環(huán)境科學(xué)專(zhuān)家、中國工程院院士唐孝炎
目前，我們對霧霾成因的研究中對VOCs(揮發(fā)性有機物)的重視還不夠?？諝庵杏泻芏嗉毿〉念w粒物，集聚在近地面，受地面濕度的影響，它們會(huì )吸收、折射或者反射太陽(yáng)光，造成能見(jiàn)度下降，這個(gè)時(shí)候這些細小顆粒就參與形成霾。
唐孝炎：中國工程院院士，環(huán)境科學(xué)專(zhuān)家。曾任中國環(huán)境學(xué)會(huì )副理事長(cháng)、北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)中心主任，曾獲國家科技進(jìn)步一等獎1次、國家科技進(jìn)步二等獎3次、“何梁何利”科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎1次。我國大氣環(huán)境化學(xué)專(zhuān)業(yè)創(chuàng )始人，在環(huán)境化學(xué)前沿領(lǐng)域大氣臭氧、酸雨和大氣細顆粒物(氣溶膠)化學(xué)方面作過(guò)許多具有開(kāi)拓性和創(chuàng )造性的系統工作。
霧、霾是氣象學(xué)的名詞，霧霾天氣的成因并不是只有污染一種，霧霾古代就有，空氣中有很多細小的顆粒物，比如塵土、海浪帶起來(lái)的泡沫、花粉等等，特別是刮風(fēng)帶起來(lái)的土壤顆粒物，都是自然界中本來(lái)存在的。這些細小顆粒物飄浮在大氣中，表面會(huì )吸附一定的水汽，重力不大，不易沉降，它就會(huì )飄浮到上空吸收大量水分后成為云或霧的凝結核。有一些細小顆粒物集聚在近地面，受地面濕度的影響，它們會(huì )吸收、折射或者反射太陽(yáng)光，造成能見(jiàn)度下降，這個(gè)時(shí)候這些細小顆粒就參與形成霾。當大氣中有大量二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機物等污染物時(shí)，它們形成的硫酸和硫酸鹽、硝酸和硝酸鹽及有機物等，由于它們對光的效應，造成了視程障礙使霾的程度和危害性加大。
霧和霾的區別看起來(lái)似乎不大，只是濕度的問(wèn)題。但是對它們的判別界限問(wèn)題曾經(jīng)引起氣象學(xué)界一段時(shí)間的學(xué)術(shù)討論和爭議。簡(jiǎn)言之，按當前氣象部門(mén)的定義，大氣的濕度低于百分之八十，顆粒物的光效應使能見(jiàn)度下降到十公里以?xún)?，造成灰蒙蒙的視程障礙現象叫做霾，但是當濕度高到百分之九十以上，那時(shí)候就變成輕霧，水汽更大時(shí)就成為霧了。霧較容易散去，霾卻很難。因為霧含水量大，受天氣變化的影響比較大，太陽(yáng)一出來(lái)，遇到干燥空氣，霧就很容易散去，所以霧一般不會(huì )整天都有。但是霾就比較麻煩，因為它水蒸汽含的不多，濕度在百分之八十以下，再加上霾所處空間一般是3000米以下，如果當上空存在逆溫層，而水平方向沒(méi)有風(fēng)或風(fēng)很小，空氣上下對流或者水平流動(dòng)不暢通時(shí)，霾就無(wú)法散去。
污染是造成嚴重霧霾的內因，氣象條件則是外因。霧霾跟能源使用的排放有關(guān)。我們知道，二氧化硫、氮氧化物、氨氣以及揮發(fā)性有機物等污染物都是氣體，為什么到大氣中會(huì )變成顆粒物并最終形成霾呢?因為大氣具有氧化性，能源燃燒后排放的氣體污染物可以說(shuō)是一次污染物，進(jìn)入大氣中以后，產(chǎn)生了非常復雜的化學(xué)反應，產(chǎn)生了二次污染物。由于一次污染物的價(jià)態(tài)偏低，比如二氧化硫、一氧化氮都是屬于還原價(jià)態(tài)，而大氣中存在大量的自由基，低價(jià)態(tài)的氣體很容易跟自由基產(chǎn)生被氧化的反應形成高價(jià)態(tài)的硫酸、硝酸、硫酸鹽和硝酸鹽等，有機物也有此反應。
目前，我們對霧霾成因的研究中對VOCs(揮發(fā)性有機物)的重視還不夠。排放進(jìn)大氣的VOC和氮氧化物是使大氣氧化性增強的關(guān)鍵物質(zhì)，由于他們的非線(xiàn)性關(guān)系，地區不同兩者作用的比值也會(huì )有所不同。比如，曾有研究指出，北京城區的大氣氧化性的增強，VOC的作用甚至大于氮氧化物，而郊區則相反。VOC是碳氫的結合體，它的產(chǎn)生相當大部分和燃燒有關(guān)，可以說(shuō)任何燃燒都會(huì )產(chǎn)生VOC，所以跟能源的使用密切相關(guān)，煤炭、石油、天然氣里面都存在有機質(zhì)，煉油、化工都是排放大戶(hù)，甚至秸稈燃燒、使用涂料和餐飲等也產(chǎn)生VOC。長(cháng)期以來(lái)，人們一直認為煤炭燃燒是霾形成的主因，忽視化工產(chǎn)生的污染，關(guān)注的重點(diǎn)主要是煙塵和二氧化硫，忽略了氮氧化物和VOC，如果認識清晰起來(lái)，天然氣不能算是清潔能源。
鍋爐和汽車(chē)中的燃燒過(guò)程都會(huì )產(chǎn)生細顆粒物，PM2.5有一次排放和二次排放之分，一次排放就是燃燒直接產(chǎn)生的顆粒物，二次排放是燃燒產(chǎn)生的氣體在大氣中發(fā)生化學(xué)反應和核化反應后產(chǎn)生的顆粒物，電廠(chǎng)目前已有的除塵裝置，最多只能除掉PM1以上的顆粒物，PM1以下的還除不掉。
汽車(chē)會(huì )排放很多VOC，VOC的多少和油品以及燃燒是否充分有很大關(guān)系，有機物最好的轉化結果就是變成二氧化碳和水，但是發(fā)動(dòng)機的燃燒過(guò)程來(lái)不及充分完成就排放掉了，特別是汽車(chē)在城區低速行駛或怠速的時(shí)候。有些國家就有專(zhuān)門(mén)法律規定，遇到紅燈時(shí)汽車(chē)必須熄火。
有人認為城市里的汽車(chē)排放了很多氮氧化物，其實(shí)不全是這樣，氮氧化物的產(chǎn)生和燃燒的溫度關(guān)系最大，汽車(chē)在城區行駛，速度不會(huì )太快，發(fā)動(dòng)機燃燒溫度不會(huì )太高，氮氣和氧氣的反應轉化就比較少。哪兒的氮氧化物多呢，高速公路上，汽車(chē)在高速公路行駛的速度很快，發(fā)動(dòng)機溫度很高，產(chǎn)生的氮氧化物就越多。柴油車(chē)排放更多。
控制汽車(chē)產(chǎn)生廢氣的一個(gè)方法是在汽車(chē)上安裝“三元催化轉換器”，現在汽車(chē)上一般都裝了，但是用的時(shí)間長(cháng)了它會(huì )老化，作用會(huì )減弱，所以新車(chē)的氮氧化物排放比舊車(chē)要低?，F在香港要求汽車(chē)的“三元催化轉換器”每?jì)赡瓯仨毟鼡Q一次，但是我國大多數省份沒(méi)有這個(gè)要求。
有時(shí)候我去北京的北五環(huán)，馬路邊上有很多人拿著(zhù)代辦車(chē)檢的牌子，現在這個(gè)事兒已經(jīng)成為了一個(gè)行業(yè)，不管你的車(chē)合不合格，他們都能幫你檢測合格?，F在又出現了租借“三元催化轉換器”的現象，車(chē)主可以花錢(qián)租借一個(gè)新的來(lái)專(zhuān)門(mén)應付車(chē)檢，驗完之后再還給人家。這個(gè)現象的背后就是管理問(wèn)題，現在的管理是粗放的，而不是精細管理。
別小看餐飲一條街，VOC多，二氧化硫也高，氮氧化物也高，所以說(shuō)能源利用的問(wèn)題很復雜。特別是對于北方城市，冬季采暖的散煤燃燒問(wèn)題，采暖地區郊區每年冬天用掉的散煤如何管?有的政府不管這些小的，只管電廠(chǎng)大鍋爐還有冶金等這些重點(diǎn)源。散煤燃燒，分散污染非常嚴重。所以我覺(jué)得能源革命里面生產(chǎn)和消費都要有，要注意這些小的以前沒(méi)注意的東西。
我特別喜歡講的是巴西的一個(gè)城市，他們市長(cháng)在規劃城市的時(shí)候就設計了專(zhuān)門(mén)的馬路通道，其寬度只允許一個(gè)大巴車(chē)來(lái)一個(gè)大巴車(chē)去，雙向車(chē)道，金融機構、政府機關(guān)、企業(yè)總部等只允許建設在這條主路及輔路旁。這條路只能通行公共汽車(chē)，所有輕型汽車(chē)來(lái)了只能停在郊區或大道旁，然后人們換坐公交車(chē)進(jìn)城。另外他們?yōu)榱耸箍諝饬魍ê?，在主路兩旁的房子是較低矮的，高樓都建在后面，不在汽車(chē)最密集的地方。這個(gè)城市有220萬(wàn)居民，公交使用占70%以上，這種狀態(tài)從上世紀60年代到現在一直執行，已經(jīng)幾十年了，城市環(huán)境比里約和圣保羅等還清潔。(本文原載于中國電力報，根據深度能源君對唐院士專(zhuān)訪(fǎng)整理。)
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