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通常情况下,二氧化硫在常见的矿质氧化物表面发生化学反应后,主要产物为亚硫酸盐,短时间内难以转化为硫酸盐,但共存的氮氧化物却可以极大地促进二氧化硫和亚硫酸盐向硫酸盐转化。贺泓和研究团队在更接近实际大气环境的烟雾箱中对上述反应机理进行了验证,确认了氮氧化物和悬浮矿质氧化物颗粒对生成硫酸盐的促进作用和机理。
贺泓说,2013年1月北京地区强霾期间监测数据显示,北京城区和北部远郊区的二氧化硫浓度接近,但PM2.5浓度却呈现城区高、郊区低的特点,进一步研究则发现PM2.5浓度和城郊的氮氧化物浓度呈正相关,即城市中汽车尾气等排放的氮氧化物多于郊区,使得这一城区PM2.5浓度增高。
美国德克萨斯州农工大学大气化学与环境研究中心主任张人一分析说,我国灰霾的形成机制比英国伦敦和美国洛杉矶早先的烟雾事件要复杂得多。伦敦烟雾产生的主要成因是燃煤,以硫氧化物为主;洛杉矶的烟雾则主要因为机动车排放,主要是氮氧化物和挥发性有机物的影响,而我国恰恰是两种污染的高度复合。我国的燃煤量非常大,城市机动车保有量也在快速增加,同时钢铁、建材、水泥、陶瓷玻璃等高排放的一些行业依旧在发展,短时间内多种污染物的复合出现,使得我国灰霾成因非常复杂。
北京PM2.5源解析成果显示,本地污染排放贡献率为64%~72%。在本地污染中,机动车来源贡献率最高。
张大伟说:“PM2.5的主要成分无非是硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物,还有一些黑炭、矿物尘等。这些物质是烧出来的,飘出来的,扬出来的。”他解释,烧出来的主要是硫酸盐、硝酸盐,由化石能源燃烧排放的二氧化硫、氮氧化物转化而来,还有部分不完全燃烧排放的有机物。飘出来的是工业生产及机动车尾气中的VOCs(挥发性有机化合物),以及主要来自畜禽养殖、农业生产等挥发排放的氨气,城市里的机动车也会排一部分氨。扬出来的则是扬尘类。
胡敏强调,除了本地污染源,北京频发灰霾受外来输送的影响也很大。“控制PM2.5前体物,即城市机动车VOCs和氮氧化物的排放,以及控制区域工业SO2的排放是治霾的关键所在。”胡敏说。
追问蓝天
APEC期间吹来哪些东风?
APEC期间气象条件不利,那么蓝天是如何实现的?
张大伟介绍说,2014年11月1日,专家预报11月4日~5日、8日~11日将有两次不利气象条件。4日~5日是偏西南风向,所以西南方向沿太行山东麓的廊坊、保定、石家庄,邢台、邯郸5个城市启动最高级别减排措施。8日~11日的预报是先偏东风,再转偏南风,所以西南的5个城市继续最高级别,东南方向的天津、唐山、沧州、衡水,包括山东的6个城市,启动最高级别减排措施。另外,山西、内蒙古等部分城市也相应采取了措施。最终区域内共有17个城市1万多家工业企业停产停工,4万多个工地停工。除此之外,燃煤电厂减排50%,钢铁、水泥等高架源全部停产,涉及VOCs(挥发性有机化合物)的工序全部停产,机动车限行,7个省份减排了约一半污染物,这才实现了蓝天目标。
胡敏的课题组也观测了APEC期间颗粒物的增长过程,发现虽然APEC期间也遭遇了静稳天气,污染扩散不利,但颗粒物污染的增长明显变慢。
“说明APEC期间的减排措施是有效的,因为机动车和工业过程排放的VOCs、氮氧化物、二氧化硫减少,导致这些气态污染物形成的二次污染物减少了。”胡敏说。
APEC期间的减排量是依靠工业企业停限产、机动车限行、工地停工等实现的,这些措施大都是非常规措施,难以常态化。对此,张大伟认为,从长远看,还需要通过产业结构、能源结构等的调整优化,以及末端治理的加强等来实现减排效果的常态化,这是一个循序渐进的过程。当下每年的常规减排力度通常最多也不超过10%,大幅度减排才能有根本性的改善,小幅度减排只能有小幅的改善,所以说空气污染治理改善是复杂的、艰巨的、长期的过程。
APEC会议空气质量保障工作,是京津冀协同治理的一次成功的尝试和实践,大幅减排是根本,而区域协同治理与污染物协同治理是关键。
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