重污染天氣的具體成因是什么?
重污染天氣的具體成因是什么?
2017-02-28
環(huán)境問題與公眾生產(chǎn)、生活密切相關(guān),已成為公眾關(guān)注的熱點(diǎn)話題。為幫助公眾更加準(zhǔn)確、科學(xué)認(rèn)識(shí)環(huán)境問題,本報(bào)特開設(shè)“專家解惑”專欄,邀請(qǐng)專家就熱點(diǎn)話題解疑釋惑。
中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院 柴發(fā)合
污染物排放強(qiáng)度大是重污染天氣形成的內(nèi)因,靜穩(wěn)、小風(fēng)、高濕以及逆溫等不利氣象條件則是重污染天氣形成的外因。目前,細(xì)顆粒物(PM2.5)是對(duì)我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量影響最大的污染物,不管是從超標(biāo)城市的數(shù)量、各城市超標(biāo)的程度分析,還是從對(duì)重污染天氣貢獻(xiàn)的角度分析,PM2.5的影響都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他污染物。大氣PM2.5污染的來源主要包括一次顆粒物排放的直接貢獻(xiàn),以及二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)和氨(NH3)等氣態(tài)前體物二次轉(zhuǎn)化的間接貢獻(xiàn)。
環(huán)境保護(hù)部于2014年1月啟動(dòng)了全國(guó)各直轄市、省會(huì)城市和計(jì)劃單列市共35個(gè)城市的PM2.5來源解析工作,結(jié)果表明,燃煤、機(jī)動(dòng)車、揚(yáng)塵、工業(yè)生產(chǎn)等是PM2.5的主要來源。大氣PM2.5的來源貢獻(xiàn)具有較大的地區(qū)差異。石家莊、濟(jì)南、太原、長(zhǎng)春、哈爾濱、南京、貴陽、烏魯木齊等城市PM2.5的首要來源是燃煤排放,其占比均在25%以上;河北各城市源解析結(jié)果表明,燃煤排放作為保定、廊坊、滄州等城市PM2.5首要來源,占比均在30%以上,燃煤污染防治是上述城市PM2.5污染防控的重中之重。特別是冬季采暖期間,燃煤排放對(duì)京津冀及周邊地區(qū)大氣PM2.5污染的貢獻(xiàn)更加凸顯,PM2.5中的有機(jī)碳(OC)、元素碳(EC)、硫酸鹽等主要組分都與燃煤排放直接相關(guān),其他主要組分如硝酸鹽、銨鹽等也部分來自于燃煤鍋爐和燃煤散燒,冬季大氣重污染防控的首要任務(wù)就是大力削減燃煤排放。
但同時(shí)也要看到,北京、上海、杭州等城市PM2.5的首要來源為機(jī)動(dòng)車排放,占比都在30%左右(上海包括機(jī)動(dòng)車和非道路移動(dòng)源),深圳市機(jī)動(dòng)車排放對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)甚至高達(dá)41%,大連、廈門、重慶(主城區(qū))、成都、西安等城市PM2.5的首要來源也是機(jī)動(dòng)車排放,占比在20%~30%之間,機(jī)動(dòng)車污染防治對(duì)上述城市的PM2.5污染防控非常重要。在重污染預(yù)警期間,北京等城市加大機(jī)動(dòng)車污染管控,特別是老舊車和柴油車等高排放車管控,有助于降低污染峰值。此外,天津、呼和浩特、銀川、蘭州、西寧等城市PM2.5的首要來源是揚(yáng)塵污染,占比在25%~40%之間,這些城市要進(jìn)一步加大揚(yáng)塵污染防治力度。
環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和相關(guān)研究都表明,自2013年“大氣十條”實(shí)施以來,全國(guó)和各地大氣污染防控措施取得成效,一次污染物(SO2、NO2及一次顆粒物等)濃度下降明顯。但是,顆粒物中的二次成分下降顯著緩于一次污染物,重污染期間大氣PM2.5的爆發(fā)式增長(zhǎng)往往與硫酸鹽、硝酸鹽等二次成分快速增長(zhǎng)有關(guān)。值得注意的是,除了SO2、NOx等氣態(tài)前體物分別轉(zhuǎn)化為硫酸鹽、硝酸鹽等二次成分的機(jī)制外,還存在這些化學(xué)成分之間的相互影響,如NO2促進(jìn)SO2加快轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,產(chǎn)生“1+1>2”的大氣污染生成效果。這些機(jī)制在大氣重污染形成中起到怎樣的作用,對(duì)于重污染預(yù)報(bào)預(yù)警、多污染物協(xié)同控制方案的制定都十分關(guān)鍵。
不利氣象條件是重污染天氣形成的外因,比如靜穩(wěn)、小風(fēng)、高濕以及逆溫等,會(huì)在排放基本相同的前提下導(dǎo)致更加嚴(yán)重的空氣污染。研究表明,“大氣十條”實(shí)施以來,京津冀區(qū)域的污染氣象條件總體上趨于不利,這也加大了污染治理的難度。從京津冀區(qū)域污染氣象條件的對(duì)比分析看,2014年比2013年轉(zhuǎn)差17%,2015年比2013年轉(zhuǎn)差12%,2016年秋冬季我國(guó)再一次經(jīng)歷了非常不利的污染氣象條件,尤其是北方地區(qū)冷空氣不活躍,強(qiáng)度弱,風(fēng)速小,溫度明顯偏高。同時(shí),大氣污染過程與氣象過程之間存在相互作用。大氣污染積累到一定程度,顆粒物化學(xué)組分(如硫酸鹽、黑碳和有機(jī)組分等)呈現(xiàn)對(duì)輻射的顯著影響,在相當(dāng)程度上導(dǎo)致邊界層的大氣擴(kuò)散能力減弱,從而進(jìn)一步加劇重污染。
此外,重污染天氣的形成還受到全球氣候變化的影響,以全球變暖為主要特征的氣候變化使大氣層結(jié)更加穩(wěn)定,已成為國(guó)際上的共識(shí)。如去年秋冬季以來,全球普遍出現(xiàn)異常氣候,多個(gè)國(guó)家包括基本解決空氣重污染問題的英國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家,也相繼發(fā)生了較高強(qiáng)度、較大范圍的大氣重污染。