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北京快3中科院:北京空气中的二氧化硫来自河北

发布日期:2020-12-19 02:54

  今年北京共出现4次雾霾天气过程,在一月份中仅仅5天不是雾霾天。雾霾涉及我国中东部、东北及西南部分地区,其中污染最为严重的京津冀区域。

  严重雾霾的成因何在?弥漫在空气中的污染物又有哪些来源?京津冀何以成为重污染区?雾霾消散后,治理的脚步仍不会停止。雾霾污染重灾区的京津冀区域应采取怎样的应对方式?问诊雾霾,等待在弥漫的雾霾中找到答案。

  健德桥西南角,一座高325米的铁塔矗立着。仰头向上,厚厚的雾霾中,已经看不到铁塔的顶端。

  中科院大气物理研究所铁塔分部就在院内,这座监测空气质量的铁塔静静地记录下大气PM2.5及其前体物在不同高度的浓度变化。忙碌的研究员们口中念叨最多的就是“PM2.5”和“雾霾”。

  王跃思不停地穿梭在办公室与实验室间,作为中国科学院大气物理研究所研究员,中国生态系统研究网络大气分中心主任、大气边界层物理和大气化学国家重点实验室副主任,大气边界层物理和大气化学是他的研究方向。

  与这些看似复杂的专业词汇相比,“大气灰霾追因与控制”专项组之“大气灰霾溯源”外场观测项目组负责人则是他与此次北京雾霾现象联系最紧密的头衔。

  “京津冀2013年元月中旬强霾污染事件成因及应急对策建议”的报告也已形成。

  在王跃思的全程追踪观测分析中,他发现极其不利于污染物扩散的天气过程和气象条件是大面积雾霾污染形成的客观原因。“欧亚大陆大气环流异常,造成中国中东部地区出现静稳天气。环流的中心在包括了京津冀的中国中东部地区。大气中出现了左右两个均压场,大气便水平方向不流动。

  王跃思说,平日中,混合层的高度可以达到两三公里,便可以形成对流风。在静稳天气下,混合层的高度只有二三百米,“相当于一个房顶从两三千米高变成二三百米高,相当于屋顶降低了10倍。由于混合层高度低,上下也不流动,污染物便被死死地闷在了大气中。在高湿环境配合下造成PM2.5浓度爆发式增长,表现为前所未有的高强度空气污染。”

  在1月10日至1月14日的雾霾天气中,西北沙尘气溶胶叠加是京津冀区域污染物浓度爆表的重要原因之一。王跃思认为:“虽然混合层中空气上下不流通,但是因为北方地区处于西风带中,在几千米的高空中就有从西北部吹来的风。西北部的沙尘在风的作用下,便会向东南部移动。”

  王跃思解释道,在静稳的天气中,下沉的沙粒被排放在大气中的二氧化硫、硫酸盐、硝酸盐包裹起来,而外层的排放物又吸收空气中的水,使得沙尘变胖,就在空气中可以看见了。沙尘也对雾霾天气起到了加强的作用。

  此次雾霾天气是否与沙尘有关,王跃思正在对采集的样本进行分析,“从迹象上看,这次雾霾时地面都是潮乎乎的。应该受沙尘的影响不大,因为沙尘是吸水的,如果要是高空中有沙尘就会将空气中的水汽拔走,空气就会运动起来,雾霾也会随之扩散。”

  市民徐铄在网上买了5个口罩,在地铁上时,她仍旧戴着口罩,“总感觉空气刺鼻,呛嗓子。”许多人与徐铄有同样的感受。北京快3

  王跃思也注意到了这一点,在他们监测的数据中可以看出,一月中旬的雾霾天气,北京白天均出现了二氧化硫的峰值,达到了60微克/立方米。

  北京五环内很少燃煤,为什么在中午会出现峰值?王跃思比对数据发现,北京城区白天空气中二氧化硫出现高值,少部分来自于局地排放,大部分来自于外地输送。

  “原因在于,白天对流输送将高空二氧化硫输送到地面,造成北京空气二氧化硫浓度上升。夜间对流终止,二氧化硫形成酸雾,并被其中的氧化剂转化为硝酸盐颗粒。”王跃思认为,白天时混合层高度相对晚上要高,扩散条件也优于夜间。但是二氧化硫浓度却出现了一天中的峰值,说明二氧化硫是在高处对流下来的。如果是本地排放,由于燃煤的原因晚上也应该是高值,基于此判断空气中大部分的二氧化硫并不是北京排放的。“在常年观测的结果中发现,在300米的高空中二氧化硫的浓度总高于地面二氧化硫的浓度。说明大量的二氧化硫是由周边地区输送的。本次污染事件突发的一个重要原因,是以河北燃煤排放为主的二氧化硫一夜之间转化成了硫酸盐。”

  据统计,北京每年燃烧2300万吨标准煤,天津每年燃烧7000万吨标准煤,河北省每年燃烧2.7亿吨标准煤。

  二氧化硫在夜晚转化成硫酸盐,使得硫酸盐颗粒数值达到40微克/立方米。超过即将在2016年国家实行的PM2.5一级标准35微克/立方米,“同二氧化硫一起传到北京的还包括细粒子、黑炭、挥发性有机物等。而硫酸盐单项就达到40微克/立方米,就已经使PM2.5超标,所以必须控制燃煤。”

  在一月中旬的雾霾天气中,北京城区典型的机动车排放源一氧化氮在1月12日夜间一度高达310微克/立方米,是平日的4.5倍;机动车和燃煤直接排放的一氧化碳浓度高达12微克/立方米,是平时的8倍;油气和餐饮直接排放的挥发性有机物增加2倍以上。

  在数据的变化中,王跃思发现,交通早高峰时,氮氧化物的数值很高,同时形成硝酸盐颗粒,导致其数值也在攀升。在静稳高湿的条件下,粒子难以扩散,并且迅速增长,“增长到400纳米以上,便从不可见变成了可见的颗粒,形成了‘霾’。”

  “以此可以判断,空气中硝酸盐的颗粒大部分是由北京的汽车产生的物质转化的。在一月中旬的雾霾天气中,硝酸盐颗粒的指数也达到了40微克/立方米至50微克/立方米,也超过了PM2.5的日均值35微克/立方米的标准线。”

  王跃思取样分析后发现,北京机动车为城市PM2.5的最大来源,约为四分之一;其次为燃煤和外来输送,各占五分之一左右。餐饮近年来有快速上升趋势,占到13%。“北京重雾霾污染过程引发于外来燃煤排放的二氧化硫向硫酸盐的爆发式转化,而持续污染过程有机物的上升表明北京本地机动车、采暖和餐饮排放。

  根据对颗粒物PM2.5和PM1化学成分的分析,三种排放相加占到超过50%的比例。京津冀区域应该重点控制工业和燃煤过程,重点在于燃烧过程的脱硫、脱硝和除尘,同时要高度关注柴油车排放和油品质量。

  “由于经济模式的巨大差异,三省市主要排放源的差异也很明显。简单归结为北京的汽车,天津的油气,河北的燃煤。”王跃思分析道,交通拥堵造成机动车怠速或低速运行时污染物排放量增加5至10倍。河北省是工业重镇,燃煤产生二氧化硫和粉尘排放。天津石油储量丰富,与其相关的行业挥发性有机物排放量巨大。“解决交通拥堵、控制油气生产中每环节的排放、控制燃煤中脱硫脱硝除尘。如果政策执行得好,污染可以下降一半。”

  京津冀治理污染不能单靠一地减排。“调控方案并不是一个城市或者一个单位就能独立完善制定的,彻底解决问题也不能单凭自己的力量。”

  在王跃思的设想中,京津冀地区的相关负责人由更高级别的领导召集在一起,共同应对大气污染问题。形成一个组织,并让科学家在其中起到作用,制定科学可行的方案。“方案既然确定,就应该严格执行。专项资金方式来解决治理污染所需钱的问题。比如对工业企业进行检查,可以在专业人士的技术指导下进行脱硫脱硝除尘,让工厂的排放量削减到一个合理的程度,组织应该对工业企业进行技术支持,也对他们进行相应检查,如果发现偷排偷放的现象,第一次进行高额罚款,第二次提高罚款额度,第三次发现便关停企业。让企业感受到违规的成本很高。欧盟曾经用这样的方式控制了污染物的排放。”

  窗外仍旧一片灰色,王跃思站在窗前沉思片刻,说:“北京的空气已经不仅仅是看不到、摸不着、闻不到的物质了!”

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