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PM2.5从哪儿来?里面究竟藏着哪些污染物?

(2019-03-27 17:05:46)

国家大气污染防治攻关联合中心专家最近分析指出,空气污染,排放是“病根”,天气是诱因,复杂的颗粒物二次转化是催化剂。

  

大的“病情”搞明白了,要想对症下药,还得弄清具体的“病因”。

  

重污染天气中首要污染物大多是PM2.5。PM2.5究竟从何而来,治污这么多年后其主要的成分有没有变化?重污染期间,区域之间又是如何相互影响的?

  

机动车尾气等污染“贡献”加大,农业污染给大气添乱

  

这些年,京津冀及周边地区大气污染防治不断加力,PM2.5的化学特征发生了显著变化。

  

攻关研究表明,2017年,京津冀及周边地区大气污染传输通道“2+26”城市二氧化硫、氮氧化物、PM2.5、可吸入颗粒物(PM10)、挥发性有机物、氨和一氧化碳等污染物排放量,同比下降6%—31%,其中,二氧化硫排放降幅最大,氨排放降幅最小。

  

2017—2018年采暖季期间,京津冀及周边地区“2+26”城市PM2.5的平均浓度为85微克/立方米,其中有机物、硝酸盐、硫酸盐、铵盐等主要组分的占比分别为28%、19%、12%和11%。2018年11月—今年2月主要监测站点在线测量的结果,再次印证了这一变化规律。


PM2.5从哪儿来?里面究竟藏着哪些污染物?

PM2.5组分“黑名单”。(资料来源:国家大气污染防治攻关联合中心)

  

——有机物占比正在下降。

  

PM2.5组分“黑名单”中,排在第一位的是有机物。目前,在测的有机物达100多种,主要来自散煤燃烧、机动车尾气等一次排放和挥发性有机物的二次转化,随着散煤燃烧排放等得到有效治理,有机物的占比正在下降。

  

——硫酸盐浓度及占比大幅降低。

  

作为大气主要污染物之一,二氧化硫是导致酸雨的重要因素,也曾是二次生成PM2.5的最主要来源。很多地区一直把控制二氧化硫排放总量作为大气污染治理的头等工作。攻关专家认为,京津冀及周边地区散煤“双替代”、燃煤锅炉和“散乱污”企业综合整治成效显著,使得硫酸盐浓度及占比大幅降低。

  

——硝酸盐污染十分突出。

  

观测期间的数据分析显示,京津冀及周边地区硝酸盐区域性污染十分突出,硝酸盐绝对浓度和占比大幅度超过硫酸盐,成为PM2.5中最主要的二次无机组分,其浓度快速上升已成为PM2.5爆发式增长的关键因素之一。这表明,加强氮氧化物的控制非常重要、非常紧迫。

  

中国环境科学研究院研究员薛志钢认为,“2+26”城市氮氧化物最重要的来源是道路移动源,也就是机动车,占比32%;非道路移动源即工程机械、农业机械、船舶和飞机等的排放占比17%;电力和供热行业排放占比17%;其他工业排放占20%。抓住重点领域、推进氮氧化物减排成为当务之急。



PM2.5从哪儿来?里面究竟藏着哪些污染物?


氮氧化物主要来源。(国家大气污染防治攻关联合中心提供)

  

——铵盐排放须引起重视。

  

PM2.5组分“黑名单”中铵盐排在第四位。联合攻关专家、中国农业大学教授刘学军表示,铵盐主要由氨气通过二次转化而来,其来源主要是农业氨排放,占比高达85%,其中畜禽养殖占57%,氮肥使用占20%。从时间分布上看,秋冬季氨排放量低,夏季排放量大。另外,秸秆焚烧等生物质燃烧、垃圾填埋场、污水处理厂等也有氨排放。

  

专家探索性地将“2+26”城市分为6种类型

  

各个城市产业、能源、交通结构不同,城市化水平及消费水平不同,污染呈现不同特点。中国工程院院士、清华大学环境学院院长贺克斌介绍,根据城市污染源结构特征,可探索性地将“2+26”城市分为6种类型:

  

天津、石家庄、唐山、邯郸、沧州、济南、淄博、安阳等城市为综合工业污染类;北京、郑州等城市为偏机动车及溶剂类(装修涂料、干洗剂、发胶、染发剂等);邢台、太原、长治、阳泉、晋城、聊城、滨州等城市为偏煤焦铁类;廊坊、衡水、济宁、德州、新乡等城市为偏溶剂使用类;保定、鹤壁、焦作等城市为偏建材污染类;菏泽、濮阳、开封等城市为偏农业及石化化工类。

  

各城市之间污染传输互相影响,全年平均“贡献”约20%—30%

  

两年多前,一张在北京市西红门拍摄的大气污染团从南边滚滚来袭的照片,在很多人的微信朋友圈中刷屏,至今让人印象深刻。

  

“事实上,攻关期间,每次重污染我们都开展走航观测,采用新技术密切关注重污染过程。”中国工程院院士、中国科学院合肥物质科学研究院研究员刘文清说。

  

京津冀及周边地区的特殊地形,使得污染物区域传输对污染快速累积产生显著影响。攻关研究表明,西南通道(太行山前输送带)、东南通道(济南—沧州—天津输送带)和偏东通道(燕山前输送带)均影响较大。京津冀及周边地区各城市污染程度受到整个区域的传输影响,全年平均“贡献”约为20%—30%,重污染期间的“贡献”还会再提升约15%—20%。

  

对北京市而言,在重污染期间区域传输“贡献”最高可达60%—70%,其中西南通道、东南通道和偏东通道都有较大影响。西南通道的定量分析显示,在典型污染过程的起始阶段,向北京的输送通量最高可达500—800微克/平方米·秒,污染形成阶段的输送通量在100—200微克/平方米·秒左右。

  

中国科学院大气物理研究所研究员王自发认为,输送通量是表示污染物输送强度的物理量,数值越大,代表输送强度越大。“根据定量分析结果,按照近地面大气混合层500米高计算,在污染过程起始阶段,周边地区每小时每公里最高向北京输送0.9吨—1.5吨PM2.5,影响非常明显。”

  

有人认为,北京的蓝天受到了周边地区的拖累。但北京跟踪研究工作组专家、清华大学教授王书肖并不这样认为。她说,如果因此将北京空气污染完全归咎于周边地区,那可就错了。

  

专家表示,大气污染是区域性问题,京津冀及周边地区在同一空气流场内,各城市的污染物相互影响,北京既受其它城市影响,也影响其它城市,空气质量一荣俱荣、一损俱损,谁都难以独善其身。

  

区域内空气质量相对较好的地方,对区域传输“贡献”会小一些,这是大家的普遍印象。但专家们对各城市细致的“体检”,推翻了这样的误解。

  

“天津市去年PM2.5年均浓度为52微克/立方米,其中一个原因是得益于相对较好的扩散条件。”中国环境科学研究院研究员孟凡说,天津污染物排放总量很大,但一次PM2.5直接排放并不是很高,只有唐山市的1/3,对本地造成的影响比较小。不过,天津的二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物排放较高,排名“2+26”城市前列。这些PM2.5前体物转化成硫酸盐、硝酸盐和颗粒物有机组分需要一定时间,输送过程中伴随着转化,对区域污染影响较大。空气质量模型模拟计算表明,天津的污染物对区域传输的“贡献”在“2+26”城市中排名靠前。攻关研究显示,区域排放总量位居前列的5个城市,河北占了3个。西南通道也就是冀中南太行山沿线方向,包括河北石家庄、保定、邢台、邯郸等城市,工业产业结构偏重、能源结构偏煤、运输结构偏公路等问题突出,污染物排放总量较高,远超环境容量。东部的唐山市,工业污染特征也十分突出。

  

“河北空气质量相对较差,只有大幅削减污染物排放,才能提升本地空气质量,促进京津冀及周边地区空气质量持续改善。”河北省生态环境厅厅长高建民说。生态环境部大气环境管理司司长刘炳江强调:“区域大气污染治理过程中,各个城市首先要‘自扫门前雪’,把本地排放降下来。”


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