PM2.5,你的源頭到底在哪里?
1月19日,霧霾再次籠罩全國多個城市,也成為各地兩會上的最熱話題。但霧霾到底從哪里來?仍然眾說紛紜。
“現在專家解讀多了,也不知道誰權威。昨晚我又看見13個院士提出一份報告,說霧霾原因還沒查清楚,要求盡快開展研究。”18日的北京市人大會議上,市長王安順說,“但我覺得,不就那么幾個方面,我也不研究深層成因,你們說哪兒是污染源,我們就做哪幾件事。”話中透出無奈。
細顆粒物(PM2.5)從哪兒來?公眾想要一個精確答案,但目前得不到。或許不是我們無能,而是PM2.5太狡猾。
二次生成過程非線性,增加了分析難度
半個月前,一則關于“北京PM2.5中汽車尾氣貢獻4%”的新聞引發爭議。
此新聞的背景,如一篇報道所說:“各地的PM2.5源解析已經遍地開花,特別是北京的污染源解析報告,一個研究機構的不同部門得出的結果大相徑庭。”媒體質疑說,源解析不清楚的情況下采取措施,好比醫生沒診斷就抓藥。
然而“一邊砍柴,一邊磨刀”也屬無奈。之所以源解析版本眾多卻尚無定論,是因為PM2.5變化多端,溯源沒法絕對準確。
PM2.5難尋來處,很大程度上因為二次生成物變化莫測。氮氧化物、二氧化硫、氨和有機揮發物,在大氣中經過物理化學反應產生細顆粒物——硝酸鹽、硫酸鹽、銨鹽和有機氣溶膠。這些化合成的細顆粒比直接排放還要多。二次生成的過程是非線性的,增加了分析難度。
比如引起爭議的“4%”說中,就有超過20%比重的二次氣溶膠未能歸因。除此以外,這篇論文還被指出有40%的數據未得到解析;而中科院另一項規模更大、時間更長的研究,也有近10%的部分未找到來源。
北京大學環境科學與工程學院教授張遠航說:“源解析方法有三種:污染清單、受眾模型、空氣質量模型,各有優缺點。”
中國細顆粒物源解析最常用的手段,是受體模型。它不管顆粒物是怎么生成、遷徙的,只分析環境樣品和污染源樣品,從有指示作用的化學物下手,得出判斷。但張遠航認為,如果各種源具有相似性,那么源的種類就不好確定,最后的結果就不一定可靠。
而且,污染源的信息,比如有多少汽車、多少工廠、它們活動水平如何,也并非確數。揮發性有機物排放源包括大小上百種,更難以確定。
關注排放活動的污染清單法,還有考慮氣象條件的空氣質量模型,也都有其不確定性。就像天氣預報一樣,PM2.5源解析往往包含研究者出自經驗的判斷。
“三種方法連用起來,可能會提供比較可靠和比較客觀、更加切合實際的一些結果。”張遠航說,“所以現在有一個趨勢,特別在城市污染防治、區域污染防治當中聯合三種辦法,汲取各自優點,克服各自缺點。”
不能簡單解析某個地方PM2.5成因
“我反對簡單說某個地方PM2.5成因就是這個20%、那個30%。”中國環境科學研究院副院長柴發合說,“實際上不同污染的階段,不同污染水平、不同季節,PM2.5的貢獻來源是完全不一樣的。”柴發合舉例說,在北京,引起集中關注的重污染不到10天,PM2.5的來源就跟平時不一樣。
而且,由于排放源結構和地形差別,適用于一個城市的分析方法,不一定適合另一個城市。
我國科學家對PM2.5的源解析從1990年代開始。可公開查閱的論文中,就有北京和上海1999年的PM2.5解析報告,之后十幾年全國大城市陸續展開研究。但這些研究只針對一時一地,取樣數量不大。更準確的估測,需要長期的海量數據,而PM2.5的常規監測2012年才開始。
清華大學環境學院教授賀克斌認為,盡管我們做了很多事情,但仍然有很多科學問題沒有突破。比如復合污染物快速生成的現象,如去年12月初和今年1月,很短時間內產生那么多的污染物,用目前國際上最先進的理論折合模型,要重現做不到,差很多。
賀克斌介紹說,即使是多年前發生的倫敦煙霧事件和洛杉磯煙霧事件,如今仍沒有完全認識,還需研究積累,添磚加瓦。
不久前,環保部監測司副司長朱建平也對媒體表示:“對于研究機構來講,源解析只是一個論文或課題,但對于環保主管部門,需要依此進行治理,這就需要一個比較符合實際情況的源解析數據。”
這也就是為何源解析“標準答案”遲遲未能敲定的原因。不過按照環保規劃,今年6月底前,最早參與研究的京津冀地區將得到污染源解析的初步結果。年底,京津冀、長三角、珠三角都要完成PM2.5源解析的初步工作,向公眾公布。
“城”要一座一座攻
在PM2.5溯源研究中,科學家用了不少高新技術。像移動文件柜一樣的質譜儀,能給出顆粒物組分的實時數據;還有激光雷達,接受和分析激光在空氣中的反射波,以判斷細顆粒物的成分。
霧霾預報專家、中科院大氣物理所研究員王自發介紹說,他們引入了測碳、氮、硫、磷穩定同位素的技術,有助于確定顆粒物的來源。“比如淮北煤、天津煤,或者大同煤,碳同位素比例是不一樣的。各油田的同位素比例也不一樣。這樣就可以提供更多證據。這個技術國外也剛開始嘗試,我們有些部分比國外還快。”
“現在面臨很多現象,大家在不同的角度做工作。”柴發合說,“可能我們老想追求一個研究和一段時間的工作,就把一個事情全說清楚。我覺得,在這個事情上應該大家共同努力,每個人都添磚加瓦。我們基本框架和大體的方向還是清晰的。”
張遠航說:“關于PM2.5成因和來源,大的判斷是有的,對制定戰略和決策、政策,能夠提供充分支持。但是具體到某個地方,去問它是多少,得看是不是開展了比較系統的工作。”
“我們還是要老老實實地針對一個區域、一個城市,真正搞清楚問題在哪里,解決方案怎么定最好。”柴發合認為,“一個一個城市攻、一個一個區域攻,最后才能把全國的問題都解決了。這里既有共性問題,科學家可以提供建議;也有每個地方的差異性問題,要靠每個地方結合科技手段好好做,不做肯定不行。”
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