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霧霾產(chǎn)生的真正原因
時間:2015/12/10 8:55:33 點擊次數(shù):5552

霧、霾是氣象學(xué)的名詞,霧霾天氣的成因并不是只有污染一種,霧霾古代就有,空氣中有很多細(xì)小的顆粒物,比如塵土、海浪帶起來的泡沫、花粉等等,特別是刮風(fēng)帶起來的土壤顆粒物,都是自然界中本來存在的。這些細(xì)小顆粒物飄浮在大氣中,表面會吸附一定的水汽,重力不大,不易沉降,它就會飄浮到上空吸收大量水分后成為云或霧的凝結(jié)核。有一些細(xì)小顆粒物集聚在近地面,受地面濕度的影響,它們會吸收、折射或者反射太陽光,造成能見度下降,這個時候這些細(xì)小顆粒就參與形成霾。當(dāng)大氣中有大量二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物等污染物時,它們形成的硫酸和硫酸鹽、硝酸和硝酸鹽及有機(jī)物等,由于它們對光的效應(yīng),造成了視程障礙使霾的程度和危害性加大。

 

霧和霾的區(qū)別看起來似乎不大,只是濕度的問題。但是對它們的判別界限問題曾經(jīng)引起氣象學(xué)界一段時間的學(xué)術(shù)討論和爭議。簡言之,按當(dāng)前氣象部門的定義,大氣的濕度低于百分之八十,顆粒物的光效應(yīng)使能見度下降到十公里以內(nèi),造成灰蒙蒙的視程障礙現(xiàn)象叫做霾,但是當(dāng)濕度高到百分之九十以上,那時候就變成輕霧,水汽更大時就成為霧了。霧較容易散去,霾卻很難。因為霧含水量大,受天氣變化的影響比較大,太陽一出來,遇到干燥空氣,霧就很容易散去,所以霧一般不會整天都有。但是霾就比較麻煩,因為它水蒸汽含的不多,濕度在百分之八十以下,再加上霾所處空間一般是3000米以下,如果當(dāng)上空存在逆溫層,而水平方向沒有風(fēng)或風(fēng)很小,空氣上下對流或者水平流動不暢通時,霾就無法散去。

 

污染是造成嚴(yán)重霧霾的內(nèi)因,氣象條件則是外因。霧霾跟能源使用的排放有關(guān)。我們知道,二氧化硫、氮氧化物、氨氣以及揮發(fā)性有機(jī)物等污染物都是氣體,為什么到大氣中會變成顆粒物并終形成霾呢?因為大氣具有氧化性,能源燃燒后排放的氣體污染物可以說是一次污染物,進(jìn)入大氣中以后,產(chǎn)生了非常復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生了二次污染物。由于一次污染物的價態(tài)偏低,比如二氧化硫、一氧化氮都是屬于還原價態(tài),而大氣中存在大量的自由基,低價態(tài)的氣體很容易跟自由基產(chǎn)生被氧化的反應(yīng)形成高價態(tài)的硫酸、硝酸、硫酸鹽和硝酸鹽等,有機(jī)物也有此反應(yīng)。

 

 

目前,我們對霧霾成因的研究中對VOC(揮發(fā)性有機(jī)物)的重視還不夠。排放進(jìn)大氣的VOC和氮氧化物是使大氣氧化性增強(qiáng)的關(guān)鍵物質(zhì),由于他們的非線性關(guān)系,地區(qū)不同兩者作用的比值也會有所不同。比如,曾有研究指出,北京城區(qū)的大氣氧化性的增強(qiáng),VOC的作用甚至大于氮氧化物,而郊區(qū)則相反。VOC是碳?xì)涞慕Y(jié)合體,它的產(chǎn)生相當(dāng)大部分和燃燒有關(guān),可以說任何燃燒都會產(chǎn)生VOC,所以跟能源的使用密切相關(guān),煤炭、石油、天然氣里面都存在有機(jī)質(zhì),煉油、化工都是排放大戶,甚至秸稈燃燒、使用涂料和餐飲等也產(chǎn)生VOC。長期以來,人們一直認(rèn)為煤炭燃燒是霾形成的主因,忽視化工產(chǎn)生的污染,關(guān)注的重點主要是煙塵和二氧化硫,忽略了氮氧化物和VOC,如果認(rèn)識清晰起來,天然氣不能算是清潔能源。

 

鍋爐和汽車中的燃燒過程都會產(chǎn)生細(xì)顆粒物,PM2.5有一次排放和二次排放之分,一次排放就是燃燒直接產(chǎn)生的顆粒物,二次排放是燃燒產(chǎn)生的氣體在大氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和核化反應(yīng)后產(chǎn)生的顆粒物,電廠目前已有的除塵裝置,多只能除掉PM1以上的顆粒物,PM1以下的還除不掉。

 

汽車會排放很多VOC,VOC的多少和油品以及燃燒是否充分有很大關(guān)系,有機(jī)物的轉(zhuǎn)化結(jié)果就是變成二氧化碳和水,但是發(fā)動機(jī)的燃燒過程來不及充分完成就排放掉了,特別是汽車在城區(qū)低速行駛或怠速的時候。有些國家就有專門法律規(guī)定,遇到紅燈時汽車必須熄火。

 

有人認(rèn)為城市里的汽車排放了很多氮氧化物,其實不全是這樣,氮氧化物的產(chǎn)生和燃燒的溫度關(guān)系,汽車在城區(qū)行駛,速度不會太快,發(fā)動機(jī)燃燒溫度不會太高,氮氣和氧氣的反應(yīng)轉(zhuǎn)化就比較少。哪兒的氮氧化物多呢,高速公路上,汽車在高速公路行駛的速度很快,發(fā)動機(jī)溫度很高,產(chǎn)生的氮氧化物就越多。柴油車排放更多。

 

控制汽車產(chǎn)生廢氣的一個方法是在汽車上安裝“三元催化轉(zhuǎn)換器”,現(xiàn)在汽車上一般都裝了,但是用的時間長了它會老化,作用會減弱,所以新車的氮氧化物排放比舊車要低。現(xiàn)在香港要求汽車的“三元催化轉(zhuǎn)換器”每兩年必須更換一次,但是我國大多數(shù)省份沒有這個要求。

 

有時候我去北京的北五環(huán),馬路邊上有很多人拿著代辦車檢的牌子,現(xiàn)在這個事兒已經(jīng)成為了一個行業(yè),不管你的車合不合格,他們都能幫你檢測合格。現(xiàn)在又出現(xiàn)了租借“三元催化轉(zhuǎn)換器”的現(xiàn)象,車主可以花錢租借一個新的來專門應(yīng)付車檢,驗完之后再還給人家。這個現(xiàn)象的背后就是管理問題,現(xiàn)在的管理是粗放的,而不是精細(xì)管理。

別小看餐飲一條街,VOC多,二氧化硫也高,氮氧化物也高,所以說能源利用的問題很復(fù)雜。特別是對于北方城市,冬季采暖的散煤燃燒問題,采暖地區(qū)郊區(qū)每年冬天用掉的散煤如何管?有的政府不管這些小的,只管電廠大鍋爐還有冶金等這些重點源。散煤燃燒,分散污染非常嚴(yán)重。所以我覺得能源革命里面生產(chǎn)和消費都要有,要注意這些小的以前沒注意的東西。

 

我特別喜歡講的是巴西的一個城市,他們市長在規(guī)劃城市的時候就設(shè)計了專門的馬路通道,其寬度只允許一個大巴車來一個大巴車去,雙向車道,金融機(jī)構(gòu)、政府機(jī)關(guān)、企業(yè)總部等只允許建設(shè)在這條主路及輔路旁。這條路只能通行公共汽車,所有輕型汽車來了只能停在郊區(qū)或大道旁,然后人們換坐公交車進(jìn)城。另外他們?yōu)榱耸箍諝饬魍ê茫谥髀穬膳缘姆孔邮禽^低矮的,高樓都建在后面,不在汽車密集的地方。這個城市有220萬居民,公交使用占70%以上,這種狀態(tài)從上世紀(jì)60年代到現(xiàn)在一直執(zhí)行,已經(jīng)幾十年了,城市環(huán)境比里約和圣保羅等還清潔。

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