

“比方壹五日、壹陆日气候好的那两天,每立方米空气中PM贰.五的浓度只在贰零多微克,大气混合层高至贰零零零米乃至叁零零零米的高度。”王跃思说,“但到了壹玖日正午,大气混合层高度只在五零零米左右,此刻,每立方米的PM贰.五颗粒物浓度添加到了壹零零多微克,进入黄昏之后,地上中止被加热,混合层更是削减到贰零零米左右,一切北京市本地排放和外地来的颗粒物都集合在这贰零零米的高度之间,分散起来很难,因而PM贰.五的数值很高。”

王跃思团队提出,为了让北京的颗粒物浓度进一步下降,未来也要通过调控臭氧来实现,使得颗粒物和臭氧浓度协同下降。“现状是颗粒物浓度下降了,但臭氧起来了,我们要研究PM2.5和臭氧的协同控制措施,要控制臭氧的同时还不能让颗粒物浓度反弹,这是一个大难题,也是一个更漫长的过程。”

但王跃思不信,“我在国内外的文献资料上,确实是看到过燃烧过程排放氨气”。后续团队用同位素分析法,终于论证了氨的来源。“在重污染期间,氨并不是主要来自农牧业,而是来自工业化石燃料燃烧过程和机动车排放,在重霾期间,这个比例可以达到80%甚至90%。”这个结论的提出和系列证实过程,不仅让整个团队惊讶,国内外同行专家也心服口服。

PM贰.五夏日浓度六七月达顶峰

破解了雾霾的真身,各项治理措施就有了针对性,效果也更加明显。

姓名:骆倩雯 工作单位:

空气污染和遍地楼房有关

在“北京及周边区域大气复合污染形成机制及防控措施研究示范”课题中,团队提出的“氮氧化物中心说”可谓识破了北京雾霾的本质。治理燃煤、严控机动车、控制扬尘……北京一项项大气治理措施、一年年PM2.5浓度的下降,正让这一研究成果变成环境治理的实践。

质疑的声音也纷纷跃起。“汽车尾气和燃煤等燃烧过程排放的氨仅占很小的部分。”一位专门研究汽车工业的专家如是说。课题组成员之间因此争论不休,各不让步,整个课题研究一度因为这个问题搁置。

大气混合层越低污染越重

说起这个,王跃思也哭笑不得,因为挥发性有机物的种类实在太多了,大气中有300多种,“你把前10种影响大的解决了,马上就有后10种来替补,永远有应接不暇的替补。”

“真没想到,我们也惊呆了。”成员们研究发现,在京津冀地区,大量燃煤燃烧排放二氧化硫,而工业和汽车尾气排放的氮氧化物,二者在沙尘的媒介下,又触发了二氧化硫向硫酸盐的快速转化,这样一来,气体就变成了颗粒物,重霾污染就来了。

王跃思表明,北京冬天霾的构成,主要是一次污染物,元凶巨恶施暖燃煤发作的污染气体,而在夏日,构成霾的,除了高温、高湿、静风、逆温之外,还有一个“臭氧”。

2013年,北京市正式对公众发布PM2.5监测结果,也是在这一年,北京市治理PM2.5的大幕拉开。

农业的氨怎么跑到城里来了?城市氨气为什么逐年升高?王跃思团队提出可能有未知的氨气来源,而且这一来源极有可能与燃烧过程有关。

他进一步解说称,在离地表贰零-叁零公里的高空,臭氧是“好东西”,是阻挠太阳紫外线辐射损害地球生物的天然屏障;但在地上,臭氧是损害人体降的“坏东西”。辐射增强、气温增高导致地表臭氧浓度升高,此刻,大气中的气态污染物也能被氧化成细颗粒物,对PM贰.五的构成有促进效果。夏日,往往PM贰.五浓度高的时分,臭氧浓度也很高。“北京市大气臭氧或许超支的时段是每年的五-玖月,最严峻的是陆月。”

臭氧治理又是一个大难题,像欧美等发达国家,至今都还未能解决臭氧问题,臭氧浓度仍会出现超标的情况。“他们关于颗粒物的问题在上个世纪90年代就解决了,颗粒物浓度已经能做到不反弹,但臭氧还不行。”

“所以,臭氧是让我们头疼的一个难题,需要继续深入研究。”王跃思说,今年北京市就要开始协同控制PM2.5和臭氧,“颗粒物浓度做到不反弹,也就算成功了一半。”

铁塔共壹五层,每层都有监测设备,其间,PM贰.五监测设备别离安顿在捌零米和妨零米高空。工程师们每周要上去两三回,对设备进行保护。

质疑的声音也纷纷跃起。“汽车尾气和燃煤等燃烧过程排放的氨仅占很小的部分。”一位专门研究汽车工业的专家如是说。课题组成员之间因此争论不休,各不让步,整个课题研究一度因为这个问题搁置。

“燃烧过程排放了大量的氨。”证实了!

陆月壹陆日,北京气候和空气质量极佳,网友纷繁在上“晒蓝天”,但是当天,中科院大气物理研究所研究员王跃思却对猜测称:“你等着吧,再过两天,北京就会呈现雾霾天。”公然,壹捌日开端,黄兮兮的霾天笼罩京城,能见度一降再降。依据市环保监测中心的数据,壹玖日的PM贰.五浓度在壹捌时抵达峰值,为愤陆微克/立方米。依据新的空气质量标准,当天为“重度污染”。

污染来势汹汹。监测的头一个月,北京就遭遇五次空气重污染,首尾两次时间各长达5天。整个1月份,雾霾天气多达23天!

近年来,北京市大力压减燃煤,燃煤总量已经低于500万吨,二氧化硫年均浓度稳定保持在个位数;严控移动源污染,降低氮氧化物排放,仅去年就查处了32.5万辆次超标重型柴油车,是前一年的5.6倍;治理扬尘和挥发性有机物,利用科技手段提高监管,有序退出一般制造业和污染企业……

看到,楼顶上装置了七种PM贰.五监测设备。研究所的高级工程师吉东生介绍说,这些设备对PM贰.五的检测别离选用了三类办法:根据石英杆发作的微量振动来核算PM贰.五质量浓度的“微振动天平法”、根据颗粒物对beta;射线发作衰减原理的beta;射线法以及滤膜采样人工称重的经典称重法。

王跃思带领的中国科学院大气物理研究所中国生态环境研究网络大气分中心团队,一直在研究北京雾霾的“配方”,以帮助全社会有针对性地从源头治理雾霾。

一次实验失败,再接着来第二次、第三次,但两个多月过去了,第100次实验都做完了,还是没有出现预期的反应。“是不是缺点什么?”大家都在琢磨。

作为当地的地标修建,它很显眼,但知道它用于科研的人并不多。铁塔建于壹玖七玖年,高叁峰米,是全国最高的气候污染观测点。中科院大气物理研究所的研究人员正是经过它上面装置的各种监测仪器,对北京的空气污染成分、构成原因等进行科学研究。

氨气是一种碱性气体,几乎是大气中唯一一种碱性气体,正是因为它的存在,硫酸和硝酸中和变成了硫酸盐和硝酸盐,气体变成了颗粒物。也就是说,如果京津冀区域没有氨,颗粒物污染也不会那么严重,二氧化硫和氮氧化物也就可能作为气体消散了。“这点真是很要命!”

臭氧的治理为何这么难?王跃思回答:“因为有很大的不确定性。”原来,臭氧产生靠的是氮氧化物和挥发性有机物这两种前体物。但有意思的是,这两种前体物很“特别”。氮氧化物下降的时候,臭氧浓度反而会升高,“它俩是非线性关系,是一条抛物线,氮氧化物得降低到特别低的时候,臭氧才会下降”,王跃思说,“我们现在还在抛物线的前半段,也就是前坡,得到了后坡,才能实现。”

臭氧浓度越高PM贰.五污染越重

连续5年的大气综合治理,到2017年底,北京市的PM2.5年均浓度从2013年的89.5微克/立方米下降到了58微克/立方米;2018年北京继续开展蓝天保卫战,PM2.5年均浓度降至51微克/立方米。

2013年,北京市正式对公众发布PM2.5监测结果,也是在这一年,北京市治理PM2.5的大幕拉开。

在铁塔周围,一座两层高的灰色啸正是大气物理研究所的大气污染观测实验室。

北京的雾霾是什么来头?我国自上世纪70年代开始,为防治酸雨和光化学污染,相继提出了控制二氧化硫、氮氧化物的减排措施。在近年来大气霾污染频发的背景下,硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物等是高浓度气溶胶的主要成分,但对这些成分前体物的控制方向一直不是十分明确。这次污染发生后,王跃思团队着手研究这个问题。

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捌零米的高度正好是现在的北京市城市冠层的均匀高度,也就是北京市修建天际线的均匀高度。王跃思解说说,在北京的修建主要以四合院为主的时分,城市冠层也就在贰零-叁零米,跟着楼房大厦不断增多,城市冠层也随之升高到了捌零米左右。

一次实验失败,再接着来第二次、第三次,但两个多月过去了,第100次实验都做完了,还是没有出现预期的反应。“是不是缺点什么?”大家都在琢磨。

这就是王跃思团队提出的“氮氧化物中心说”。在北京重霾期间,高浓度氮氧化物的存在,极大地推进气态二氧化硫向颗粒态硫酸盐的转化,氮氧化物在大气污染形成中有着独特的重要作用。可单凭外场观测,只能知道反应物和产物,内部过程像黑盒子,无从得知。烟雾箱实验模拟,必不可少。

和环保部门的监测大楼楼顶相同,这幢不起眼的啸楼顶也设置着许多不同的颗粒物采样观测站房,每个站房的顶上都伸出壹-扶采样头,站房内装有空调用来确保仪器正常运转。

“真没想到,我们也惊呆了。”成员们研究发现,在京津冀地区,大量燃煤燃烧排放二氧化硫,而工业和汽车尾气排放的氮氧化物,二者在沙尘的媒介下,又触发了二氧化硫向硫酸盐的快速转化,这样一来,气体就变成了颗粒物,重霾污染就来了。

臭氧治理又是一个大难题,像欧美等发达国家,至今都还未能解决臭氧问题,臭氧浓度仍会出现超标的情况。“他们关于颗粒物的问题在上个世纪90年代就解决了,颗粒物浓度已经能做到不反弹,但臭氧还不行。”

“铁塔妨零米高度的PM贰.五监测,也是根据对大气混合层高度的判别而设置的,”王跃思说,混合层高度就像一座房子的房顶,越高,颗粒物越简单在笔直方向分散,污染也越轻。

氨气从哪来?一般认为, 70%以上的氨都是从农牧业来的,农业化肥使用挥发大约能占30%,畜牧业养殖占40%,人体占9%。卫星观测发现,在整个华北地区,氨的浓度越来越高。可对农牧业的现状进行分析,发现农牧业的活动水平是下降的,应该会导致氨的排放量下降。大家一时间也弄不清楚究竟是怎么回事。

突然一天,有人提出,“沙尘!北京有沙尘啊,怎么把它忘了!”果然,一加入沙尘“种子”,细颗粒物污染“哗”就爆发了,跟炸弹爆炸一样来势凶猛。这一“炸”,把大家“炸”兴奋了!

“这是北京典型的夏日污染天,都从陆月份开端发作。它的条件是:高温、高湿、静风、偏南气流。”王跃思说,此刻的霾和冬天不相同,“像壹玖日这天的霾粒子对光线的散射才干很强,天空看起来比较亮堂,这样重的霾假如在冬天发作,天空看起来会愈加暗淡。原因是北京夏日PM贰.五的化学成分与冬天比较,含有相对少的吸光型黑炭粒子,相对多的散光性硫酸铵和硝酸铵。”

王跃思和团队成员发现,北京当时的污染状况,其实是上世纪50年代前后英国伦敦和美国洛杉矶的加和体。“英国伦敦,大量使用蒸汽机,烧煤产生的二氧化硫形成酸雾,对人体造成伤害;美国洛杉矶,工业和汽车尾气排放大量的氮氧化物,形成的包括臭氧在内的污染物,对城市环境危害很大。而我们,这两个问题都有。”

氨气从哪来?一般认为, 70%以上的氨都是从农牧业来的,农业化肥使用挥发大约能占30%,畜牧业养殖占40%,人体占9%。卫星观测发现,在整个华北地区,氨的浓度越来越高。可对农牧业的现状进行分析,发现农牧业的活动水平是下降的,应该会导致氨的排放量下降。大家一时间也弄不清楚究竟是怎么回事。

揭秘

突然一天,有人提出,“沙尘!北京有沙尘啊,怎么把它忘了!”果然,一加入沙尘“种子”,细颗粒物污染“哗”就爆发了,跟炸弹爆炸一样来势凶猛。这一“炸”,把大家“炸”兴奋了!

“高浓度氮氧化物的存在,可以激发二氧化硫向硫酸盐的快速转化。”2014年,王跃思团队提出了“氮氧化物中心说”这一科学假说。

依据位处建德桥的中科院大气物理研究所铁塔的监测数据,北京市PM贰.五浓度冬天从壹壹月到仿的PM贰.五浓度都偏高,壹壹月到达顶峰值,夏日浓度则在六七月份到达顶峰值。

“高浓度氮氧化物的存在,可以激发二氧化硫向硫酸盐的快速转化。”2014年,王跃思团队提出了“氮氧化物中心说”这一科学假说。

随后,好消息接踵而来。

不同监测办法数据相差较大

但王跃思不信,“我在国内外的文献资料上,确实是看到过燃烧过程排放氨气”。后续团队用同位素分析法,终于论证了氨的来源。“在重污染期间,氨并不是主要来自农牧业,而是来自工业化石燃料燃烧过程和机动车排放,在重霾期间,这个比例可以达到80%甚至90%。”这个结论的提出和系列证实过程,不仅让整个团队惊讶,国内外同行专家也心服口服。

机动车排放氨气促进颗粒物生成

“空气污染越来越严峻和城市冠层的添加有联系。”王跃思说,曾经,西北吹来一阵哪怕风力很小的山谷风,就足以把空气中的污染物吹走,但现在,除非是从西北方向吹来的较强体系风,才干对空气中污染物分散起到必定效果。“今日西边来的山谷风,一到城市西部,就被楼房大厦抬升起来了,对城市污染的铲除效果大大下降。”

农业的氨怎么跑到城里来了?城市氨气为什么逐年升高?王跃思团队提出可能有未知的氨气来源,而且这一来源极有可能与燃烧过程有关。

在“北京及周边区域大气复合污染形成机制及防控措施研究示范”课题中,团队提出的“氮氧化物中心说”可谓识破了北京雾霾的本质。治理燃煤、严控机动车、控制扬尘……北京一项项大气治理措施、一年年PM2.5浓度的下降,正让这一研究成果变成环境治理的实践。

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揭开北京雾霾“真身”

污染来势汹汹。监测的头一个月,北京就遭遇五次空气重污染,首尾两次时间各长达5天。整个1月份,雾霾天气多达23天!

从捌零米城市冠层再往上,到了贰零零多米的高度,就到达了严峻灰霾天中的“大气混合层”的高度。在“大气混合层”里,各种人为排放的污染气体在太阳光的照耀、加热以及臭氧的效果下,不断发作化学反应,部分构成了PM贰.五颗粒物。

在我国,汽车尾气排放的氮氧化物,触发了燃煤产生的二氧化硫向颗粒物硫酸盐转化。但仍有一个重要的问题:怎么促成转化,究竟是什么在起作用?王跃思团队发现了一个新的氨气来源。

最早提出“氮氧化物中心说”

壹玖日下午,发现,中科院大气物理研究所的微振动天平法设备测出来PM贰.五实时浓度为壹陆零微克/立方米,而beta;射线法测出来的浓度值为壹捌陆微克/立方米,此刻,位处车公庄的市环保监测中心发布的PM贰.五实时浓度为壹肆零微克。

“怎么没有反应?真是奇怪!”团队成员开始做烟雾箱实验,可是他们把氮氧化物和二氧化硫两类气体放一起时,竟然没有一点反应,“跟我们想象的完全不一样,我们以为肯定会反应成硫酸盐。”

王跃思带领的中国科学院大气物理研究所中国生态环境研究网络大气分中心团队,一直在研究北京雾霾的“配方”,以帮助全社会有针对性地从源头治理雾霾。

吉东生表明,假如操作妥当,称重法测出的浓度最精确,所以美国环保署将其规定为“联邦挂号办法”,但其无法监测颗粒物的实时浓度,只能每妨斜一次人工对过滤下来的颗粒物分量进行称重。另两种PM贰.五主动监测办法,都有本身的缺陷,但环保部门也都在用。“这两种办法测PM贰.五时,假如浓度不高,两者数值相差很小,但当PM贰.五浓度超越壹零零微克时,两者或许就会呈现较大的不同。因而,不管选用哪种办法,都必须和经典称重法比对。”王跃思说。

最早提出“氮氧化物中心说”

“怎么没有反应?真是奇怪!”团队成员开始做烟雾箱实验,可是他们把氮氧化物和二氧化硫两类气体放一起时,竟然没有一点反应,“跟我们想象的完全不一样,我们以为肯定会反应成硫酸盐。”

在北三环健德桥西南角,有一座高耸入云的铁塔,挺立于一般的修建物之中,从远处即可看到。

随后,好消息接踵而来。

破解了雾霾的真身,各项治理措施就有了针对性,效果也更加明显。

“登高习惯了,但上去一趟不简单。”在研究所作业的高级工程师吉东生说,“PM贰.五监测站点的设备常常需求修理和校对,低空站点的设备,能够当厨行校对,但在高空,铁塔空间狭小,无法自若活动,咱们一般都带着备换设备,坐着电梯上到高层,直接替换设备。”

雾霾什么味儿?曾经,雾霾高发的季节,细心的网友“品味”雾霾的味道,并晒各个城市雾霾味道的不同,北京霾被网友奉为最“醇厚”“经典”。这其实跟雾霾背后不同的化学成分有关。

王跃思;氮氧化物;臭氧;颗粒物;雾霾

“燃烧过程排放了大量的氨。”证实了!

揭开北京雾霾“真身”雾霾什么味儿?曾经,雾霾高发的季节,细心的网友“品味”雾霾的味道,并晒各个城市雾霾味道的不同,北京霾被网友奉为最“醇厚”“经典”。这其实跟雾霾背后不同的化学成分有关。王跃思带领的中国科学院大气物理研究所中国生态环境研究网络大气分中心团队,一直在研究北京雾霾的“配方”,以帮助全社会有针对性地从源头治理雾霾。

“可以说,通过这些年,颗粒物治理已经走上了‘快车道’,事实也证明咱们治理的方向和措施是正确的。接下来,就要解决臭氧问题了。”王跃思说,目前以至于未来很长一段时间的研究,都得集中在臭氧治理上。

雾霾什么味儿?曾经,雾霾高发的季节,细心的网友“品味”雾霾的味道,并晒各个城市雾霾味道的不同,北京霾被网友奉为最“醇厚”“经典”。这其实跟雾霾背后不同的化学成分有关。

机动车排放氨气促进颗粒物生成

在我国,汽车尾气排放的氮氧化物,触发了燃煤产生的二氧化硫向颗粒物硫酸盐转化。但仍有一个重要的问题:怎么促成转化,究竟是什么在起作用?王跃思团队发现了一个新的氨气来源。

臭氧的治理为何这么难?王跃思回答:“因为有很大的不确定性。”原来,臭氧产生靠的是氮氧化物和挥发性有机物这两种前体物。但有意思的是,这两种前体物很“特别”。氮氧化物下降的时候,臭氧浓度反而会升高,“它俩是非线性关系,是一条抛物线,氮氧化物得降低到特别低的时候,臭氧才会下降”,王跃思说,“我们现在还在抛物线的前半段,也就是前坡,得到了后坡,才能实现。”

挥发性有机物和臭氧的关系也很奇妙。挥发性有机物越高,臭氧就越高,但反之挥发性有机物降低了,臭氧却并不降低。

实验证实了观测的结果符合北京市的实际情况,加上一次次详实的实验模拟数据和数值模拟结果,在众多诱发霾污染的前体物中,将优先控制的目标锁定为氮氧化物的“氮氧化物中心说”,从假说上升到了科学理论!

说起这个,王跃思也哭笑不得,因为挥发性有机物的种类实在太多了,大气中有300多种,“你把前10种影响大的解决了,马上就有后10种来替补,永远有应接不暇的替补。”

应当让颗粒物和臭氧浓度协同下降

课题组广州的同事去广州的珠江隧道做实验。“隧道里面只有汽车,很好得出结论。”一经检测,果然汽车尾气是排放氨的,隧道里面测出的氨的浓度,比外面高出几十倍!课题组北京的同事,测定了煤炭散烧过程排放的氨气,发现我国燃煤散烧排放的氨气是国外的50倍左右。

近年来,北京市大力压减燃煤,燃煤总量已经低于500万吨,二氧化硫年均浓度稳定保持在个位数;严控移动源污染,降低氮氧化物排放,仅去年就查处了32.5万辆次超标重型柴油车,是前一年的5.6倍;治理扬尘和挥发性有机物,利用科技手段提高监管,有序退出一般制造业和污染企业……

“可以说,通过这些年,颗粒物治理已经走上了‘快车道’,事实也证明咱们治理的方向和措施是正确的。接下来,就要解决臭氧问题了。”王跃思说,目前以至于未来很长一段时间的研究,都得集中在臭氧治理上。

挥发性有机物和臭氧的关系也很奇妙。挥发性有机物越高,臭氧就越高,但反之挥发性有机物降低了,臭氧却并不降低。

应当让颗粒物和臭氧浓度协同下降

王跃思和团队成员发现,北京当时的污染状况,其实是上世纪50年代前后英国伦敦和美国洛杉矶的加和体。“英国伦敦,大量使用蒸汽机,烧煤产生的二氧化硫形成酸雾,对人体造成伤害;美国洛杉矶,工业和汽车尾气排放大量的氮氧化物,形成的包括臭氧在内的污染物,对城市环境危害很大。而我们,这两个问题都有。”

实验证实了观测的结果符合北京市的实际情况,加上一次次详实的实验模拟数据和数值模拟结果,在众多诱发霾污染的前体物中,将优先控制的目标锁定为氮氧化物的“氮氧化物中心说”,从假说上升到了科学理论!

北京的雾霾是什么来头?我国自上世纪70年代开始,为防治酸雨和光化学污染,相继提出了控制二氧化硫、氮氧化物的减排措施。在近年来大气霾污染频发的背景下,硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物等是高浓度气溶胶的主要成分,但对这些成分前体物的控制方向一直不是十分明确。这次污染发生后,王跃思团队着手研究这个问题。

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