專家稱北京PM2.5夏季污染與臭氧超標有關
2012-06-26
在經過了連續兩周美好的天氣后，6月18日開始，京城又開始被霾天困擾，19日達到高峰。6月21日，依然是污染天，的24小時均值濃度超標近一倍。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。
PM2.5夏季濃度六七月達高峰
6月16日，北京天氣和空氣質量極佳，網友紛紛在微博上“曬藍天”，然而當天，中科院大氣物理研究所研究員王躍思卻對本報記者預測稱：“你等著吧，再過兩天，北京就會出現霧霾天。”果然，18日開始，黃兮兮的霾天籠罩京城，能見度一降再降。根據市環保監測中心的數據，19日的PM2.5濃度在18時到達峰值，為276微克/立方米。根據新的空氣質量標準，當天為“重度污染”。
“這是北京典型的夏季污染天，都從6月份開始發生。它的條件是：高溫、高濕、靜風、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，天空看起來比較明亮，這樣重的霾如果在冬天發生，天空看起來會更加灰暗。原因是北京夏季PM2.5的化學成分與冬季相比，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。”
根據位處建德橋的中科院大氣物理研究所鐵塔的監測數據，北京市PM2.5濃度冬季從11月到2月的PM2.5濃度都偏高，11月達到高峰值，夏季濃度則在六七月份達到高峰值。
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，罪魁禍首是供暖燃煤產生的污染氣體，而在夏季，形成霾的關鍵詞，除了高溫、高濕、靜風、逆溫之外，還有一個關鍵詞“臭氧”。
他進一步解釋稱，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、氣溫增高導致地表臭氧濃度升高，此時，大氣中的氣態污染物也能被氧化成細，對PM2.5的形成有促進作用。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的時段是每年的5-9月，最嚴重的是6月。”
■揭秘
在北三環健德橋西南角，有一座高聳入云的鐵塔，挺立于普通的建筑物之中，從遠處即可看到。
作為當地的地標建筑，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。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測儀器，對北京的成分、形成原因等進行科學研究。
空氣污染和遍地高樓有關
鐵塔共15層，每層都有監測設備，其中，PM2.5監測設備分別安置在80米和240米高空。工程師們每周要上去兩三回，對設備進行維護。
“登高習慣了，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監測站點的設備常常需要維修和校正，低空站點的設備，可以當場進行校正，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備，坐著電梯上到高層，直接更換設備。”
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。
“空氣污染越來越嚴重和城市冠層的增加有關系。”王躍思說，以前，西北吹來一陣哪怕風力很小的山谷風，就足以把空氣中的污染物吹走，但現在，除非是從西北方向吹來的較強系統風，才能對空氣中污染物擴散起到一定作用。“今天西邊來的山谷風，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，就達到了嚴重灰霾天中的“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，不斷發生化學反應，部分形成了PM2.5顆粒物。
“鐵塔240米高度的PM2.5監測，也是基于對大氣混合層高度的判斷而設置的，”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(達標是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，擴散起來很難，因此PM2.5的數值很高。”
不同監測方法數據相差較大
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驗室。
和環保部門的監測大樓樓頂一樣，這幢不起眼的小樓樓頂也設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，站房內裝有用來保證儀器正常運行。
記者看到，樓頂上安裝了七種PM2.5監測設備。研究所的高級工程師吉東生介紹說，這些設備對PM2.5的檢測分別采用了三類方法：基于石英桿產生的微量振蕩來計算PM2.5質量濃度的“微振蕩天平法”、基于顆粒物對β射線產生衰減原理的β射線法以及濾膜采樣人工稱重的經典稱重法。
吉東生表示，如果操作得當，稱重法測出的濃度最準確，所以美國環保署將其規定為“聯邦登記方法”，但其無法監測顆粒物的實時濃度，只能每24小時一次人工對過濾下來的顆粒物重量進行稱重。另兩種PM2.5自動監測方式，都有自身的缺點，但環保部門也都在用。“這兩種方法測PM2.5時，如果濃度不高，兩者數值相差很小，但當PM2.5濃度超過100微克時，兩者可能就會出現較大的差別。因此，無論采用哪種方法，都必須和經典稱重法比對。”王躍思說。
19日下午，記者發現，中科院大氣物理研究所的微振蕩天平法設備測出來PM2.5實時濃度為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，位處車公莊的市環保監測中心公布的PM2.5實時濃度為140微克。
據了解，北京市環保監測中心采用的PM2.5監測方式，均為微振蕩天平法。“我們測出的PM2.5濃度值與北京市環保局的數據有一致性。”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。當濕度大的時候，顆粒物吸收了水，因為水滴向每個方向的張力力求均等，因此往球形發展，但濕度不大的時候，蘑菇狀、棍子狀、網狀等什么形狀都有。
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PM2.5污染源中，烹飪源能占到15%-20%左右，汽車和相關產業占到40%-50%，外地污染傳輸占30%，揚塵占的比例少于10%。
烹飪源的控制并不難，也沒有什么技術難度，只要加強監管就行，對居民油煙排放進行集中管理，對運營餐館油煙過濾系統加強制度化監管，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，農村地區的施肥可以改用緩釋化肥，它可以減緩氨的釋放程度，在畜牧業上，要及時處理動物的糞便。
在城市里，也會產生氨，這就和汽車有關，現在汽車尾氣要安裝三元催化劑以減少一氧化碳、氮氧化物和碳氫化合物，但是現實中，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，在工業鍋爐燃燒系統中安裝的脫硝環保設施，也可能會因為還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研究評估才能給出定論。
4 為何吹南風時空氣差?
王躍思：偏南氣團給北京帶來的PM2.5濃度可達60%，其中，可能一半兒是北京前一天自己產生的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山的北京市區，在無風或小風、逆溫的條件下，很多細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會，當顆粒物直徑超過400納米后，就會對太陽光產生散射消光，形成霾，有人形象地稱之為“爆米花”效應。
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，特別是城區里種樹，種高大的常綠喬木，可以很好地改善城市的生態環境。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，但也是通過聯防聯控才遏制住了光化學大氣污染。
我國要在管理體制上創新，比如成立一個京津冀大氣污染聯防聯控委員會，有相對獨立的權力和充足的財力，從整個區域的層面來進行大氣污染協同防治是有可能的。
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