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工信部和财政部近日发布了《重点行业挥发性有机物削减行动计划(2016-2018)》,目标是到2018年工业行业VOCs排放量比2015年削减330万吨以上。VOC同时是PM2.5和臭氧污染的前体物,控制VOC对于控制这两种污染具有重要意义。我们想知道,VOC对大气污染的贡献究竟有多大?控制VOC的关键是什么?如何对PM2.5和臭氧进行协同控制?
对话人:美国德州农工大学大气科学系和化学系教授张人一
张人一,毕业于美国麻省理工学院(MIT)大气化学专业,师从于1995年诺贝尔化学奖得主Mario J. Molina博士,并曾在加州理工学院和美国国家航空航天局从事博士后工作。早期的工作对平流层臭氧减少机理和南极臭氧空洞的形成做出了贡献,最近的研究工作包括大气碳氢化合物的光化学氧化,气溶胶的生成、生长和理化特性、城市和地区性的空气污染等方面。同时担任美国德州农工大学大气化学和环境研究中心主任、美国气象学会大气化学委员会主席等职务。
VOC排放会造成什么样的污染?
■不同种类的VOC会导致不同类型的污染。
记者:当前中国PM2.5和臭氧污染并存,而VOC(挥发性有机物)同时是PM2.5和臭氧污染的前体物,因此积极防控VOC对于防治大气污染来说是非常重要的。那么,VOC的来源是什么?对大气污染的贡献究竟有多大?
张人一:VOC的来源一部分是自然排放,比如植物排放。美国有一个地方叫Smoky mountain,那里没有任何的工业,但是森林排放了很多VOC导致了蓝霾(Blue Haze)的形成。另一部分是人为排放,包括机动车、工业等。
VOC导致PM2.5和臭氧的形成过程是完全不一样的。臭氧的形成简单一点,主要是VOC和氮氧化物(NOx)在太阳光下发生的氧化反应。城市中VOC的排放主要来源于机动车,其次还有炼油与化工厂等工业源,植物排放对VOC的贡献也不能忽视 。VOC对PM2.5的贡献主要涉及二次有机气溶胶的形成,这是一个非常复杂的大气化学过程。VOC可能成千上万种,其形成二次有机气溶胶的机理,包括物理与化学过程,学术界还不是完全清楚。不仅是在中国,在世界范围内都是如此。有的城市主要污染物是PM2.5,有的城市是臭氧,这与大气化学过程有关,不同种类的VOC会导致不同类型的污染。
记者:工信部和财政部近日发布了《重点行业挥发性有机物削减行动计划(2016-2018)》,从重点行业的角度控制VOC排放。一些地方如北京、上海也在积极探索开展VOC研究和控制。您对这些举措如何评价?
张人一:中国政府对大气污染治理非常重视,投入也特别大,这是非常正面的,值得称赞。对于重点行业控制VOC,应该是有一定的效果,因为各种行业排放量的减少对控制PM2.5和臭氧污染总体应该是有用的。但是制定排放策略要建立在科学的基础上,综合考虑控制效果应该更好。
另外,中国大气污染问题很严重,污染物的浓度非常高,这本身也能促进大气化学的研究。我认为中国在大气化学与污染科学研究方面会取得突破性的成果,对此我很乐观。
对控制VOC有哪些建议?
■不同的VOC反应速率不同,应分类控制。
记者:您对VOC控制有哪些建议?
张人一:对于防治,我的建议是分类控制。VOC的主要成分是有机碳,它只有两个走向:一部分形成二氧化碳,可以长期存在大气中;另一部分会形成二次有机气溶胶,最终被从空气中清除。不同的VOC反应速率非常不一样,对大气污染的贡献也不同。比如甲烷,可以变成二氧化碳,也可以变成二次有机气溶胶,但它的转化过程可能要几年。还有一些VOC,它的气溶胶转化需要几个月。对于这些反应较慢的VOC来说,随着空气的流动,会被输送到其他区域,对全球性空气质量与气候会有影响。而大气中一些反应速度快的VOC,会造成局地的二次有机气溶胶快速形成。
比如机动车排放的芳香烃,反应速度就很快。大量的实验与观测已经证明,机动车排放对城市二次有机气溶胶的贡献是非常大的。而炼油厂产生的VOC主要是由比较小的碳双链组成的烯烃物,它的反应速度快,形成臭氧也很快,但局地对二次有机气溶胶的贡献不是很大。当前,急需控制的是在大气中转化成气溶胶速度较快的VOC。因此,VOC研究要更加精细化,分类进行控制。如果不分种类,搞不清楚不同VOC的污染贡献,治理起来就很具有盲目性。
比如,美国休斯敦地区的炼油厂比北京多,其PM2.5污染并不严重。虽然炼油厂排放的VOC对臭氧形成有很大的贡献,但对二次有机气溶胶贡献很小。
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