霧霾北京 霧霾北京美國大使館

中國科學院大氣物理所研究員王躍思主持研究了“北京及周邊區域大氣復合污染形成機制及控制措施” 。霧霾什么味兒?曾經,霧霾高發的季節,細心的網友“品味”霧霾的味道,并曬各個城市霧霾味道的不同,北京霾被網友奉

霧霾北京 霧霾北京美國大使館

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中國科學院大氣物理所研究員王躍思主持研究了“北京及周邊區域大氣復合污染形成機制及控制措施” 。
霧霾什么味兒?曾經,霧霾高發的季節,細心的網友“品味”霧霾的味道,并曬各個城市霧霾味道的不同,北京霾被網友奉為最“醇厚”“經典” 。這其實跟霧霾背后不同的化學成分有關 。
王躍思帶領的中國科學院大氣物理研究所中國生態環境研究網絡大氣分中心團隊,一直在研究北京霧霾的“配方”,以幫助全社會有針對性地從源頭治理霧霾 。
在“北京及周邊區域大氣復合污染形成機制及防控措施研究示范”課題中,團隊提出的“氮氧化物中心說”可謂識破了北京霧霾的本質 。治理燃煤、嚴控機動車、控制揚塵……北京一項項大氣治理措施、一年年PM2.5濃度的下降,正讓這一研究成果變成環境治理的實踐 。
最早提出“氮氧化物中心說”
2013年,北京市正式對公眾發布PM2.5監測結果,也是在這一年,北京市治理PM2.5的大幕拉開 。
污染來勢洶洶 。監測的頭一個月,北京就遭遇五次空氣重污染,首尾兩次時間各長達5天 。整個1月份,霧霾天氣多達23天!
北京的霧霾是什么來頭?我國自上世紀70年代開始,為防治酸雨和光化學污染,相繼提出了控制二氧化硫、氮氧化物的減排措施 。在近年來大氣霾污染頻發的背景下,硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、有機物等是高濃度氣溶膠的主要成分,但對這些成分前體物的控制方向一直不是十分明確 。這次污染發生后,王躍思團隊著手研究這個問題 。
“高濃度氮氧化物的存在,可以激發二氧化硫向硫酸鹽的快速轉化 ?!?014年,王躍思團隊提出了“氮氧化物中心說”這一科學假說 。
王躍思和團隊成員發現,北京當時的污染狀況,其實是上世紀50年代前后英國倫敦和美國洛杉磯的加和體 。“英國倫敦,大量使用蒸汽機,燒煤產生的二氧化硫形成酸霧,對人體造成傷害;美國洛杉磯,工業和汽車尾氣排放大量的氮氧化物,形成的包括臭氧在內的污染物,對城市環境危害很大 。而我們,這兩個問題都有 。”
“真沒想到,我們也驚呆了 ?!背蓡T們研究發現,在京津冀地區,大量燃煤燃燒排放二氧化硫,而工業和汽車尾氣排放的氮氧化物,二者在沙塵的媒介下,又觸發了二氧化硫向硫酸鹽的快速轉化,這樣一來,氣體就變成了顆粒物,重霾污染就來了 。
這就是王躍思團隊提出的“氮氧化物中心說” 。在北京重霾期間,高濃度氮氧化物的存在,極大地推進氣態二氧化硫向顆粒態硫酸鹽的轉化,氮氧化物在大氣污染形成中有著獨特的重要作用 。可單憑外場觀測,只能知道反應物和產物,內部過程像黑盒子,無從得知 。煙霧箱實驗模擬,必不可少 。
“怎么沒有反應?真是奇怪!”團隊成員開始做煙霧箱實驗,可是他們把氮氧化物和二氧化硫兩類氣體放一起時,竟然沒有一點反應,“跟我們想象的完全不一樣,我們以為肯定會反應成硫酸鹽 ?!?br /> 一次實驗失敗,再接著來第二次、第三次,但兩個多月過去了,第100次實驗都做完了,還是沒有出現預期的反應 ?!笆遣皇侨秉c什么?”大家都在琢磨 。
突然一天,有人提出,“沙塵!北京有沙塵啊,怎么把它忘了!”果然,一加入沙塵“種子”,細顆粒物污染“嘩”就爆發了,跟炸彈爆炸一樣來勢兇猛 。這一“炸”,把大家“炸”興奮了!
實驗證實了觀測的結果符合北京市的實際情況,加上一次次詳實的實驗模擬數據和數值模擬結果,在眾多誘發霾污染的前體物中,將優先控制的目標鎖定為氮氧化物的“氮氧化物中心說”,從假說上升到了科學理論!
機動車排放氨氣促進顆粒物生成
在我國,汽車尾氣排放的氮氧化物,觸發了燃煤產生的二氧化硫向顆粒物硫酸鹽轉化 。但仍有一個重要的問題:怎么促成轉化,究竟是什么在起作用?王躍思團隊發現了一個新的氨氣來源 。
氨氣是一種堿性氣體,幾乎是大氣中唯一一種堿性氣體,正是因為它的存在,硫酸和硝酸中和變成了硫酸鹽和硝酸鹽,氣體變成了顆粒物 。也就是說,如果京津冀區域沒有氨,顆粒物污染也不會那么嚴重,二氧化硫和氮氧化物也就可能作為氣體消散了 ?!斑@點真是很要命!”

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