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汽车尾气为何会产生PM2.5?
中科院生态环境研究中心副研究员刘永春做了一个实验,模拟排放的污染气体在大气里面的转化过程。
实验往烟雾箱里加了挥发性有机物和氮氧化物,这些都是机动车会排放的气体,过了两个小时,仪器显示,烟雾箱里的颗粒物在增加。实验说明,原来的气态污染物在大气里面通过转化,会生成大量的颗粒物,这实际上也是霾的形成途径之一。
另外一个实验中,一个管子里是颗粒物,另一个管子加入含二氧化硫的空气,当这两个管子里的东西混合在一起时,能看到气态的二氧化硫向颗粒物转化。也就是说,在污染条件下,空气中已有的颗粒物会进一步加剧气态污染物向颗粒物转化,导致更多的颗粒物生成。
京津冀复合污染卫星图像显示近两年污染减轻
中科院“大气灰霾追因与控制”专项首席科学家贺泓:京津冀是一个典型的复合污染格局。北京是后工业化时代了,超大城市,主要污染来自生活交通污染,比如说具有代表性的氮氧化物;天津是工业化后期,也是超大城市,但是它的典型污染行业是石油化工所带来的典型的VOC污染;河北是一个典型的工业化前期,或者叫中期,主要是重化工,散烧煤典型的污染是二氧化硫,还有农畜牧业氨的排放,造成了复合的大气污染。
从卫星观测图可以看到,京津冀及周边地区的颜色最重,从红色到黄色深浅不一。红色代表PM2.5的年平均值(单位:微克/立方米)在120到150之间,黄色代表PM2.5的年平均值在90到120之间,绿色代表PM2.5的年平均值在60到90之间,蓝色代表PM2.5的年平均值在30到60之间。一组北京市从1999年到2016年的卫星遥感观测图显示,颜色每年都有不同,2013年最红,但是这两年颜色却开始变绿了。
中科院遥感与数字地球研究所研究员顾行发:从2013年采取大气行动计划以后,从年平均的角度来讲,可以明显看到主基调由红变成了绿,变成了蓝,这是一个稳步下降过程,完全用卫星把一年的数据平均下来得到的,反映的不是一天两天的偶然的现象,反映的完完全全是一个综合情况。
为什么我们感受不到PM2.5下降了?
北京市2016年的PM2.5的平均值是每立方米73微克,无论是从地面观测数据上看,还是从卫星遥感观测结果上看,从2014年开始,这个区域的空气质量在逐年好转,但是,为什么我们感受不到呢?
中科院遥感与数字地球研究所研究员顾行发:我们分析发现,这是一个季节变化的问题,全年污染降低了,但是细分析发现,冬季的PM2.5数值不仅没有降低,甚至还有一点增加。
冬季污染的增加让人们感觉到雾霾越来越重,但是其他季节污染减少,导致年平均值降低了。数据显示,2015年4月份到9月份京津冀地区的PM2.5平均数值已经接近长三角和珠三角地区,但是在两头,也就是冬季的数值要高出很多。
为什么京津冀地区冬天的PM2.5的数值依然高居不下?
中国工程院院士清华大学环境学院院长贺克斌:核心内因是排放,重要外因是气象。冬季在中国的北方地区,京津冀要采暖,这个民生的刚需,使各种污染物的排放量平均增加了将近30%。
除了排放的原因以外,另一个重要的原因是气象条件发生了变化,越来越不利于污染物的扩散。如果把京津冀地区比做成一个房间,这个房间本来就不是南北通透的,只有一面有窗,而且随着全球气候变暖,冬季的风少了,不仅风少了,屋顶的层高也低了。中国气象局的探空分析发现,2013年的逆温层高度是1700米,2014年是2000米,2015年是1000米,2016年变成了500米。
中国气象科学研究院研究员,中国工程院院士徐祥德:由于逆温层上面是暖的,下面是冷的,空气的垂直扩散对流很弱,且根本不可能突破逆温层,在这个情况下污染状况就压缩在逆温层之下,就像房间越来越小了。到了2016年,同样12月份,虽然我们减排,但是房间变小了。虽然我们烟少抽了,比方两根变成一根了,但是空间变小,烟仍然产生了很大作用。
去年入冬以来,京津冀地区就经历了多次重度污染。为什么京津冀地区会是这样一个状况呢?
中国工程院院士郝吉明:外因就是京津冀地方有太行山脉和燕山山脉,是一个弧状山脉,容易聚集污染物;内因是这个地方排放的污染物的量接近或者超过了大气容量,这个地方的社会活动水平,每平方公里比全国高2到3倍,甚至有些到4倍。
据专家介绍,京津冀的钢铁产量占了全国40%~50%,京津冀及周边地区消耗的煤每年超10亿吨,比美国全国消耗煤总量都要高。这些地方煤炭消费量在快速增长,过去这里年人均消耗煤不到1吨,现在平均每年每人消耗3~4吨,再加上人口增加,机动车保有量迅速增加,北京市1000人有300辆汽车,只有减少污染物的排放才能彻底改变京津冀严重污染的状况。
虽然气象条件的变化给治理雾霾带来了新的挑战,但我们要明白:排放是内因,气象是外因。我们很难改变地形和气象条件,但是可以通过改变生产方式、消费方式,来减少污染物的排放总量。
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