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清华教授解析雾霾:何时最危险

时间:2014-11-20 11:06 作者:生物观察
 

 

 

田埂生活在北方城市的人们近三年普遍感受到,雾霾的发生频率在不断增加,特别是2013年和2014年, 雾霾发生的次数之频繁,持续时间之长,污染程度之重都创下了记录,2013年1月北京发生了 PM2.5污染历史峰值,2014年1月发生了有记录以来持续时间最长的污染期,即便是在理论上不会出现雾霾的春夏两季雾霾也频繁发生。雾霾不仅困扰着人们的工作生活,也对人们的心理投下了巨大的阴影。应对雾霾,政府在做各种努力,例如出台了包括《北京市大气污染防治条例》等一系列政策,“京津冀”联动治霾等一致行动的确立, 科学家们也绞尽脑汁,针对雾霾展开了一些列研究,试图通过科学研究帮助人们了解雾霾,治理雾霾。但是至今人们依然无法回答一些基本的问题:雾霾到底从何而来,如何精确测试,如何避免;雾霾对人类的健康造成了哪些危害;而人类究竟如何在雾霾长期存在的情况下保护健康,少受危害。
什么是雾霾?气象学上的定义:雾 (Frog): 近地面空气中的水汽凝结成大量悬浮在空气中的微小水滴或冰晶,导致水平能见度低于1公里的天气现象。相对湿度95%以上的低能见度;霾 (Haze): 大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中,使水平能见度小于10公里的空气普遍混浊现象,相对湿度小于80%。雾霾: 雾和霾的混合物,相对湿度80%-95%。通俗的讲:云是飘在天上的雾,雾是落在地上的云,霾也就是漂浮在空气中的细颗粒物。PM2.5(完整拼写为Particulate Matter2.5,称为细颗粒物)是指空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。PM10则是指空气动力学当量直径≤10微米的颗粒物称为可吸入颗粒物。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分,但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比,PM2.5粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、传输距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。雾霾真正被人们所认识,是从1952年伦敦雾霾事件和二十世纪40年代初期发生在美国洛杉矶的光化学污染开始,作为工业时代的的城市之伤,雾霾似乎伴随着人类工业化的脚步进入人们的生活,而人们与雾霾的斗争,一般都要持续数年。在北京的雾霾天,有时一天空气污染物的增加浓度最高达到200-400ug/m3。按北京市区面积为16807.8*106平方米计算,污染带正常在0-500米高度内变化不大,而从500米到1600米直线下降,所以平均厚度可以为1000米. 这样算下来,在雾霾天即一天积累的细颗粒物值大约总量24.5%。而上海市环保局2012年发布数据表明 的数字,机动车排放25%,工业扬尘10%,工业设施15%,干洗、餐饮民用涂料5%,农业养殖和秸秆焚烧5%,周边影响20%。两座城市大同小异。2012年北京煤炭总使用量2000多万吨,其中四个大电厂用煤920万吨,工业加供热700多万吨,散煤400多万吨。大型电厂用煤都经过了脱硫等处理,相对来讲对空气污染的排放较少,工业加供热方面,国家采取了多项控制措施,排放也得到很好的控制,但是散煤使用则很难得到有效控制,污染贡献很大。没有净化设施的条件下,1kg煤可能产生16g到1600mg/Nm3的SO2(1%硫量)也可能同时产生 ~5g到500mg/Nm3的NOx。根据北京市环保局机动车排放管理处提供的数字,目前北京市535万辆机动车每年消耗燃油700多万吨,其中汽油400多万吨、车用柴油200多万吨;年排放污染物总量约90万吨,含碳氢化合物7.7万吨,氮氧化物8万多吨。而洛杉矶在发生光化学污染的数年间,其汽车保有量不过200万辆。化石燃料燃烧后最终的排放到空气中的污染物包括:NOx、SO2、VOC、CO、BC、OC、NH3、CO2以及PM2.5等,形成了雾霾的初次排放。初次排放的这些污染物,在成核作用以及水和光的作用下,产生二次污染物,学术上叫做“新粒子:,新粒子的成分就比较复杂了,因为排放物本身成本就比较复杂,而二次反应的过程,是粒子在空气中随机碰撞作用的结果,这一过程产生大量细小粒子,空气动力学粒径在0.1-1微米之间的颗粒,这些颗粒在数量上和危害上都很大,而且非常难以防控。