专家称北京PM2.5夏季污染与臭氧超标有关
2012-06-26
在经过了连续两周美好的天气后，6月18日开始，京城又开始被霾天困扰，19日达到高峰。6月21日，依然是污染天，的24小时均值浓度超标近一倍。中科院专家表示，此次污染过程是典型的北京夏季污染天，和臭氧浓度、高温、高湿等密切相关。
PM2.5夏季浓度六七月达高峰
6月16日，北京天气和空气质量极佳，网友纷纷在微博上“晒蓝天”，然而当天，中科院大气物理研究所研究员王跃思却对本报记者预测称：“你等着吧，再过两天，北京就会出现雾霾天。”果然，18日开始，黄兮兮的霾天笼罩京城，能见度一降再降。根据市环保监测中心的数据，19日的PM2.5浓度在18时到达峰值，为276微克/立方米。根据新的空气质量标准，当天为“重度污染”。
“这是北京典型的夏季污染天，都从6月份开始发生。它的条件是：高温、高湿、静风、偏南气流。”王跃思说，此时的霾和冬天不一样，“像19日这天的霾粒子对光线的散射能力很强，天空看起来比较明亮，这样重的霾如果在冬天发生，天空看起来会更加灰暗。原因是北京夏季PM2.5的化学成分与冬季相比，含有相对少的吸光型黑炭粒子，相对多的散光性硫酸铵和硝酸铵。”
根据位处建德桥的中科院大气物理研究所铁塔的监测数据，北京市PM2.5浓度冬季从11月到2月的PM2.5浓度都偏高，11月达到高峰值，夏季浓度则在六七月份达到高峰值。
臭氧浓度越高PM2.5污染越重
王跃思表示，北京冬季霾的形成，主要来源是一次污染物，罪魁祸首是供暖燃煤产生的污染气体，而在夏季，形成霾的关键词，除了高温、高湿、静风、逆温之外，还有一个关键词“臭氧”。
他进一步解释称，在离地表20-30公里的高空，臭氧是“好东西”，是阻止太阳紫外线辐射危害地球生物的天然屏障;但在地面，臭氧是危害人体健康的“坏东西”。辐射增强、气温增高导致地表臭氧浓度升高，此时，大气中的气态污染物也能被氧化成细，对PM2.5的形成有促进作用。夏季，往往PM2.5浓度高的时候，臭氧浓度也很高。“北京市大气臭氧可能超标的时段是每年的5-9月，最严重的是6月。”
■揭秘
在北三环健德桥西南角，有一座高耸入云的铁塔，挺立于普通的建筑物之中，从远处即可看到。
作为当地的地标建筑，它很显眼，但知道它用于科研的人并不多。铁塔建于1979年，高325米，是全国最高的气象污染观测点。中科院大气物理研究所的研究人员正是通过它上面安装的各种监测仪器，对北京的成分、形成原因等进行科学研究。
空气污染和遍地高楼有关
铁塔共15层，每层都有监测设备，其中，PM2.5监测设备分别安置在80米和240米高空。工程师们每周要上去两三回，对设备进行维护。
“登高习惯了，但上去一趟不容易。”在研究所工作的高级工程师吉东生说，“PM2.5监测站点的设备常常需要维修和校正，低空站点的设备，可以当场进行校正，但在高空，铁塔空间狭小，无法自如活动，z6尊龙凯时一般都带着备换设备，坐着电梯上到高层，直接更换设备。”
80米的高度正好是目前的北京市城市冠层的平均高度，也就是北京市建筑天际线的平均高度。王跃思解释说，在北京的建筑主要以四合院为主的时候，城市冠层也就在20-30米，随着高楼大厦不断增多，城市冠层也随之升高到了80米左右。
“空气污染越来越严重和城市冠层的增加有关系。”王跃思说，以前，西北吹来一阵哪怕风力很小的山谷风，就足以把空气中的污染物吹走，但现在，除非是从西北方向吹来的较强系统风，才能对空气中污染物扩散起到一定作用。“今天西边来的山谷风，一到城市西部，就被高楼大厦抬升起来了，对城市污染的清除作用大大降低。”
大气混合层越低污染越重
从80米城市冠层再往上，到了200多米的高度，就达到了严重灰霾天中的“大气混合层”的高度。在“大气混合层”里，各种人为排放的污染气体在太阳光的照射、加热以及臭氧的作用下，不断发生化学反应，部分形成了PM2.5颗粒物。
“铁塔240米高度的PM2.5监测，也是基于对大气混合层高度的判断而设置的，”王跃思说，混合层高度就像一座房子的房顶，越高，颗粒物越容易在垂直方向扩散，污染也越轻。
“比如15日、16日天气好的那两天，每立方米空气中PM2.5的浓度只在20多微克(达标是75微克)，大气混合层高至2000米甚至3000米的高度。”王跃思说，“但到了19日中午，大气混合层高度只在500米左右，此时，每立方米的PM2.5颗粒物浓度增加到了100多微克，进入傍晚之后，地面停止被加热，混合层更是减少到200米左右，所有北京市本地排放和外地来的颗粒物都聚集在这200米的高度之间，扩散起来很难，因此PM2.5的数值很高。”
不同监测方法数据相差较大
在铁塔旁边，一座两层高的灰色小楼正是大气物理研究所的大气污染观测实验室。
和环保部门的监测大楼楼顶一样，这幢不起眼的小楼楼顶也设置着很多不同的颗粒物采样观测站房，每个站房的顶上都伸出1-2个采样头，站房内装有用来保证仪器正常运行。
记者看到，楼顶上安装了七种PM2.5监测设备。研究所的高级工程师吉东生介绍说，这些设备对PM2.5的检测分别采用了三类方法：基于石英杆产生的微量振荡来计算PM2.5质量浓度的“微振荡天平法”、基于颗粒物对β射线产生衰减原理的β射线法以及滤膜采样人工称重的经典称重法。
吉东生表示，如果操作得当，称重法测出的浓度最准确，所以美国环保署将其规定为“联邦登记方法”，但其无法监测颗粒物的实时浓度，只能每24小时一次人工对过滤下来的颗粒物重量进行称重。另两种PM2.5自动监测方式，都有自身的缺点，但环保部门也都在用。“这两种方法测PM2.5时，如果浓度不高，两者数值相差很小，但当PM2.5浓度超过100微克时，两者可能就会出现较大的差别。因此，无论采用哪种方法，都必须和经典称重法比对。”王跃思说。
19日下午，记者发现，中科院大气物理研究所的微振荡天平法设备测出来PM2.5实时浓度为160微克/立方米，而β射线法测出来的浓度值为186微克/立方米，此时，位处车公庄的市环保监测中心公布的PM2.5实时浓度为140微克。
据了解，北京市环保监测中心采用的PM2.5监测方式，均为微振荡天平法。“z6尊龙凯时测出的PM2.5浓度值与北京市环保局的数据有一致性。”王跃思说。
北京PM2.5五分之一来自烹饪油烟
PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，它对空气质量和能见度等有重要的影响。但对PM2.5成分、污染源等问题，多数人并不了解。就此，记者对话中科院大气物理研究所研究员王跃思，请他讲解有关PM2.5的一些知识。
1 PM2.5是什么形状的?
王跃思：PM2.5什么形状都有，它是各种有毒有害颗粒物的集合。当湿度大的时候，颗粒物吸收了水，因为水滴向每个方向的张力力求均等，因此往球形发展，但湿度不大的时候，蘑菇状、棍子状、网状等什么形状都有。
2 夏季哪种污染源突出?
王跃思：夏季和冬季不一样，冬季燃煤产生的污染很明显，而夏季，烹饪源的影响比冬季更大，这是不可忽视的。
夏季，北京城区PM2.5污染源中，烹饪源能占到15%-20%左右，汽车和相关产业占到40%-50%，外地污染传输占30%，扬尘占的比例少于10%。
烹饪源的控制并不难，也没有什么技术难度，只要加强监管就行，对居民油烟排放进行集中管理，对运营餐馆油烟过滤系统加强制度化监管，就可以减少很大一部分的PM2.5。
3 其他污染源还有什么?
王跃思：z6尊龙凯时今天的PM2.5颗粒物中，氨盐的成分越来越高。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会超过35微克/立方米。
要控制氨，农村地区的施肥可以改用缓释化肥，它可以减缓氨的释放程度，在畜牧业上，要及时处理动物的粪便。
在城市里，也会产生氨，这就和汽车有关，现在汽车尾气要安装三元催化剂以减少一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物，但是现实中，如果催化还原过量，氮氧化物就会变成氨气从尾气排出。此外，在工业锅炉燃烧系统中安装的脱硝环保设施，也可能会因为还原剂用氨水或尿素过量造成氨气泄漏，这些新的排放源都是要加强研究评估才能给出定论。
4 为何吹南风时空气差?
王跃思：偏南气团给北京带来的PM2.5浓度可达60%，其中，可能一半儿是北京前一天自己产生的PM2.5，又从外地绕了一圈回来了，另外一半可能是外来的。
偏南气团带来海洋的水汽，不但使空气湿度增大，还将污染物堆积在三面环山的北京市区，在无风或小风、逆温的条件下，很多细小粒子被挤压在一起，就有了更多碰撞并增长或是吸湿增长的机会，当颗粒物直径超过400纳米后，就会对太阳光产生散射消光，形成霾，有人形象地称之为“爆米花”效应。
5 植被是否可降低PM2.5?
王跃思：就北京而言，植树多肯定有好处，特别是城区里种树，种高大的常绿乔木，可以很好地改善城市的生态环境。但对PM2.5来说，植树不能解决北京的PM2.5问题。冬天，北京的树没叶子对霾基本没有吸纳作用，夏天，植被能起到一定的降尘作用，但对降低PM2.5的作用很有限。
6 应如何治理PM2.5?
王跃思：在过去几年，全球各地的PM2.5都在增加，只有欧盟是减少的，整个欧洲能够协同控制治理大气污染，美国的南加州，虽然有不同的行政划分，但也是通过联防联控才遏制住了光化学大气污染。
我国要在管理体制上创新，比如成立一个京津冀大气污染联防联控委员会，有相对独立的权力和充足的财力，从整个区域的层面来进行大气污染协同防治是有可能的。
