北京霧霾的原因有哪些
昨天,生活在北京的小伙伴不幸地發現:霧霾又來了。霧鎖都城,指數爆表,朋友圈被刷屏,各種段子紛紛襲來:北京能發射的基本都發射了!北上廣不相信眼淚,京津冀不相信好肺……下面是我精心為你整理的北京霧霾的原因,一起來看看。
北京霧霾的原因
1.大氣環流異常導致靜穩天氣多,有利于形成霧霾
靜穩天氣是指當大范圍近地面大氣層持續或超過24小時出現氣壓場較均勻、靜風或風速較小的天氣。在靜穩天氣條件下,湍流受到抑制,特別是當逆溫層出現時,低空中的水汽和顆粒物不易擴散,極易形成霧霾天氣。
靜穩天氣在秋冬季更易出現。2013年1月大氣環流異常而導致靜穩天氣偏多,為大范圍持續霧霾天氣的出現提供了有利條件。1月份,西北利亞地區冷高壓異常偏弱,北半球西風指數較常年明顯偏大,表明高空西風分量較強,環流比較平直,緯向型環流較弱,不利于引導極地冷空氣進入我國;中東部大部地區的海平面氣壓值較常年偏小1~5hpa(百帕),處于弱氣壓梯度區,地面風速不大,垂直和水平方向擾動小,靜風和小風天氣多,形成持續靜穩天氣。氣象資料分析表明,2013年1月我國中東部大部地區穩定類天氣出現的頻率較常年明顯偏多,其中華東地區為56.5%、華南57.3%、西南63.7%,而華北地區高達64.5%,與2006年并列為近10年最高。加之南方暖濕氣流相對較強,上述地區近地面空氣濕度大,因此出現大范圍持續霧霾天氣。
2.我國大氣氣溶膠濃度高有利于形成霧霾
我國大氣氣溶膠濃度在世界范圍來說處于較高水平,有利于催生霧霾天氣的形成。大氣氣溶膠是指懸浮在大氣中的固態和液態顆粒物的總稱,主要包括沙塵、碳(有機碳和黑碳)、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和海鹽等六大類。我國各地大氣氣溶膠有不同的時空分布特點。冬季北方地區燃煤采暖、春秋季農村地區秸稈焚燒都會造成碳氣溶膠的濃度明顯增加;春季,西部地區受沙塵天氣影響,以沙塵氣溶膠為主。我國華北地區工業相對比較發達,排放的二氧化硫較多,由于氣溫高可加速二氧化硫轉化為硫酸鹽,所以夏季華北地區硫酸鹽氣溶膠濃度較其他季節和地區都高。因城市汽車使用量大大高于農村,所以城市中硝酸鹽和硫酸鹽氣溶膠濃度大大高于農村。氣溶膠中空氣動力學當量直徑在10微米以下的顆粒物稱為PM10,2.5微米以下的稱為PM2.5. Aaron利用Terra衛星遙感數據反演得到全球PM2.5濃度分布,結果表明全球大部分地區年均PM2.5濃度 <10微克/立方米,而在我國中東部地區則達到60-90微克/立方米,部分地區甚至 >100微克/立方米,明顯處于較高水平;我國PM10的濃度也遠高于歐美地區。近年來,由于煤炭消耗量和機動車數量增長等因素,我國氣溶膠濃度不斷上升,1995年到2012年,二氧化硫排放總量已由1.89×107t(噸)增加到2.12×107t。
大量研究表明,氣溶膠中PM10和PM2.5的濃度與能見度密切相關。有研究證明,濟南能見度與PM10、PM2.5 濃度的相關系數分別達到-0.622、-0.694,當PM10、PM2.5濃度上升時,能見度將明顯下降。能見度降低的主要原因是顆粒物對光的散射和吸收效應,并由于散射作用減小了目標物與天空背景之間的對比度而造成。大氣氣溶膠中,起散射作用的主要是粒徑為0.1-1微米的細粒子,對光的吸收效應幾乎全部是由黑碳和含有黑碳的顆粒所引起。由此可見,氣溶膠濃度對能見度的影響非常大,我國氣溶膠濃度高是霧霾天氣多發的主要原因,而冬季北方地區采暖燃煤釋放的大量黑碳則加劇了霧霾的形成。
3.霧霾天氣使近地層大氣更加穩定,加劇霧霾發展
大氣中污染物和霧霾相互影響和作用,其主要媒介是氣溶膠。霧霾中污染物的加入顯著改變了氣溶膠濃度,可促進水汽凝結,形成更多的云霧滴,水汽凝結時釋放的潛熱又有利于霧區的抬升和擴展;另一方面,云霧滴和氣溶膠的增加將更多的太陽輻射反射、散射回大氣中,使到達地面的輻射減少,地面氣溫下降,大氣層結穩定度增加,造成每日正常排放和轉化的氣溶膠粒子更易在近地層大氣中集聚,能見度進一步降低。由此可見,氣溶膠的增多通過影響近地面層動力和熱力場,對霧霾的發展起正反饋作用。
4.氣溶膠二次反應導致污染物濃度增高
氣溶膠按照形成過程可分為一次氣溶膠和二次氣溶膠。人類活動產生的污染源排入大氣中,其中二氧化硫、碳氫化合物、氮氧化合物等一次氣溶膠通過化學反應和氣粒轉化過程,形成硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物等新的比較穩定的顆粒,即二次氣溶膠。大量觀測數據表明,大氣中二次氣溶膠對PM2.5濃度的貢獻很大,大氣污染物中有近5成的顆粒物來自于二次反應。二次氣溶膠參與形成更多的云(霧)滴,使本已嚴重的大氣污染狀況變得更為復雜,霧霾天氣更嚴重。
對于北京霧霾的思考與建議
(一)加快《大氣污染防治法》第三次修訂進程,明確法律責任,加強有效執行
目前,我國已出臺《行動計劃》和《大氣污染防治“十二五”規劃》這兩個大氣污染防治規劃,雖然與單個部門發布的規范性文件相比更具權威性、適用普遍性和連貫政策性,但仍不屬于專門的大氣污染聯防聯控行政法規,其效力等級充其量僅屬于行政規章,無法保障司法機關的責任追究作用。加強環保立法、完善法律制度是解決包括霧霾天氣在內的大氣污染的根本途徑。我國的《中華人民共和國大氣污染防治法》自1987年制定以來,分別在1995年和2000年作出兩次修訂,時至今日已過去十余年,制度方面的不完善和新問題的不斷涌現導致在解決大氣污染方面已難有大作為。因此,針對日益嚴重的污染,加快該法的第三次修訂進程迫在眉睫,從而能夠在法律層面上嚴格控制工業、機動車、燃煤等污染源的排放,明確和細化政府、企業在大氣污染防治中應承擔的法律責任。
在新法出臺之前,應貫徹落實現有法律制度,提高環境監管能力,加大環保執法力度。部分地區片面的發展思路和畸形的發展模式,使得相關法律法規缺乏充分有效的執行,環境保護讓位于經濟發展。轉變經濟發展方式,為環境保護執法撐腰,各級政府責無旁貸。推進聯合執法、區域執法、交叉執法等執法機制創新,明確重點,加大力度,嚴厲打擊環境違法行為;落實執法責任,對監督缺位、執法不力、徇私枉法等行為,監察機關要依法追究有關部門和人員的責任。
(二)加大綜合治理力度,減少污染物排放
霧霾天氣中污染物的主要來源是燃煤、燃油以及與居民生活有關的各種排放。對于燃煤源消減的關鍵是加強工業企業大氣污染綜合治理,全面整治燃煤小鍋爐,逐步用高效節能環保型鍋爐淘汰中小型燃煤鍋爐。加快推進城市集中供熱,擴大高污染燃料禁燃區范圍,逐步推行“煤改氣”工程建設;鼓勵北方農村地區推廣使用潔凈煤。加快重點行業脫硫、脫硝、除塵改造的工程建設。減少燃油導致的污染物同時需要強化移動源污染防治,大城市嚴格限制機動車保有量,實施公交優先戰略,提高公交出行比例,大力推廣新能源汽車,提升燃油品質,加快石油煉制企業的升級改造,嚴厲打擊非法生產、銷售不合格油品的行為。除燃煤燃油外,污染物源還有油煙污染、秸稈燃燒等,應開展餐飲油煙污染治理,餐飲服務經營場所安裝高效油煙凈化設施,強化無油煙凈化設施及露天燒烤的環境監管;全面推廣秸稈還田、秸稈能源化利用等綜合 措施 ,加強秸稈燃燒監管。但對各種污染源做到有效控制是絕非一朝一夕可以完成的,需要對能源結構進行科學調整,優化產業結構和布局,加大落后產能的淘汰力度,增加清潔能源供應。
(三)加強跨區域應急聯防聯控機制
我國區域性霧霾問題凸顯,隨著城市規模的不斷擴張,區域內城市連片發展,受大氣環流作用,城市間大氣污染相互影響明顯,相鄰城市間污染傳輸影響極為突出。在京津冀、長三角、珠三角的部分城市,二氧化硫濃度受外來源的貢獻率達30~40%,氮氧化物為12~20%,可吸入顆粒物為16~26%。大氣無邊界,對于霧霾天氣背后的大氣污染防控問題,區域聯防聯控是成本相對低、環境收益大的重要舉措。因此,應當建立長期穩定的區域協作機制,統籌區域環境治理,尤其是大城市應與周邊地區及上游省區實行聯動減排、聯合執法、信息共享、預警應急等大氣污染防治措施;建立污染天氣的監測預警體系,及時發布監測預警信息;同時制定完善應急預案,建立健全區域聯動的重污染天氣應急響應體系。一旦出現嚴重霧霾并伴有靜穩天氣時,依據重污染天氣的預警等級,立即啟動區域聯動的應急預案,防范和減少重污染天氣的出現,引導公眾做好衛生防護,切實降低空氣污染的危害。
(四)加強科普宣傳工作,提高民眾減排意識
大氣污染不僅僅來源于工業、汽車尾氣、建筑工地等,也來自于日常生活。驅散霧霾,離不開每個人的環保意識和環保行動。要積極開展多種形式的宣傳 教育 ,普及大氣污染防治的科學知識,倡導文明、節約、綠色的消費方式和生活習慣,引導公眾從自身做起、從點滴做起、從身邊的小事做起,在全社會樹立起“同呼吸、共奮斗”的行為準則,共同改善空氣質量。充分發揮新聞媒體在大氣環境保護中的作用,積極宣傳區域大氣污染聯防聯控的重要性、緊迫性,宣傳國家采取的政策措施和取得的成效,加強輿論監督,為改善大氣環境質量營造良好的氛圍。
(五)加強對霧霾的監測預報預警能力和危害性研究,提高科學有效防控能力
在國家、地方相關科技計劃中,加大對大氣污染防治科技研發的支持力度。進一步強化氣溶膠和霧霾監測分析技術研發和系統建設,完善大氣成分監測體系,改進霧霾數值預報模式,有效提升霧霾天氣和大氣污染的監測預報預警能力;大力開展霧霾天氣形成的機理研究,及城市對邊界層動力熱力結構的作用和對霧霾形成發展消散的影響研究。加快推進大氣污染綜合防治重大科技專項,開展光化學煙霧的危害性、污染機理與控制對策研究;開展區域大氣復合污染控制對策體系研究。加快工業污染防治技術、工業脫硫脫硝除塵技術等的研發與示范,積極推廣先進實用技術。以科學研究為依據提高大氣污染的防控能力和效益。
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日前有國內媒體報道了北京霧霾主要成分,為化學物品“硫酸鹽”。該物質通過高二氧化硫、高二氧化氮和起到中和作用的堿性物質氨、礦物粉塵等在特有的化學生成路徑迅速生成。高二氧化硫主要來自燃煤電廠,高二氧化氮主要來自電廠和機動車等,而堿性物質氨、礦物粉塵等則來自農業、工業污染、揚塵等其他來源。也就是意味著,機動車尾氣并非主要霧霾的來源,機動車可以甩下“霧霾主要來源是機動車尾氣排放”的壞名。
中德兩國研究人員21日說,他們破解了北京及華北地區霧霾最主要組分硫酸鹽的形成之謎,發現在大氣細顆粒物吸附的水分中二氧化氮與二氧化硫的化學反應是當前霧霾期間硫酸鹽的主要生成路徑。這一發現凸顯在繼續實施減排措施的同時優先加大氮氧化物減排力度對緩解空氣污染問題的重要性。
近年來,北京及華北地區霧霾頻發。已有研究表明,硫酸鹽是重污染形成的主要驅動因素。在絕對貢獻上,重污染期間硫酸鹽在大氣細顆粒物PM2.5中的質量占比可達20%,是占比最高的單體;在相對趨勢上,隨著PM2.5污染程度上升,硫酸鹽是PM2.5中相對比重上升最快的成分。因此,硫酸鹽的來源研究是解釋霧霾形成的關鍵科學問題。
清華大學賀克斌院士、張強教授、鄭光潔博士和德國馬克斯·普朗克化學研究所的程雅芳教授、烏爾里希·珀施爾教授、蘇杭教授等人當天在新一期美國《科學進展》雜志上報告說,他們運用外場觀測、模型模擬及理論計算等手段發現,在北京及華北地區霧霾期間,硫酸鹽主要是由二氧化硫和二氧化氮溶于空氣中的“顆粒物結合水”,在中國北方地區特有的偏中性環境下迅速反應生成。顆粒物結合水是指PM2.5在相對濕度較高的環境下潮解所吸附的水分。
該結論與通常認為的硫酸鹽形成機制有較大不同。現有基于歐美等地區的經典大氣化學理論認為,硫酸鹽主要是在云水環境中形成,由于云中的液態水含量遠高于顆粒物結合水,通常高出1000到10萬倍,所以與云水中的硫酸鹽生成反應相比,顆粒物結合水中的反應可以忽略;理論計算還顯示,在云水反應路徑中,二氧化氮氧化二氧化硫生成硫酸鹽這一路徑的貢獻也可忽略不計。
而在北京及華北地區霧霾期間,一方面,由于顆粒物濃度大幅上升及靜穩氣象條件下相對濕度較高等原因,顆粒物結合水含量遠高于經典情景,顆粒物結合水中的反應總量大大提升;另一方面,重度霧霾期間二氧化氮濃度為經典云水情景下的50倍以上,這直接改變了二氧化氮氧化路徑的相對重要性。此外,北京及華北地區大量存在的氨、礦物粉塵等堿性物質使得當地顆粒物結合水的pH值遠高于美國等地,呈現出特有的偏中性環境,而二氧化氮氧化機制的反應速率會隨pH值上升而大幅提高。
研究人員據此在論文中指出,優先降低氮氧化物的排放可能有助大幅降低中國霧霾中的硫酸鹽污染水平。
該研究表明我國復合型污染的特殊性,”賀克斌院士對新華社記者說,“高二氧化硫主要來自燃煤電廠,高二氧化氮主要來自電廠和機動車等,而起到中和作用的堿性物質氨、礦物粉塵等則來自農業、工業污染、揚塵等其他來源。這些不同的污染源在我國同時以高強度排放,導致硫酸鹽以特有的化學生成路徑迅速生成,這也是重度霧霾期間顆粒物濃度迅速增長的主要原因之一。”
倫敦酸霧通常被認為是由燃煤排放的煙塵以及二氧化硫等一次污染物所致。洛杉磯霧霾則是一種光化學污染,主要原因是機動車尾氣在陽光作用下反應生成了二次污染物。而中國霧霾是一次與二次污染物混合造成。
賀克斌說,這種復合型污染的特殊性更加表明了多污染物協同減排的重要性,尤其是現階段應優先加大氮氧化物減排力度。“之前我們雖然知道需要減排,但是如果無法弄清重霾污染形成的關鍵化學機制,就無法進行有效的模型定量模擬分析,也就無法準確評估如何減排最有效、最科學。不科學減排可能導致嚴重后果,可能花了很多人力物力,但收效甚微。”
本文發布于:2023-02-28 18:56:00,感謝您對本站的認可!
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