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專家稱北京PM2.5夏季污染與臭氧超標(biāo)有關(guān)
2012-06-26
在經(jīng)過了連續(xù)兩周美好的天氣后，6月18日開始，京城又開始被霾天困擾，19日達(dá)到高峰。6月21日，依然是污染天，的24小時均值濃度超標(biāo)近一倍。中科院專家表示，此次污染過程是典型的北京夏季污染天，和臭氧濃度、高溫、高濕等密切相關(guān)。
PM2.5夏季濃度六七月達(dá)高峰
6月16日，北京天氣和空氣質(zhì)量極佳，網(wǎng)友紛紛在微博上“曬藍(lán)天”，然而當(dāng)天，中科院大氣物理研究所研究員王躍思卻對本報記者預(yù)測稱：“你等著吧，再過兩天，北京就會出現(xiàn)霧霾天。”果然，18日開始，黃兮兮的霾天籠罩京城，能見度一降再降。根據(jù)市環(huán)保監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)，19日的PM2.5濃度在18時到達(dá)峰值，為276微克/立方米。根據(jù)新的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)天為“重度污染”。
“這是北京典型的夏季污染天，都從6月份開始發(fā)生。它的條件是：高溫、高濕、靜風(fēng)、偏南氣流。”王躍思說，此時的霾和冬天不一樣，“像19日這天的霾粒子對光線的散射能力很強(qiáng)，天空看起來比較明亮，這樣重的霾如果在冬天發(fā)生，天空看起來會更加灰暗。原因是北京夏季PM2.5的化學(xué)成分與冬季相比，含有相對少的吸光型黑炭粒子，相對多的散光性硫酸銨和硝酸銨。”
根據(jù)位處建德橋的中科院大氣物理研究所鐵塔的監(jiān)測數(shù)據(jù)，北京市PM2.5濃度冬季從11月到2月的PM2.5濃度都偏高，11月達(dá)到高峰值，夏季濃度則在六七月份達(dá)到高峰值。
臭氧濃度越高PM2.5污染越重
王躍思表示，北京冬季霾的形成，主要來源是一次污染物，罪魁禍?zhǔn)资枪┡济寒a(chǎn)生的污染氣體，而在夏季，形成霾的關(guān)鍵詞，除了高溫、高濕、靜風(fēng)、逆溫之外，還有一個關(guān)鍵詞“臭氧”。
他進(jìn)一步解釋稱，在離地表20-30公里的高空，臭氧是“好東西”，是阻止太陽紫外線輻射危害地球生物的天然屏障;但在地面，臭氧是危害人體健康的“壞東西”。輻射增強(qiáng)、氣溫增高導(dǎo)致地表臭氧濃度升高，此時，大氣中的氣態(tài)污染物也能被氧化成細(xì)，對PM2.5的形成有促進(jìn)作用。夏季，往往PM2.5濃度高的時候，臭氧濃度也很高。“北京市大氣臭氧可能超標(biāo)的時段是每年的5-9月，最嚴(yán)重的是6月。”
■揭秘
在北三環(huán)健德橋西南角，有一座高聳入云的鐵塔，挺立于普通的建筑物之中，從遠(yuǎn)處即可看到。
作為當(dāng)?shù)氐牡貥?biāo)建筑，它很顯眼，但知道它用于科研的人并不多。鐵塔建于1979年，高325米，是全國最高的氣象污染觀測點(diǎn)。中科院大氣物理研究所的研究人員正是通過它上面安裝的各種監(jiān)測儀器，對北京的成分、形成原因等進(jìn)行科學(xué)研究。
空氣污染和遍地高樓有關(guān)
鐵塔共15層，每層都有監(jiān)測設(shè)備，其中，PM2.5監(jiān)測設(shè)備分別安置在80米和240米高空。工程師們每周要上去兩三回，對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。
“登高習(xí)慣了，但上去一趟不容易。”在研究所工作的高級工程師吉東生說，“PM2.5監(jiān)測站點(diǎn)的設(shè)備常常需要維修和校正，低空站點(diǎn)的設(shè)備，可以當(dāng)場進(jìn)行校正，但在高空，鐵塔空間狹小，無法自如活動，我們一般都帶著備換設(shè)備，坐著電梯上到高層，直接更換設(shè)備。”
80米的高度正好是目前的北京市城市冠層的平均高度，也就是北京市建筑天際線的平均高度。王躍思解釋說，在北京的建筑主要以四合院為主的時候，城市冠層也就在20-30米，隨著高樓大廈不斷增多，城市冠層也隨之升高到了80米左右。
“空氣污染越來越嚴(yán)重和城市冠層的增加有關(guān)系。”王躍思說，以前，西北吹來一陣哪怕風(fēng)力很小的山谷風(fēng)，就足以把空氣中的污染物吹走，但現(xiàn)在，除非是從西北方向吹來的較強(qiáng)系統(tǒng)風(fēng)，才能對空氣中污染物擴(kuò)散起到一定作用。“今天西邊來的山谷風(fēng)，一到城市西部，就被高樓大廈抬升起來了，對城市污染的清除作用大大降低。”
大氣混合層越低污染越重
從80米城市冠層再往上，到了200多米的高度，就達(dá)到了嚴(yán)重灰霾天中的“大氣混合層”的高度。在“大氣混合層”里，各種人為排放的污染氣體在太陽光的照射、加熱以及臭氧的作用下，不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，部分形成了PM2.5顆粒物。
“鐵塔240米高度的PM2.5監(jiān)測，也是基于對大氣混合層高度的判斷而設(shè)置的，”王躍思說，混合層高度就像一座房子的房頂，越高，顆粒物越容易在垂直方向擴(kuò)散，污染也越輕。
“比如15日、16日天氣好的那兩天，每立方米空氣中PM2.5的濃度只在20多微克(達(dá)標(biāo)是75微克)，大氣混合層高至2000米甚至3000米的高度。”王躍思說，“但到了19日中午，大氣混合層高度只在500米左右，此時，每立方米的PM2.5顆粒物濃度增加到了100多微克，進(jìn)入傍晚之后，地面停止被加熱，混合層更是減少到200米左右，所有北京市本地排放和外地來的顆粒物都聚集在這200米的高度之間，擴(kuò)散起來很難，因此PM2.5的數(shù)值很高。”
不同監(jiān)測方法數(shù)據(jù)相差較大
在鐵塔旁邊，一座兩層高的灰色小樓正是大氣物理研究所的大氣污染觀測實(shí)驗(yàn)室。
和環(huán)保部門的監(jiān)測大樓樓頂一樣，這幢不起眼的小樓樓頂也設(shè)置著很多不同的顆粒物采樣觀測站房，每個站房的頂上都伸出1-2個采樣頭，站房內(nèi)裝有用來保證儀器正常運(yùn)行。
記者看到，樓頂上安裝了七種PM2.5監(jiān)測設(shè)備。研究所的高級工程師吉東生介紹說，這些設(shè)備對PM2.5的檢測分別采用了三類方法：基于石英桿產(chǎn)生的微量振蕩來計算PM2.5質(zhì)量濃度的“微振蕩天平法”、基于顆粒物對β射線產(chǎn)生衰減原理的β射線法以及濾膜采樣人工稱重的經(jīng)典稱重法。
吉東生表示，如果操作得當(dāng)，稱重法測出的濃度最準(zhǔn)確，所以美國環(huán)保署將其規(guī)定為“聯(lián)邦登記方法”，但其無法監(jiān)測顆粒物的實(shí)時濃度，只能每24小時一次人工對過濾下來的顆粒物重量進(jìn)行稱重。另兩種PM2.5自動監(jiān)測方式，都有自身的缺點(diǎn)，但環(huán)保部門也都在用。“這兩種方法測PM2.5時，如果濃度不高，兩者數(shù)值相差很小，但當(dāng)PM2.5濃度超過100微克時，兩者可能就會出現(xiàn)較大的差別。因此，無論采用哪種方法，都必須和經(jīng)典稱重法比對。”王躍思說。
19日下午，記者發(fā)現(xiàn)，中科院大氣物理研究所的微振蕩天平法設(shè)備測出來PM2.5實(shí)時濃度為160微克/立方米，而β射線法測出來的濃度值為186微克/立方米，此時，位處車公莊的市環(huán)保監(jiān)測中心公布的PM2.5實(shí)時濃度為140微克。
據(jù)了解，北京市環(huán)保監(jiān)測中心采用的PM2.5監(jiān)測方式，均為微振蕩天平法。“我們測出的PM2.5濃度值與北京市環(huán)保局的數(shù)據(jù)有一致性。”王躍思說。
北京PM2.5五分之一來自烹飪油煙
PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。但對PM2.5成分、污染源等問題，多數(shù)人并不了解。就此，記者對話中科院大氣物理研究所研究員王躍思，請他講解有關(guān)PM2.5的一些知識。
1 PM2.5是什么形狀的?
王躍思：PM2.5什么形狀都有，它是各種有毒有害顆粒物的集合。當(dāng)濕度大的時候，顆粒物吸收了水，因?yàn)樗蜗蛎總€方向的張力力求均等，因此往球形發(fā)展，但濕度不大的時候，蘑菇狀、棍子狀、網(wǎng)狀等什么形狀都有。
2 夏季哪種污染源突出?
王躍思：夏季和冬季不一樣，冬季燃煤產(chǎn)生的污染很明顯，而夏季，烹飪源的影響比冬季更大，這是不可忽視的。
夏季，北京城區(qū)PM2.5污染源中，烹飪源能占到15%-20%左右，汽車和相關(guān)產(chǎn)業(yè)占到40%-50%，外地污染傳輸占30%，揚(yáng)塵占的比例少于10%。
烹飪源的控制并不難，也沒有什么技術(shù)難度，只要加強(qiáng)監(jiān)管就行，對居民油煙排放進(jìn)行集中管理，對運(yùn)營餐館油煙過濾系統(tǒng)加強(qiáng)制度化監(jiān)管，就可以減少很大一部分的PM2.5。
3 其他污染源還有什么?
王躍思：我們今天的PM2.5顆粒物中，氨鹽的成分越來越高。夏季北京市污染天中的PM2.5成分中，硫酸氨和硝酸氨往往就會超過35微克/立方米。
要控制氨，農(nóng)村地區(qū)的施肥可以改用緩釋化肥，它可以減緩氨的釋放程度，在畜牧業(yè)上，要及時處理動物的糞便。
在城市里，也會產(chǎn)生氨，這就和汽車有關(guān)，現(xiàn)在汽車尾氣要安裝三元催化劑以減少一氧化碳、氮氧化物和碳?xì)浠衔?，但是現(xiàn)實(shí)中，如果催化還原過量，氮氧化物就會變成氨氣從尾氣排出。此外，在工業(yè)鍋爐燃燒系統(tǒng)中安裝的脫硝環(huán)保設(shè)施，也可能會因?yàn)檫€原劑用氨水或尿素過量造成氨氣泄漏，這些新的排放源都是要加強(qiáng)研究評估才能給出定論。
4 為何吹南風(fēng)時空氣差?
王躍思：偏南氣團(tuán)給北京帶來的PM2.5濃度可達(dá)60%，其中，可能一半兒是北京前一天自己產(chǎn)生的PM2.5，又從外地繞了一圈回來了，另外一半可能是外來的。
偏南氣團(tuán)帶來海洋的水汽，不但使空氣濕度增大，還將污染物堆積在三面環(huán)山的北京市區(qū)，在無風(fēng)或小風(fēng)、逆溫的條件下，很多細(xì)小粒子被擠壓在一起，就有了更多碰撞并增長或是吸濕增長的機(jī)會，當(dāng)顆粒物直徑超過400納米后，就會對太陽光產(chǎn)生散射消光，形成霾，有人形象地稱之為“爆米花”效應(yīng)。
5 植被是否可降低PM2.5?
王躍思：就北京而言，植樹多肯定有好處，特別是城區(qū)里種樹，種高大的常綠喬木，可以很好地改善城市的生態(tài)環(huán)境。但對PM2.5來說，植樹不能解決北京的PM2.5問題。冬天，北京的樹沒葉子對霾基本沒有吸納作用，夏天，植被能起到一定的降塵作用，但對降低PM2.5的作用很有限。
6 應(yīng)如何治理PM2.5?
王躍思：在過去幾年，全球各地的PM2.5都在增加，只有歐盟是減少的，整個歐洲能夠協(xié)同控制治理大氣污染，美國的南加州，雖然有不同的行政劃分，但也是通過聯(lián)防聯(lián)控才遏制住了光化學(xué)大氣污染。
我國要在管理體制上創(chuàng)新，比如成立一個京津冀大氣污染聯(lián)防聯(lián)控委員會，有相對獨(dú)立的權(quán)力和充足的財力，從整個區(qū)域的層面來進(jìn)行大氣污染協(xié)同防治是有可能的。
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