城市机动车排放对PM2.5贡献究竟几何?
中科院大气物理研究所研究员张仁健最近一篇研究论文称汽车尾气对北京PM2.5的贡献不足4%,引起社会热议。
交通排放对PM2.5的贡献到底有多少?造成雾霾的最大元凶究竟是尾气还是燃煤?科学家们对此意见也存在分歧。来自中科院“大气灰霾追因与控制”专项组的专家们专门对此进行了研讨,认为尽管目前尚没有一个机构能给出PM2.5源解析的确切结论,但“4%”这一数字显然被严重低估了,城市机动车排放对PM2.5的贡献不容忽视。
据介绍,关于北京市PM2.5的来源解析结果,国内相关研究单位,包括中科院大气物理研究所其他课题组,都发表过各自的研究结论,机动车的贡献一般认为在10%至50%之间,多数认为在20%至30%之间。
“结论的较大差异主要来源于PM2.5成分的时空分布多变性、采用的方法、研究者的主观因素等多方面原因。”中科院生态环境中心研究员、“大气灰霾追因与控制”专项首席科学家贺泓说。
据了解,张仁健的研究采用的是正交矩阵因子分解法(PMF),这也是目前对PM2.5源解析的主流方法。贺泓表示,专项组专家经过研讨认为这种方法通过获取外场观测数据,采用多元回归的方法进行解析,由于数据采集站点和时间段不同,会存在较大不确定性,往往不能排除有多种解。
“更为重要的是,该论文没有对PM2.5的二次组分进行来源分析。论文指出机动车对PM2.5的贡献不足4%,未包含机动车排放的气体污染物形成二次颗粒物对PM2.5的贡献。”中科院大气物理所研究员王跃思表示。
据介绍,大气细粒子PM2.5可分为一次源(直接排放)和二次源(二次生成)。一次来源是指污染源直接向大气中排放颗粒物;二次来源则是指污染源排放的气态污染物(如NOx、SO2、NH3、VOC等)在大气中经过复杂的物理化学反应产生的颗粒物,如硝酸盐、硫酸盐、铵盐、二次有机气溶胶。
“国内外研究数据表明,与一次来源相比,二次生成的组分在PM2.5中占有更大的比重,超过了一半,并且在灰霾发生时比例更高。”王跃思说。
贺泓介绍说,根据北京市环科院关于北京市大气污染源排放清单数据,氮氧化物和挥发性有机物VOCs,机动车排放所占的比重分别高达42%和32%。“其实这应该是比较保守的数字。氮氧化物和VOCs不仅能够在大气中发生光化学反应产生O3,同时产生二次硝酸盐和二次有机气溶胶,所以是PM2.5的重要来源。考虑到这一点,即使采用该论文的数据,机动车排放对PM2.5的贡献也会超过10%。”他说。
科学家们表示,对于PM2.5二次组分的形成机理和来源解析是目前研究的一个难点。“目前我们对PM2.5中二次组分的来源还无法进行直接解析,因此,对于机动车对灰霾形成的贡献存在较大的低估现象。”王跃思说。
王跃思的课题组曾于2009年至2011年对京津冀区域PM2.5化学成分分析进行了两年平均状况的研究,同样采用PMF方法的源解析结果表明,汽车及相关产业来源的贡献从10%到50%不等,平均约占30%。
“解析结果浮动很大,表明在清洁空气、轻度污染、重度污染条件下的PM2.5组成和来源差别很大。”王跃思说,“PMF分析对样品数据量有要求,分析的样品量太少,得出的结论也会有较大的偏差。结论的可靠与否取决于是否能够将不确定性控制得更小。”
王跃思表示,其课题组的研究是基于北京周边8个气溶胶化学观测站的数据,且达到92%的解析度,也就是说只有8%尚未找到来源,是不确定的。据其了解,张仁健的研究数据仅基于一个站点,且未解析的部分超过40%。
中科院前沿科学与教育局副局长陈晓峰表示,PM2.5源解析是一个十分复杂的科学问题,科学研究允许不同的声音。中科院实施“大气灰霾追因与控制”先导专项,就是为了给国家和地方政府提供更加科学准确的灰霾治理依据,目前已在国内设立了40个气溶胶化学观测站点,其中在北京及周边就设立了8个站。
“我们专项的初步研究结果显示,即使一般认为的北京市机动车贡献PM2.5的20%至30%也可能存在低估现象。”贺泓表示,专项研究中除了基于外场观测的源解析,还采用了实验室模拟等手段来进一步确定每种源的贡献,由此相互验证,结论将更加可靠。
“我们希望实现对北京地区大气中PM2.5来源进行动态源解析,这是一种新的研究方法,将更加准确可靠,我们希望在2014年底能够得出一个更加科学的结论。”王跃思说。
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