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关于北京PM2.5,灰霾或雾霾(续2)
热度 2 Talky 2011-11-10 23:50
9. 硫酸盐和硝酸盐是导致灰霾的 PM2.5 主要吸湿性组分,这一看法比较一致。但是,形成硫酸盐和硝酸盐的一次污染物,即 SO 2 和 NO X 是哪里来的?即导致灰霾的污染物源头在哪里?看法就往往不同了。如果注意到身边的情况,容易想到机动车数量的猛增,应当是一个源头。而且,因为经常受堵车之苦;车上和路边,显然呼吸不舒服;环境监测又说三个法规污染物中,可吸入颗粒物( PM 10 )和二氧化硫浓度都在下降,说明了大气污染控制工作的成效,说明了城市空气质量的改善,唯独 NO 2 浓度不降,反而有所上升。这一事实,应当和机动车拥有量和使用的迅猛增加直接相关。因此,较多意见认为我国灰霾的元凶是机动车尾气。但我想来存在不少漏洞: – 发达国家机动车数量早已很多,没有听说有我国这样频率高,范围大的灰霾现象啊。唯独我国城市汽车在发展时就出现灰霾问题?何况北京上海等城市执行和欧洲标准相当的机动车排放标准仅落后几年。 – 我国灰霾问题最严重的时候是在 2005~2006 时期, 2007 以来灰霾出现频率有所下降,北京近来的灰霾现象可能是特殊气象条件引发的。但 2006 年以来,机动车数量继续猛增!灰霾发展和机动车发展并不同步。 – 机动车数辆(含摩托),北京 2010 年底接近 500 万辆,上海 300 万辆刚出头,广州 200 多万辆。其他城市还在发展中。但灰霾似乎并不“领情”,并不只笼罩这三大城市。虽然可以说 PM 2.5 随空气流动影响范围大于一个城市,但也不至于扩大到城市群,及至大范围发生啊。 10. 近几年,因为教学需要,参考了一些能源数据,画了一些比较图形。感觉从能源结构看,我国空气污染,从整体上来说,不仅现在是,可见的将来仍然是:“燃煤型”! 第二张图的数据来自我国国家统计局, 2009 年及以前的能源消费数据。可见,尽管近年来用油量迅速上升,但燃煤量也上升迅速,不见高下! 11. S 以杂质形式存在于化石燃料中,因此 SO 2 的排放主要来自燃煤(发电和产热,民用)。但氮氧化物的产生,除化石能源中含 N 外,空气作为氧化剂,在燃烧高温时也形成氮氧化物。因此不仅燃油(包括机动车)排放氮氧化物,燃煤过程也排放大量氮氧化物!参见 2010 年我国环保部发布全国大气污染源调查结果。看来,即使是硝酸盐,电厂燃煤贡献也和机动车贡献相当: 看来,我国大气污染特点,要从整体和大城市两个方面来讲。从整体说,是燃煤型。从大城市讲,是混合型,因为大量机动车排放就在我们身边。 待续。。。
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北京:PM2.5,灰霾或雾霾(续)
热度 1 Talky 2011-11-9 23:15
5. 我国已经有相当多研究表明, PM2.5 中,主要的吸湿成分是硫酸盐和硝酸盐,以硫酸根离子 SO 4 2- 和硝酸根离子 NO 3 - 为标志物。沿海地带,应当还有盐酸根离子 Cl - 。要控制灰霾,就必须控制细粒子 PM2.5 ,特别是其吸湿成分,主要是硫酸盐和硝酸盐。研究又表明,硫酸盐和硝酸盐载大气中的形成可以有自然源和人为源。自然源如火山爆发、闪电、森林大火等。人为源则主要是化石燃料的燃烧和冶炼。我们主要控制人为源,因此认为化石能源的燃烧是大气污染物的主要来源。 6. 但是,燃烧过程大量排放的是气态污染物:二氧化硫 SO 2 和氮氧化物 NO X 。直接从污染源排放的,称为“一次污染物”。这些气态污染物在大气中并不能停留很长时间,通常 1~2 天后就消失了,通过各种大气化学过程被氧化,之后形成硫酸、硫酸盐、硝酸、硝酸盐等气溶胶,或 PM2.5 中。因此这样形成的 PM2.5 并不直接从污染源排放,而是在空气中转化形成的,称为“二次污染物”。 7. 区别“一次污染物”和“二次污染物”在制订控制治理措施时十分重要。例如,为了控制地面 SO 2 浓度和酸雨污染,我国制订了 SO 2 排放的总量控制政策。在“十二五”中,又明确规定了 NO X 的排放量削减要求。这是十分英明的决策,加强了 SO 2 和 NO X 的削减和控制,自然会减少转化为硫酸盐和硝酸盐等二次污染物,也将改善灰霾污染问题。但是,近来有些讨论和想法有问题。例如,有建议对 PM 2.5 进行总量控制,就在概念上搞错了。总量控制是控制污染源的直接排放,二次污染物是离开污染源以后形成的,怎样来“总量控制”? 8. 北京近来发生严重灰霾问题是件坏事,但也可以转化为好事:想一想,如果没有合适的气象条件(估计近来北京气象情况也和往年不同,比较潮湿多雨雾吧),那些 PM 2.5 是否也浮在空气中?美国的一些科学家通过遥感观测分析,发现中国大地颗粒物污染最严重,其中华北和京津塘,是最严重的地区之一,其他是长三角、武汉附近、以及成渝地区。常常发声说严重的珠三角地区,和上面这些地区比较,差得多了。因此,这次北京灰霾问题,使我们对首都和附近地区的空气污染问题进一步提高了警觉,可以转化为好事。
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继续:北京的PM2.5,灰霾或雾霾
热度 1 Talky 2011-11-9 11:04
我的计算机有问题,中文输入一阵可以,不知为什么,突然转成不能输中文了,只好暂停。 继续昨天想的问题: 4、“灰霾”究竟是什么,为什么会“灰”呢?比较容易想到的是,空气中的细粒子,PM2.5,就是灰色的。那么可以想到,如果燃烧不充分,夹杂元素碳,就会是灰色了。我想,这是一些研究,分析细粒子中有机碳和无机碳,得到的重要应用之一。但是,多数文章还强调细粒子的吸湿性,这就不是碳黑的问题了。这才是霾涉及气象条件的主因。 不知道“十万个为什么”中,是否有这样一个问题:“天空为什么是蓝色的?”。其实其中科学背景和灰霾有关:空气是由大量气体组成(主要是氧和氮),也存在许多细微粒子。气体则由分子组成。太阳光照射下,达到这些分子和细微的粒子时,部分可见光会发生散射。这种散射的结果,使我们感觉到它们的存在,即蓝色。有一位科学家揭示了这个事实:“瑞利散射即Rayleigh scattering”,即当分子级大小粒子发生光散射时,强度与其波长的4次方成反比。可见光内,于是蓝色光被散射得多,使天空呈蓝色。然而,当着颗粒物尺寸增加时,Rayleigh scattering就不能适用了。一般说,粒子的散射对于各种波长可见光的散射强度都差不多了,又称为“米散射,即Mie Scattering”。结果是散射得越厉害,发生散射的区域看来越灰暗,因此“灰色”。我感觉灰霾主要是后一种现象。 有一篇学术论文,做了灰霾期间,细粒子发生发展的微细过程观测。发现单个细粒子(PM2.5),在灰霾发生过程中长大了,因为它们吸湿,水汽凝结,细粒子形成“卫星滴”,即有核心的液滴。很可能这就是灰霾的形成机制! 所以,灰霾很可能主要不是因为细粒子本身含碳而呈灰色,主要是细粒子的吸湿性组成,在适当气象条件下:湿度、降温和扩散条件差(大气稳定,滞止)时,吸湿长大。原本看不见,长大后形成灰霾。如果因为气象条件而继续吸湿长大,则可能进化为雾。反之,雾也可以转化为霾的。 下一个问题,细粒子中,吸湿性组分主要是什么? 要去广州开空气污染会议了,听听专家意见,再来想下去。
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继续:关于北京PM2.5,灰霾或雾霾
热度 1 Talky 2011-11-9 00:12
3、继续:灰霾的形成看来和阳光照射,以及是否有VOC没有直接关系。因此不应当是以汽车排放为元凶的“光化学烟雾”的扩展。如果说有关系,可能是光化学烟雾也产生细粒子,硝酸盐会在灰霾中期作用。此外,汽车尾气中的大量氮氧化物,自然是细粒子的重要来源。 但是,灰霾显然不是“光化学烟雾”类型。 灰霾主要是吸湿性细颗粒物造成,因此属于二次空气污染,不是“伦敦烟雾”类型。 “灰霾”很可能是一种新型的,具有中国特色的大气污染,可能和历史上的“伦敦烟雾”、“洛杉矶烟雾”、“酸雨”、并列。原因是中国独特的能源消费结构,巨量排放的空气污染物,以及适宜的气象条件。 to be continued ...
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