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科学应对雾霾系列报道:PM2.5,你的源头在哪里?


来源:中国科技网

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我国科学家对PM2.5的源解析从1990年代开始。可公开查阅的论文中,就有北京和上海1999年的PM2.5解析报告,之后十几年全国大城市陆续展开研究。但这些研究只针对一时一地,取样数量不大。更准确的估测,需要长期的海量数据,而PM2.5的常规监测2012年才开始。

PM2.5,你的源头到底在哪里?

编者按 谁都渴望1970年代的新鲜空气,但谁都憎恶1970年代的窭困生活。中国以仅30多年时间,浓缩了发达国家300多年的工业化进程。即使是最挑剔的眼光,也不能不为其高速发展派生的包括环境在内的各种问题留下宽容的空间。1月14日,本报举办以科学治理雾霾为主题的座谈会。会后,记者又深入采访多名与会专家,今天开始连续推出六篇系列报道,或将有助于人们理性认识解决这一问题的长期性、艰巨性和复杂性,并且最大限度地相信政府治霾的诚意和决心。雾霾虽一时无法根治,但望这组报道能让我们的读者更加呼吸匀畅,更加心平气和。

1月19日,雾霾再次笼罩全国多个城市,也成为各地两会上的最热话题。但雾霾到底从哪里来?仍然众说纷纭。

“现在专家解读多了,也不知道谁权威。昨晚我又看见13个院士提出一份报告,说雾霾原因还没查清楚,要求尽快开展研究。”18日的北京市人大会议上,市长王安顺说,“但我觉得,不就那么几个方面,我也不研究深层成因,你们说哪儿是污染源,我们就做哪几件事。”话中透出无奈。

细颗粒物(PM2.5)从哪儿来?公众想要一个精确答案,但目前得不到。或许不是我们无能,而是PM2.5太狡猾。

二次生成过程非线性,增加了分析难度

半个月前,一则关于“北京PM2.5中汽车尾气贡献4%”的新闻引发争议。

此新闻的背景,如一篇报道所说:“各地的PM2.5源解析已经遍地开花,特别是北京的污染源解析报告,一个研究机构的不同部门得出的结果大相径庭。”媒体质疑说,源解析不清楚的情况下采取措施,好比医生没诊断就抓药。

然而“一边砍柴,一边磨刀”也属无奈。之所以源解析版本众多却尚无定论,是因为PM2.5变化多端,溯源没法绝对准确。

PM2.5难寻来处,很大程度上因为二次生成物变化莫测。氮氧化物、二氧化硫、氨和有机挥发物,在大气中经过物理化学反应产生细颗粒物——硝酸盐、硫酸盐、铵盐和有机气溶胶。这些化合成的细颗粒比直接排放还要多。二次生成的过程是非线性的,增加了分析难度。

比如引起争议的“4%”说中,就有超过20%比重的二次气溶胶未能归因。除此以外,这篇论文还被指出有40%的数据未得到解析;而中科院另一项规模更大、时间更长的研究,也有近10%的部分未找到来源。

北京大学环境科学与工程学院教授张远航说:“源解析方法有三种:污染清单、受众模型、空气质量模型,各有优缺点。”

中国细颗粒物源解析最常用的手段,是受体模型。它不管颗粒物是怎么生成、迁徙的,只分析环境样品和污染源样品,从有指示作用的化学物下手,得出判断。但张远航认为,如果各种源具有相似性,那么源的种类就不好确定,最后的结果就不一定可靠。

而且,污染源的信息,比如有多少汽车、多少工厂、它们活动水平如何,也并非确数。挥发性有机物排放源包括大小上百种,更难以确定。

关注排放活动的污染清单法,还有考虑气象条件的空气质量模型,也都有其不确定性。就像天气预报一样,PM2.5源解析往往包含研究者出自经验的判断。

“三种方法连用起来,可能会提供比较可靠和比较客观、更加切合实际的一些结果。”张远航说,“所以现在有一个趋势,特别在城市污染防治、区域污染防治当中联合三种办法,汲取各自优点,克服各自缺点。”

不能简单解析某个地方PM2.5成因

“我反对简单说某个地方PM2.5成因就是这个20%、那个30%。”中国环境科学研究院副院长柴发合说,“实际上不同污染的阶段,不同污染水平、不同季节,PM2.5的贡献来源是完全不一样的。”柴发合举例说,在北京,引起集中关注的重污染不到10天,PM2.5的来源就跟平时不一样。

而且,由于排放源结构和地形差别,适用于一个城市的分析方法,不一定适合另一个城市。

我国科学家对PM2.5的源解析从1990年代开始。可公开查阅的论文中,就有北京和上海1999年的PM2.5解析报告,之后十几年全国大城市陆续展开研究。但这些研究只针对一时一地,取样数量不大。更准确的估测,需要长期的海量数据,而PM2.5的常规监测2012年才开始。

清华大学环境学院教授贺克斌认为,尽管我们做了很多事情,但仍然有很多科学问题没有突破。比如复合污染物快速生成的现象,如去年12月初和今年1月,很短时间内产生那么多的污染物,用目前国际上最先进的理论折合模型,要重现做不到,差很多。

贺克斌介绍说,即使是多年前发生的伦敦烟雾事件和洛杉矶烟雾事件,如今仍没有完全认识,还需研究积累,添砖加瓦。

不久前,环保部监测司副司长朱建平也对媒体表示:“对于研究机构来讲,源解析只是一个论文或课题,但对于环保主管部门,需要依此进行治理,这就需要一个比较符合实际情况的源解析数据。”

这也就是为何源解析“标准答案”迟迟未能敲定的原因。不过按照环保规划,今年6月底前,最早参与研究的京津冀地区将得到污染源解析的初步结果。年底,京津冀、长三角、珠三角都要完成PM2.5源解析的初步工作,向公众公布。

“城”要一座一座攻

在PM2.5溯源研究中,科学家用了不少高新技术。像移动文件柜一样的质谱仪,能给出颗粒物组分的实时数据;还有激光雷达,接受和分析激光在空气中的反射波,以判断细颗粒物的成分。

雾霾预报专家、中科院大气物理所研究员王自发介绍说,他们引入了测碳、氮、硫、磷稳定同位素的技术,有助于确定颗粒物的来源。“比如淮北煤、天津煤,或者大同煤,碳同位素比例是不一样的。各油田的同位素比例也不一样。这样就可以提供更多证据。这个技术国外也刚开始尝试,我们有些部分比国外还快。”

“现在面临很多现象,大家在不同的角度做工作。”柴发合说,“可能我们老想追求一个研究和一段时间的工作,就把一个事情全说清楚。我觉得,在这个事情上应该大家共同努力,每个人都添砖加瓦。我们基本框架和大体的方向还是清晰的。”

张远航说:“关于PM2.5成因和来源,大的判断是有的,对制定战略和决策、政策,能够提供充分支持。但是具体到某个地方,去问它是多少,得看是不是开展了比较系统的工作。”

“我们还是要老老实实地针对一个区域、一个城市,真正搞清楚问题在哪里,解决方案怎么定最好。”柴发合认为,“一个一个城市攻、一个一个区域攻,最后才能把全国的问题都解决了。这里既有共性问题,科学家可以提供建议;也有每个地方的差异性问题,要靠每个地方结合科技手段好好做,不做肯定不行。”

(科技日报北京1月19日电)

[责任编辑:杜苗]

标签:污染源 颗粒物 排放

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