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精准治霾保蓝天

中国经济新闻网 2017-03-08 15:48:33

  3月5日,李克强总理在政府工作报告中明确提出,要“坚决打好蓝天保卫战”,并指出“加强对雾霾形成机理研究,提高应对的科学性和精准性”。这既是对雾霾宣战的动员令,也是对雾霾研究的再部署。

  中科院近期发布的灰霾研究进展显示:空气质量总体向好,但远未达到拐点,复合污染大抵消了治理效果,风速减小成为“帮凶”,机动车尾气对霾的“贡献”被低估……因此,必须廓清对灰霾的认识,突破关键的科学问题。只有这样,才能寻找出最佳的雾霾治理方案。

  留住蓝天,不仅是老百姓的强烈愿望,也是科学家的奋斗目标。

  2012年,中科院启动了“大气灰霾追因与控制”战略性先导专项,组织了14家中科院研究所,并联合清华大学、北京大学、环科院等8家单位、约400人,将PM2.5的生成、演化和控制作为核心,以京津冀、长三角、珠三角等地区为重点区域展开研究。

  研究结果显示,2013年以来全国空气质量总体向好,重度及以上污染天数占比逐步降低,优良天数比例明显上升,全国空气质量平均改善幅度在30%左右,京津冀地区改善幅度更大。

  二次生成颗粒物影响大

  空气质量改善了,为什么我们的实际感受却并不明显?在中科院的大气灰霾研究媒体通气会上,专项首席研究员贺泓指出,这是因为颗粒物浓度还远未达到环境显著改善的拐点,2016年北京冬季PM2.5浓度与前三年相比没有显著降低。

  治霾,要先研究和认识它。贺泓告诉记者,美国上世纪四五十年代空气污染事件频发,用了二三十年才弄清了霾的成分和成因,直到90年代末还不能准确预警,直到本世纪初,霾事件还是偶有发生。

  “对灰霾的爆发,我们仍有许多科学问题没有解决。”贺泓坦陈,2013年1月份北京有5次灰霾爆发,但是当时依靠现有的模式还不能准确预测其峰值。

  提到一些大家印象深刻的空气污染事件,总会想起日本四日市哮喘事件、英国伦敦烟雾事件等,我国的能源禀赋、地区差异等更加复杂和不利,所以要做好与雾霾长期“战斗”的准备。“需要最大的决心,但也要有足够的耐心。”

  PM2.5的来源包括直接排放和二次生成,目前难点在于对二次颗粒物致霾还有许多科学问题尚未解决。贺泓举例说,氮氧化物和挥发性有机物发生光化学反应,不仅产生二次有机气溶胶,还会产生臭氧和羟基自由基等,并可进一步氧化二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机物,分别生成硫酸盐、硝酸盐和有机气溶胶。

  伦敦烟雾事件属于燃煤型污染,空气中每立方米二氧化硫的含量达到几毫克,京津冀这一指标只有几十微克,但产生的细颗粒度却相当。一个重要原因是大量的氮氧化物和氨气排放的增加,会非线性地降低大气对二氧化硫的环境容量,促进霾的爆发。

  风速40年减少37%

  每有雾霾就盼风,风成了治霾“第一利器”。气象资料统计表明,京津冀近40年来年平均风速逐年减小,减小幅度达37%,尤其对京津冀污染物扩散有利的北风频次和风速都显著下降,形成以低风速和逆温为特征的不利气象条件。

  静稳天气对污染物的扩散不利是双反馈的结果。地面空气静稳,并不等于上空的空气不流动。以北京为例,周边的污染物会在2000米左右的上空被输送到北京,排放到大气中的PM2.5一定程度上会削弱到达地表的太阳光强度,导致地表温度下降,上层颗粒物中的吸光性物质会提高该层大气的温度,从而形成下冷上热的稳定大气结构,空气对流减弱,逆温层边层的高度也会下降到600米左右,“就好像屋子原来是6米高,却变成了3米,污染物排放空间变小了。”这样的效应进一步加剧了污染。

  北京处于后工业时代,虽然大的工矿企业已经迁走,但特大城市生活交通等形成的空气排放量是巨大的。天津还有重化工产业,河北不仅有大量工业企业的排放,还有许多农业生产的排放,包括散煤。“所以,北京是把农业、工业、后工业等几个阶段的排放特征都集中在一起的。”多类型污染、高负荷共存的重度复合大气污染,导致环境容量下降,很大程度上抵消了大气污染控制的成效。

  机动车排放被忽视

  贺泓还介绍说,机动车排放对雾霾的“贡献”一直被低估。因为机动车尾气中所含的一次颗粒物浓度不高。但尾气中含有氮氧化物、挥发性有机物等污染物反应后产生大量二次颗粒物,成为PM2.5的重要来源。

  氮氧化物和挥发性有机物发生光化学反应,除了产生二次有机气溶胶以外,还会产生臭氧和羟基自由基等氧化剂,氧化剂可进一步氧化二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机物,分别生成硫酸盐、硝酸盐和有机气溶胶,造成二次颗粒物爆发增长。也就是说,机动车尾气排放不但自身直接排放污染颗粒,还能促进工业污染物等二次生成污染颗粒。

  研究表明,在我国中东部地区二次颗粒物对PM2.5的贡献率常常高达60%。发达国家的治理经验显示,机动车尾气导致的光化学烟雾污染是比灰霾污染更长期、更难治理的顽疾。除了加快新车排放标准的提升,加强在用车辆的监控外,还应实行尾气净化装置定期更换,这在我国尚未推行。

  煤炭清洁利用十分现实

  治霾须多措并举,为达到以最小的代价换取最好的效果,须走精准治理之路。其中,煤炭清洁利用是一个重要因素。中科院山西煤炭化学研究所所长王建国指出,我国的能源结构决定了对煤炭的依赖短时间内无法改变,现在煤炭在能源结构中的占比是66%,仍居于主导地位。

  目前,低阶煤占我国煤炭资源的一半以上。“低阶煤没有完全碳化,有的里面还有树枝,在云南和呼伦贝尔储存的很大部分是这样的煤,其特点是热值低,燃烧产生的热量仅够其自身燃烧,而且会造成严重的污染,也是对资源的巨大浪费。如何将这样的煤很好地利用起来,显然非常迫切,也非常现实。”王建国说:“如果能将低阶煤中的水分、油、气提取出来,不仅可以减少污染,还可以提高煤的使用效率,增加油、气供给。”

  中科院山西煤炭化学研究所2012年启动了“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”先导专项,希望经过5年至10年时间,突破若干关键示范技术,形成适合我国煤炭资源特征的低阶煤综合利用技术体系。“目前,许多关键技术已经具备示范或产业化的条件,部分技术已经在一些企业建设了示范工程,为推进产业化奠定了良好的基础。”


   

来源:中国经济网 作者:韩 霁 编辑:周梦鸽      
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