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前两天,小编在朋友圈看到了一个神奇的“除霾神器”,它大得出奇,可以净化方圆10公里范围内的空气。据观察者网报道,陕西西安建成一个总建筑面积达2580平方米,高100多米的大型太阳能城市空气清洁综合系统(HSALSCS下文简称除霾塔),除了塔,它还有一个占地面积将近半个足球场大小的玻璃屋,受污染空气在被吸入底座玻璃屋后,经太阳辐射加热上升至塔中,然后通过层层滤网过滤,最终排出干净的空气。
除霾塔项目的领头人,中国科学院地球环境研究所研究员曹军骥称,这几个月来,他们在该地区设立了十多个污染监测站来测试该塔的影响。据称,在该塔能覆盖的10平方千米区域内,空气质量得到了明显的改善。在重污染天气里,除霾塔可将该区域的空气质量降至接近中度的水平,PM2.5浓度平均下降了15%。该项目整体于2015年启动,于去年建成。
小编乍见这个消息,顿感灰常灰常眼熟。早在2014年9月,《环境与生活》杂志刊登过一篇法籍华裔计算机专家李小波的特稿《用“超级烟囱”抽走雾霾——关于建造垂直风道缓解北京大气污染的设想》。计算机专家跨界思考除霾手段,牛掰!更牛的是他的大脑风暴真的和除霾塔有异曲同工之秒。小编找来原稿,以飨读者。
原标题:《用“超级烟囱”抽走雾霾——关于建造垂直风道缓解北京大气污染的设想》
法籍华裔计算机专家李小波博士
笔者上世纪80年代初出国后从事计算机方面的工作,常年生活在欧洲,最近几年才开始经常回国。最初回到北京,半夜睡觉会突然感到嗓子内某一点很痛,像被小钳子夹住一样,估计是什么化学污染颗粒钻进喉咙所致。每次回国都需要一周左右才能适应,让不时钻进嗓子的“小钳子”逐渐消失,也逐渐习惯了北京的空气污染。没想到,世纪初的污染仅仅是场噩梦的开始,十多年后的今天,北京的雾霾日益加重,变得令人窒息。清晨打开窗子,一股烟味迎面扑来,对面百米外的建筑常常消失在浓雾中。我常常琢磨,北京的雾霾问题究竟该怎么解决呢?
大气环流和雾霾聚散
笔者发现,雾霾在北京周围聚集,其消散完全靠风。到了冬季,风力小于三级的天气非常多,雾霾往往在北京聚集一周,浓度一日甚于一日,PM2.5的指数从300到500,甚至飙升到700和900。至于雾霾的多种来源因为不是本文主题,就不详述了。
大家知道,大气的环流形成风,可以吹散、稀释空气中的污染物。通过风的作用,局部聚集的高浓度雾霾颗粒在广大空间散开,密度大大降低,逐渐沉降地面。而在无风的天气,雾霾无法消散,PM2.5颗粒甚至可在空中悬浮半个月以上。
大家都发现,北京的夏天雾霾天较少,蓝天白云的日子相对多一些。这是由于阳光暴晒时,地表比空气吸热更快,受此影响,附近空气的温度高于上空空气,下热上冷的状态导致热空气垂直上升。随后,空气不断变冷,热空气每上升100米温度下降摄氏0.649度左右,上升到10公里以上,温度可低到摄氏零下50多度。这时空气逐渐停止上升,开始横向运动,然后下沉,在地面横向流动补充升高空气,从而形成环流。
赤道地区热空气上升快,会冲到十七八公里的高度,形成低纬度环流;南北极则热空气少,空气流动形成极地环流,对流层厚度只有七八公里;赤道和极地之间的空气对流被称为中纬度环流,地球上对流层的平均厚度是十一二公里。
环流弱逆温强 成就雾霾天
大气环流虽然有一定的规模和走向,但也有随机的因素。一年之中,有时候一连几天刮大风,有时又会连续多日风力微弱。在无风的天气,空气污染物只能指望随着地面空气被太阳加热造成向上流动来消散。
但是,在特定气象环境下,空气的冷热布局会上下颠倒,即下层冷,上层热,形成逆温层。由于冷空气重,热空气轻,这种上轻下重的稳定结构压制了空气的垂直运动,使得近地面的冷空气无法向上流通,雾霾被紧紧地压在地面和低空附近不能消散。这样的情况下,污染物跑不出去,就会在空气中不断积累,PM2.5的浓度随之升高。
那么,能否找到一种办法,能在无风和逆温的情况下让贴近地面的污染颗粒物快速消散?
2013年1月20日,美国犹他州盐湖城山谷出现了逆温效应,逆温层边界十分明显。
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