吴兑:灰霾笼罩中国东部 恢复蓝天至少需二三十年

2010-12-21 13:17 来源: 北京赛克玛环保仪器有限公司
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  近百年来,全球经历了一次以气候变暖为特征的重大变化,灰霾现象就是其中之一。11月22日,在南方都市报与广东科学中心联合主办的大型科普系列讲坛活动“小谷围科学讲坛 ”上,来自中国气象局广州热带海洋气象研究所的首席研究员吴兑先生做了有关灰霾主题的演讲,为听众揭开个中奥秘。以下为其演讲和答问的主要内容:

  灰霾的两大成因

  灰霾的成因,主要与化石能源的燃烧相关。人类活动排放颗粒态污染物,比如水泥厂、发电厂都会直接排放颗粒物,汽车尾气会直接排放黑碳粒子,人类活动也会排放二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等气态污染物。二氧化硫被氧化过后会生成硫酸盐,氮氧化物和挥发性有机物(或者说碳氢化合物)在紫外光的照射下发生光化学反应(主要是烯烃、烷烃、芳烃这三类物质的反应),这些反应的现象就是臭氧浓度的升高,最终生成了与过氧乙酰硝酸酯等等有关的二次气溶胶,这类物质都是气溶胶细粒子,造成了能见度的恶化,也就造成了所谓的灰霾天气。我们都熟悉的两类烟雾事件,伦敦烟雾事件和洛杉矶光化学污染事件,其实质都是灰霾天气,其中后者的主要污染物氮氧化物和碳氢化合物污染,也是我们现在面临的污染。

  除此之外,城市化、土地利用变化也加速了灰霾的形成。土地利用变化,就是下垫面的改变。城市化之后,下垫面变成了硬的,水泥或者沥青,它的热容量非常小,比植被和水体小得多,吸热放热都非常快,所以造成了一系列复杂的气候变暖和污染事件。

  灰霾对健康的危害

  灰霾能造成小儿佝偻病高发,因为它阻碍了阳光辐射。黄种人、白种人、黑种人不能从食物中直接摄取维生素D,得到维生素D的唯一途径就是皮肤的光合作用,所以我们必须晒太阳。灰霾使太阳辐射减少,紫外线减少,使得我们合成的维生素D减少,因此不能在骨骼中固定钙。小孩是长身体的时候,需要的钙量非常大,缺钙就会得软骨病、佝偻病。

  灰霾治理长路漫漫

  灰霾治理不是一下就可以看到成绩的。伦敦治理环境花了50多年,才把泰晤士河治理好,空气也治理好,其能见度50年来是持续好转的。洛杉矶也已经治理得比较好。

  能见度恶化,是因为大气中的细粒子增加,即PM 1 的气溶胶粒子浓度,从20微克每立方米增加到40微克每立方米,能见度就从四五十公里恶化到十几公里;气溶胶粒子增加到80微克每立方米,能见度就恶化到八九公里;浓度再继续增加时,能见度的变化也还是在这个范围。只有从40微克每立方米到了20微克每立方米,才能真正恢复蓝天白云。这个过程,美国和欧洲花了近五十年,这在我们社会主义国家,可能是二三十年。我们不能急,不能一下子就治理好,至少需要二三十年时间。

  提问:你好,吴教授,我想问一下什么是气溶胶,它是怎么产生的?

  吴兑:气溶胶是合成词,是气体介质和大气中的颗粒物的混合物、胶体,英文名叫aerosol,实际上和牛奶类似,牛奶是在水的介质里漂浮着一些脂肪类、蛋白类物质,而在空气中漂浮的颗粒物就是气溶胶。最原始的气溶胶概念包括气体介质和空气中所有的颗粒物质,最大的是冰雹,其次是雨滴、雪花,再其次就是一些土壤尘、火山尘、海盐粒子,以及刚才看到的由于人类活动排放的硫酸盐、硝酸盐、铵盐、黑碳、有机碳 (就是大量的有机化合物),这些细微的粒子都漂浮在大气中,通称气溶胶。

  学术界有三个认知的过程,第一个气溶胶在广义上应该是气体介质和其中漂浮的颗粒物总成;第二步是把介质去掉之后就缩小到大气中的颗粒物;第三个是把大气中的降水物质全部排除,把冰雹、雨滴、冰晶、雪花全部排除掉之后,剩下的仅仅是一个狭义的气溶胶概念,就包括土壤粒子、沙尘粒子、火山灰、海盐粒子和一些元素碳粒子、有机碳粒子和具有生物活性的蛋白粒子(比如病毒、病菌、动植物有机碎片),这个合起来就是现在最狭义的气溶胶概念。

  提问:我想问一下霾是由哪些原因造成的?在生活和生产过程中怎么样减少霾的形成?

  吴兑:灰霾形成的原因主要有两点,一点就是特殊的地形或者气象条件使气流停滞,比如珠三角形成严重的灰霾天气的原因就是形成了气流停滞区;第二是有过量的大气污染物排放源。即在气象条件不利于污染物的稀释扩散,污染物排放超过环境容量时,空气就会受污染,出现灰霾。

  减少颗粒物的排放和形成,使得灰霾现象减缓,不光要政府努力,我们每个市民都要参与其中。这其实就是和我们所谓低碳经济、清洁能源和环保生活习惯直接相关联。灰霾的形成和温室气体、气候变化的来源是一致的,就是由于我们燃烧的化石燃料,这是个根本的问题。所以我们一定要做到控制污染,不能简单地只控制硫,简单控制氮,简单地只控制某种污染物比如PM 10、PM 2.5、PM 1。我们应该控制本源的是碳,碳的排放决定了经济规模。碳排放控制住了,硫的排放、氮的排放、颗粒物的排放也相对控制住了。

  所以不能只治标不治本,我们过去的环境政策就是二氧化硫控制、酸雨控制,早期的粉尘控制,或者现在的氮氧化物控制,这些都是治标的措施。我们国家非常成功的环保措施,第一个就是80年代的消烟除尘,大颗粒减少了;然后进入二氧化硫污染时代,就是能源生产排放大量的二氧化硫,经过大气中氧化生成硫酸盐;现在进入光化学污染时代,主要是氮氧化物和碳氢化合物,在紫外光照射下发生光化学反应,形成细粒子,也就是亚微米尺度的气溶胶。

  这些事,我们个人其实是有办法的,比如,它的本源是碳排放,我们节约能源就行了。空调的温度适度,人走关灯,都可以减少碳排放,也就减少了灰霾的形成。比如,在座有很多靓妹,我倒建议各位靓妹买点贵价的,时髦的时装,穿的时间长点,别买非常便宜的,三两天一换,或者穿完了就扔,这个不好,虽然很便宜,但是整个在经济循环的链条里面是非常污染和不环保的,宁可穿一些贵价的,穿的时间长一点。其他当然了,减少纸质文件,纸质交流,因为纸直接跟森林有关系,森林还能吸二氧化碳。所以我们有一个理念,所有能源的发电站扩建,都让它有替代的,比如要在南沙扩建一个电厂,就要求在其他地方建一个多少亩的森林,这些都是治理气候变化和灰霾的办法。

  提问:珠三角、长三角或者黄渤海这些相对发达的,工业化比较前沿的地区,它们之间在灰霾现象上有没有不同,或者有规律吗?工业燃料排放和汽车尾气排放谁的贡献更大?

  吴兑:非常专业的问题,也是现在非常敏感的热点问题。首先我们国家有4个大的灰霾区,其中你提到三个,一个就是黄淮海平原,一个是长江三角洲,一个是珠三角地区,还有一个是长江河谷,也就是从川渝到武汉。

  黄淮海地区到长三角到长江河谷这三个地区是连成一片的,珠三角是相对孤立的。从治理难度来讲,黄淮海平原和长三角要比我们珠三角治理难度大,珠三角协调好粤港澳就可以有效治理灰霾。

  在组成成分上,黄淮海平原,北京地区的灰霾和沙尘暴还是有一定关系的,起码有1/3是跟沙尘粒子有关。而我们珠江三角洲的灰霾天气主要都是人类活动排放的污染物形成的灰霾。从这个角度上来讲,我们的灰霾对人体危害比北方的危害要严重,就是因为它是以有机物为主的。珠三角地区的灰霾主要是人类活动的排放物质生成的,我们要下更大力度治理。

  你刚才第二个问题,珠三角地区灰霾来源的研究,我们没有做过这方面的研究。但是我们看到过一些合作单位,比如中科院广州地化所,他们做的一些工作的结果我们也引用。大概珠江三角洲的主要城市中,对大气颗粒物,尤其是细粒子颗粒物的贡献是交通源的排放占第一位,贡献率比较小的是贡献20%,比较大的能贡献40%。但是不管它的贡献率是20% 还是40%,在所有排放中都排第一位。其次才是大工业排放。

  细粒子的排放,主要有这么几个要注意的地方。一是刚才我们说交通源的排放是细粒子的主要来源。交通源是包含几个方面:一个是汽车尾气,汽车尾气直接有黑碳粒子排放、另外是汽车尾气有氮氧化物,你烧柴油也好、汽油也好,它只跟燃烧温度有关、还有就是碳氢化合物,它和氮氧化物都是光化学烟雾的前体物,所以交通源里头排第一位的是汽车尾气;交通源里头排第二位的就是加油站,所有的加油站都存在有大小呼吸,排放了很多挥发性有机物,新的油往里边一罐,废气就排出来了;第三个就是轮胎的摩擦,我们这儿一脚刹车一脚油,轮胎跟地面摩擦,直接排放黑碳,因为轮胎就是橡胶加黑碳组成的。

  除了交通源排放,现在最需要控制的就是家庭装修业。胶合板制造业、家具制造业、做鞋的、做文具的、做化妆品的,这些东西排放的都叫碳氢化合物,尤其是头发定形的摩丝。所以我们每个人要做的就是少化妆,哪怕少用化妆品也行。家庭少装修,能10年装修一次就不5年装修。溶剂的排放也是重要的。

  我们现在面临新型复合大气污染,交通源的排放和其他生产溶剂的排放是占很大部分的。所以去年经济危机,鞋厂都减产、关闭、停产,工人都回家,排放就少了。广州市政府采取的50项空气质量治理措施,其中有3项针对灰霾的就很到位,在全国率先直接针对新型复合污染的来源。就是汽车尾气治理、加油站治理、溶剂生产和使用企业的治理,这三项都是非常到位的,都是直接针对灰霾天气的。

  提问:吴教授,请问霾有没有可能传染病毒呢?

  吴兑:我们已经接触过最早是SARS,后来是禽流感,后来是猪流感。这三次全球性的瘟疫,都说明它们和人之间有传染的可能,也不知道是谁先谁后,这个病毒在人和动物之间都可以引起症状。我研究的内容和这个有一点关系的,只是说气溶胶可以作为 SARS、禽流感、猪流感病毒的交通工具,因为气溶胶表面可以是坑洼不平的,它的凹面可以有一些水凝结,为病毒病菌提供生存条件。虽然原来认为这三种病毒都是近距离飞沫传播,但是由于气溶胶的存在,病毒病菌可以把气溶胶当汽车、火车,气溶胶可以把这些病毒带得非常远。比如禽流感,鸟在天上一飞,在天上一拉,都变成气溶胶,飞来飞去就传染开了。(注:本文有删节)