PM2.5,你的源头到底在哪里?
1月19日,雾霾再次笼罩全国多个城市,也成为各地两会上的最热话题。但雾霾到底从哪里来?仍然众说纷纭。
“现在专家解读多了,也不知道谁权威。昨晚我又看见13个院士提出一份报告,说雾霾原因还没查清楚,要求尽快开展研究。”18日的北京市人大会议上,市长王安顺说,“但我觉得,不就那么几个方面,我也不研究深层成因,你们说哪儿是污染源,我们就做哪几件事。”话中透出无奈。
细颗粒物(PM2.5)从哪儿来?公众想要一个精确答案,但目前得不到。或许不是我们无能,而是PM2.5太狡猾。
二次生成过程非线性,增加了分析难度
半个月前,一则关于“北京PM2.5中汽车尾气贡献4%”的新闻引发争议。
此新闻的背景,如一篇报道所说:“各地的PM2.5源解析已经遍地开花,特别是北京的污染源解析报告,一个研究机构的不同部门得出的结果大相径庭。”媒体质疑说,源解析不清楚的情况下采取措施,好比医生没诊断就抓药。
然而“一边砍柴,一边磨刀”也属无奈。之所以源解析版本众多却尚无定论,是因为PM2.5变化多端,溯源没法绝对准确。
PM2.5难寻来处,很大程度上因为二次生成物变化莫测。氮氧化物、二氧化硫、氨和有机挥发物,在大气中经过物理化学反应产生细颗粒物——硝酸盐、硫酸盐、铵盐和有机气溶胶。这些化合成的细颗粒比直接排放还要多。二次生成的过程是非线性的,增加了分析难度。
比如引起争议的“4%”说中,就有超过20%比重的二次气溶胶未能归因。除此以外,这篇论文还被指出有40%的数据未得到解析;而中科院另一项规模更大、时间更长的研究,也有近10%的部分未找到来源。
北京大学环境科学与工程学院教授张远航说:“源解析方法有三种:污染清单、受众模型、空气质量模型,各有优缺点。”
中国细颗粒物源解析最常用的手段,是受体模型。它不管颗粒物是怎么生成、迁徙的,只分析环境样品和污染源样品,从有指示作用的化学物下手,得出判断。但张远航认为,如果各种源具有相似性,那么源的种类就不好确定,最后的结果就不一定可靠。
而且,污染源的信息,比如有多少汽车、多少工厂、它们活动水平如何,也并非确数。挥发性有机物排放源包括大小上百种,更难以确定。
关注排放活动的污染清单法,还有考虑气象条件的空气质量模型,也都有其不确定性。就像天气预报一样,PM2.5源解析往往包含研究者出自经验的判断。
“三种方法连用起来,可能会提供比较可靠和比较客观、更加切合实际的一些结果。”张远航说,“所以现在有一个趋势,特别在城市污染防治、区域污染防治当中联合三种办法,汲取各自优点,克服各自缺点。”
不能简单解析某个地方PM2.5成因
“我反对简单说某个地方PM2.5成因就是这个20%、那个30%。”中国环境科学研究院副院长柴发合说,“实际上不同污染的阶段,不同污染水平、不同季节,PM2.5的贡献来源是完全不一样的。”柴发合举例说,在北京,引起集中关注的重污染不到10天,PM2.5的来源就跟平时不一样。
而且,由于排放源结构和地形差别,适用于一个城市的分析方法,不一定适合另一个城市。
我国科学家对PM2.5的源解析从1990年代开始。可公开查阅的论文中,就有北京和上海1999年的PM2.5解析报告,之后十几年全国大城市陆续展开研究。但这些研究只针对一时一地,取样数量不大。更准确的估测,需要长期的海量数据,而PM2.5的常规监测2012年才开始。
清华大学环境学院教授贺克斌认为,尽管我们做了很多事情,但仍然有很多科学问题没有突破。比如复合污染物快速生成的现象,如去年12月初和今年1月,很短时间内产生那么多的污染物,用目前国际上最先进的理论折合模型,要重现做不到,差很多。
贺克斌介绍说,即使是多年前发生的伦敦烟雾事件和洛杉矶烟雾事件,如今仍没有完全认识,还需研究积累,添砖加瓦。
不久前,环保部监测司副司长朱建平也对媒体表示:“对于研究机构来讲,源解析只是一个论文或课题,但对于环保主管部门,需要依此进行治理,这就需要一个比较符合实际情况的源解析数据。”
这也就是为何源解析“标准答案”迟迟未能敲定的原因。不过按照环保规划,今年6月底前,最早参与研究的京津冀地区将得到污染源解析的初步结果。年底,京津冀、长三角、珠三角都要完成PM2.5源解析的初步工作,向公众公布。
“城”要一座一座攻
在PM2.5溯源研究中,科学家用了不少高新技术。像移动文件柜一样的质谱仪,能给出颗粒物组分的实时数据;还有激光雷达,接受和分析激光在空气中的反射波,以判断细颗粒物的成分。
雾霾预报专家、中科院大气物理所研究员王自发介绍说,他们引入了测碳、氮、硫、磷稳定同位素的技术,有助于确定颗粒物的来源。“比如淮北煤、天津煤,或者大同煤,碳同位素比例是不一样的。各油田的同位素比例也不一样。这样就可以提供更多证据。这个技术国外也刚开始尝试,我们有些部分比国外还快。”
“现在面临很多现象,大家在不同的角度做工作。”柴发合说,“可能我们老想追求一个研究和一段时间的工作,就把一个事情全说清楚。我觉得,在这个事情上应该大家共同努力,每个人都添砖加瓦。我们基本框架和大体的方向还是清晰的。”
张远航说:“关于PM2.5成因和来源,大的判断是有的,对制定战略和决策、政策,能够提供充分支持。但是具体到某个地方,去问它是多少,得看是不是开展了比较系统的工作。”
“我们还是要老老实实地针对一个区域、一个城市,真正搞清楚问题在哪里,解决方案怎么定最好。”柴发合认为,“一个一个城市攻、一个一个区域攻,最后才能把全国的问题都解决了。这里既有共性问题,科学家可以提供建议;也有每个地方的差异性问题,要靠每个地方结合科技手段好好做,不做肯定不行。”
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