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蒋大和、王跃思:雾霾十问
关键字: 雾霾雾霾治理雾霾危害雾霾问答环境污染雾霾科普雾霾成因雾霾与PM2.5区别两会前,雾霾问题再度成为舆论焦点,虽然绝大多数中国人都认同治理雾霾的大方向,但对各种术语、数据争论不休,更遑论具体的治理政策。针对舆论场上流传的各种说法,本文摘取同济大学环境科学与工程学院教授、博士生导师蒋大和教授与中国科学院大气物理研究所研究员、博士生导师王跃思的观点,向读者展现学术圈的思考与认识。
PM2.5等于雾霾吗?
蒋大和:雾霾中的主要污染物是细颗粒物(PM2.5)没错,但主要成分是硫酸盐、硝酸盐和可溶性有机碳。专业上称之为“二次颗粒物”,即不是直接从污染源排放的,而是从污染源排放的二氧化硫、氮氧化物和低分子碳氢,通过化学转化而形成。
PM2.5是更加广泛的概念:包括雾霾中的细颗粒物,更包括其他类型的细颗粒物,例如香烟烟气、烹调油气和汽车尾气(特别是柴油车)里的细颗粒物。
雾霾究竟是什么?
蒋大和:我一直认为,灰霾或雾霾是一种新型的空气污染,应当是指以前没注意到、2011年因为北京美国使馆报告和北京环保局报道的API值差别大、市民感觉污染严重、引起轩然大波的那种:铺天盖地,首先是能见度受损,其次对呼吸道有影响的细粒子污染。实际上学术界有不同认识。
灰霾一词是2002年张小曳研究员在气象科学会议上,根据英文词翻译的,区别于大城市可能发生光化学烟雾时,有时偏浅蓝色的轻霾;也区别于东南亚航测可能发现的棕色云团。
王跃思:秸秆燃烧,包括其他生物质燃烧,南亚地区尤其严重,形成了大气棕色云团(所谓的ABC)。
伦敦与洛杉矶当年的污染是现在我们所说的“雾霾”吗?
蒋大和:我不赞成“雾霾”是伦敦烟雾和洛杉矶烟雾的复合,也不赞成“伦敦雾霾”和“洛杉矶雾霾”的说法。因为某些原因,我国的专业人士能读到的国外原版书相当有限,所以说法就会出差错。例如,我专门请人从美国买来原版的:The Big Smoke - A history of air pollution in London since medieval times,可见伦敦的空气污染从中世纪就开始了,但我们的媒体要用“伦敦雾霾”来描述它?
某位专业人士,把英文原版书书名:SMOGTOWN - The Lung Burning History of Pollution in Los Angeles翻译成中文时,书名定为《洛杉矶雾霾启示录》。但洛杉矶的是光化学烟雾,不是雾霾。尽管这位专业人士解释,书名是应出版商要求改的(媒体的影响?),书里面并没有雾霾一说。
赞成我这一说的,也有不少人。如张小曳和吴兑研究员。张小曳是最早在学术界提出“灰霾”,而吴兑则定义雾霾要有很高的相对湿度。媒体用语不对的话,会对大众很大误导。
(观察者网注:伦敦烟雾源于工厂烟囱和民用取暖直接排放的黑烟,主要是一次污染物,如二氧化硫等气体和烟尘,遇地面逆温等恶劣的扩散条件和阴湿气象条件,形成严重污染和烟雾,直接损害人体健康。1952年曾在5天内造成超过4000人死亡,后续研究甚至认为因此死亡的人数达12,000人!
光化学烟雾则是大量碳氢化合物在阳光作用下,与空气中其他成分起化学作用而产生的。烟雾中含有臭氧、氧化氮、乙醛和其他氧化剂,对人体呼吸系统有直接影响:呛人、眼睛刺激等。最著名的事件发生在1950年代的洛杉矶,一般认为,当时在短短数天内就有几百个老人因呼吸系统衰竭而死亡。国内外许多大城市后来也发生过光化学污染事件。
现在我们面对的“雾霾”已经与伦敦、洛杉矶的污染不同,对健康的直接危害也小了许多,这些都是吸取西方发达国家经验教训后的进步。而要解决新的问题还有待中国全社会的努力。)
气候和地形条件对雾霾的影响有多大?能直观展现吗?
王跃思:以2014年2月19日~28日的北京地区为例,19日白天,北京地区在西北风控制下,PM2.5浓度在30微克/立方米左右,到当天傍晚,风向从东北风开始转变为西南风,污染水平就开始上升了。PM2.5浓度在1小时内从30增长到150微克/立方米,急速增长了4倍!继而在24小时内从150升至350微克/立方米。
最上面的箭头表示风向,RH表示相对湿度,T表示温度
在后续的重霾污染持续的过程中,静风为主,高湿逆温,混合层高度很低,只有800 米左右,这些都为重霾污染的发展和保持形成了极有利的条件。在这次重霾污染的最后阶段(2 月27 日)出现了一次降水,刮着北风,风速突然加大,有效地消除了空气中的颗粒物。可惜,在重霾结束后不久的几个小时之内,又刮来一阵东风,使这一区域的细颗粒物浓度再次上升。
从图中可以看出,在重霾污染发生之前和之后,都刮着北风,污染物水平才会下降。风向和风力完全控制住了京津冀地区的大气污染物水平。
雾霾垂直扩散图:上图为2014年2月19日中午,天空晴朗,混合层高度可达到3500米以上;下图为20日以后,混合层高度只有800米左右,严重时只有300-400米,相当于地面排放的污染物被压缩了10倍
基于天气图我们发现,北京地区中东部大气处于静稳状态(气压梯度力低),不利于污染物的扩散。周边区域的污染物从平原地区向北京山前地区聚拢,三面环山的地形使北京本地的污染又扩散不出去,就会在这里进一步发生化学反应,进一步增加污染物的浓度,所以北京的空气污染水平就会迅速上升。
2014年2月21日卫星图片
蒋大和:雾霾和气象条件密切相关:风向风速、混合层厚度和扩散条件。因此现在“霾污染”基本上可以由气象方面来预报,还相当准确。
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