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近來,北京、上海等大城市的人們,常會收聽或收看到一種新型的預報,即所謂的“空氣質量預報”。它預報的不是天氣情況,而是空氣質量,包括污染情況或嚴重程度等。很多人已經開始利用它來安排自己的生活,為健康保駕護航。空氣質量預報到底是怎么回事?對我們的日常生活有什么現實意義?
“空氣質量預報”是依據空氣中總懸浮顆粒物(TSP)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)的監測結果,分別計算其空氣污染指數,即API值,同時依據常年空氣質量趨勢,以及氣象條件、工業污染排放或交通污染源,進行空氣質量預報。TSP、SO2、NOx等三種指標,分別代表空氣中的顆粒物、工業燃煤及汽車尾氣產生的污染物及有害氣體的多少。根據報告空氣污染指數高低,我們可以確定污染的主要類型,合理地安排日常生活。 z空氣中總懸浮顆粒物主要是揚塵及飛揚的顆粒物,它的來源比較復雜。和人體健康關系較大的是,顆粒物的表面會吸附大量的化學物質和致病菌,它們能隨呼吸進入人體內。致病菌進入人體后,可導致感染而引發疾病,所吸附的化學物質多具有致突變性和致癌性,可導致腫瘤的發生。城市中此類污染加劇時,我們外出要戴上口罩,以避免吸入大量顆粒物;晾曬衣物要避免落塵,防止二次污染。
如果氮氧化物的API值高,說明空氣污染以汽車尾氣為主,污染嚴重時可發生光化學煙霧事件。汽車尾氣中的NOx等,在大氣紫外線的照射下,會產生具有刺激作用的臭氧、甲醛等光化學煙霧,刺激眼睛及上呼吸道粘膜,出現眼睛紅腫、喉炎等。上海的部分交通主干線附近,已經檢測出光化學煙霧的成分,應引起我們足夠的重視。因此,如果預報說污染以NOx為主,外出時要避免交通主干線,以遠離汽車尾氣;當紫外線或日照強烈時更應注意自我保護。
這條霧霾預報讓黃h,一名24歲的廣告策劃,郁悶不已。她早早購買了兩張打折機票,原本打算從北京轉機杭州,然后飛往柬埔寨,輕松地度過一個元旦假期。飛機到達杭州的時間是下午3點,下一班前往柬埔寨的飛機的起飛時間是晚上9點。由于國際航班需要提前2個小時安檢,黃h只有4個小時的時間用于中轉。 01/02 霧霾在北京等地已被列入常規性氣象災害,政府也相應增加了霧霾預測這項常規服務。 03 2015年12月以來,北京飛機因為霧霾導致的平均延誤時間為6個小時。 04 2015年中國網球公開賽期間運用了IBM的技術,它能提前72小時逐時預報霧霾。
黃h查詢了12月以來,北京飛機因為霧霾導致的平均延誤時間―6個小時,比她擁有的轉機時間要長2個小時。如果到達杭州的飛機因為霧霾延誤,她將無法趕上飛往柬埔寨的飛機,整個元旦旅行也將無法成行。保險起見,她只好放棄乘坐飛機,購買了從北京到杭州的高鐵車票。
當黃h順利乘坐高鐵到達杭州時,她發現了一件更讓自己郁悶的事情:元旦當天,北京的PM2.5平均值只處于200左右,屬于輕度-中度污染。她購買的航班并沒有因霧霾而延誤,準點到達杭州機場。但打折機票無法退票,黃h因此損失了400元,她認為,這是霧霾預報不準造成的損失。
中國近年來受到空氣質量問題的困擾。霧霾已被列入常規性氣象災害,包括北京在內的很多霧霾多發地區,政府都增加了一項常規服務內容―在霧霾到來之前,提前向市民發出警告,并作出相應的市政部署調整以減輕霧霾。
但霧霾預測經常遇到不夠精準的問題,讓地方政府的防霾決策變得有些尷尬。所有的北京市民在2015年12月這一個月就經歷了兩次最高級別的污染警報―霧霾紅色預警。全市中小學停課,機動車限號行駛。黃h發現,這兩次紅色預警期間,空氣的PM2.5值均在300至400左右。而在這之前的一次橙色預警中,北京市內曾出現PM2.5值超過500的極端情況。另一個讓黃h感到麻煩的事情是,北京市政府只在網站上24小時空氣質量預報,她無法知道“紅色預警”何時可能結束。
“中國目前的霧霾預測技術還是不夠成熟。想要準確地預測霧霾,需要知道污染物排放的原清單,還需要天氣預測。此外,不同污染源的排放物在不同天氣條件下產生的二次物也不一樣。這是一個非常復雜的模型組合。”中國科學院氣象學博士后李汀告訴《第一財經周刊》。
中國的氣象機構在預測霧霾時,普遍使用的是美國研究成熟的WRF-Chem預測模型。2000年,奧克拉荷馬大學的風暴分析預報中心聯合美國大氣研究中心、美國環境預報中心,共同開發出了新一代中尺度氣象模式WRF(Weather Research and Forecast),為WRF-Chem模式提供氣象支持。WRF-Chem中的Chem化學模塊則由美國太平洋西北國家實驗室、美國國家海洋及大氣管理局共同開發完成。這個模型能夠為多種氣候條件提供不同的參數化方案,比如大氣輻射、積云降水等,從而獲得最佳的動力模擬效果。
雖然歐美的預測模型已投入了十幾年時間研發,堪稱成熟,但拿到中國來應用還是遇到了問題。
“美國和歐洲的情況跟中國差別太大了。美國PM2.5指數超過100就不得了,中國好幾百也是常事。氣象條件、污染源都有根本性的差別。”IBM研究院研究員邵金燕《第一財經周刊》說。
中國政府似乎已認識到了這一問題,現在正在尋找更多辦法建立更準確的預測模型。
IBM公司在2014年7月推出了“綠色地平線”計劃,集合了IBM全球12家研究院的技術資源。2015年,IBM公司和北京市環保局成立了“聯合創新實驗室”,用IBM的認知計算和大數據分析能力,試圖為北京市的城市空氣質量決策提供更可靠的支持。邵金燕就是“聯合創新實驗室”的研究成員之一。
計算能力是影響霧霾模型預測準確性的關鍵因素。不管是美國研發的WRF-Chem模型,還是中國本土研發的其他預測模型,都有各自適合使用的時間和空間條件。有些模型在夏天的準確性更高,這個時節氣流變化平穩,不會出現今天PM2.5值還是幾百,明天就降到幾十的情況。有些模型則適合應對秋冬交替季節,擅長捕捉從高污染到低污染的過程。如果能夠在不同的天氣狀況下,準確地選擇最適合的預測模型,就能夠獲得更精準的預測結果。
但電腦的計算能力不足,是無法勝任實時篩選出最佳模型的任務的。于是,IBM公司又加入了它的超級計算機。IBM使用機器學習和數據挖掘技術,將上百種成熟算法組合優化,超級計算機根據不同城市、不同地區的天氣情況,自動調整參數,選擇不同時空條件下性能最優的模型。基于IBM技術,能夠實現提前72小時逐時的、分辨率達1平方公里的高精度污染預報。
中國網球公開賽在應對霧霾時,就運用了這一預測方式。2015年中國網球公開賽在10月9日舉行,正好趕上北京霧霾高發期。IBM把污染監測站點、氣象站點、氣象衛星、污染源的數據匯聚起來,通過數據同化技術相互匹配矯正,得到了較完善的數據集。它用超級計算機構建了一個超級類腦模型,融合各類預測模型的優缺點,形成綜合性能最優的組合模型。 >> 天河一號,中國自己的超級計算機也參與到了霧霾預測中。如果項目成功,中國在2017年將實現提前5到7天預報霧霾,并準確定位霧霾發生的原因。
參考IBM的這一預測,中網組委會提前得知比賽期間霧霾變化的時間與幅度,隨之安排了與霧霾污染對應的防治舉措。包括在夜間增加賽場及周邊的空氣濕度,改善白天的空氣質量;在霧霾嚴重的時刻,開啟賽場內多個空氣凈化設備;提前調整工作人員及志愿者的工作時間等。
使用超級計算能力預測霧霾的公司不只IBM一家。微軟在2014年就在中國研究實驗室里開發了自己的空氣質量預測技術。中國環保部、福建省環保局和成都市環保局都先后成為微軟的簽約客戶。微軟還開發了一個名為Urban Air的網站和手機應用,用大數據技術為用戶預測未來48小時的空氣質量狀況。
中國自己的超級計算機也參與到了霧霾預測中。中國國家超算中心聯合國家級氣象專家組成了研究團隊,在中國首臺千萬億次超級計算機“天河一號”上搭建了霧霾監測與數值預報模式系統。
超算中心的研發團隊用一個月的時間,將現有的空氣質量智能管理平臺和實時污染源排放監測系統遷移到了“天河一號”平臺上,之后將花約3年的時間,積累和細化污染源數據,從全國到區域再到城市,最終預測出霧霾的相關數據結果,授權給氣象及環保部門。
一、霧霾的科學認識
霧霾究竟怎樣形成的,和哪些因素有關,必須進行科學監測。其實每個國家每個地區甚至同一地點不同時段的霧霾構成都有明顯差異。2011年英國構成霧霾的空氣污染物主要為大氣顆粒物PM10(微粒)和PM2.5(超細微粒)、二氧化氮、臭氧。歐盟大陸地區空氣污染物主要是SO2、NH3、VOC、CO、NOX,黑碳、有機碳、PM2.5和CH4。
隨著我國城市空氣質量惡化、霧霾濃度持續提高,有研究者基于中國氣象局的31座氣象觀測站對1980-2005年中國31個首都城市霧霾趨勢進行描述,發現霧霾嚴重的城市主要是人口密集城市,譬如重慶、北京、沈陽,而霧霾較少的城市主要是拉薩、昆明和昆明。25年內有12個城市霧霾程度顯著降低,而13個城市霧霾程度顯著提高,提高的城市主要是聚集于東部、西南部[1]。美國學者對2001-2010年我國各省可吸入顆粒物濃度進行研究,除海南、黑龍江和自治區外,全國各省、自治區及直轄市的PM2.5年均濃度都高于世界衛生組織。其中,山東、河南最高。2010年,河北省按人口加權的PM2.5年均濃度指標,僅次于山東、河南、江蘇和四川,居全國第5位。北京、河北、山東等地的空氣質量監測數據表明空氣污染確已達到“危險”水平。
研究員劉翠發現西安市自2008年以來PM10、PM2.5持續上升,而PM2.5約有55%來自于燃煤、機動車、工業使用燃燒過程,28%來源于揚塵,17%來源于溶劑使用及其他。再譬如王庚辰領銜的研究:北京市大氣污染物來源,汽車尾氣約占總污染物的20%,工業排放污染物約占17%,工地施工揚塵排放污染近20%。除了自身排放,外來污染物約占20%。周濤、汝小龍等發現北京PM10峰值經常出現在春季;一天之中,PM2.5濃度較大時段是早晨7點到8點和下午18點到20點,該時段均為上下班高峰期,移動排放源和人類活動已成為北京污染重要源頭[2]。
氣候變化與霧霾也是科學研究的重要焦點。國外學者運用模型分析發現臭氧和污染地區氣溫有正相關關系。空氣污染物可通過輻射力對天氣產生影響[3]。部分空氣顆粒有冷卻效應,影響溫室氣體所帶來的升溫效應。其他種類的空氣顆粒物,如炭黑或柴油車炭煙,則強烈升溫,由此合理協調氣候變化和空氣污染可實現雙重效益。研究人員還利用氣候模型來估計1850年(工業革命前)和2000年的世界各地空氣污染狀況,通過集中關注這兩個年份可大致確定有多少空氣污染是人為原因造成的。既然氣候變化對空氣質量產生實質性影響,那么空氣質量管理首先需要適應[4],而適應主要建立在空氣污染參數上的空氣質量預報。這種預報就包括了既定地點污染狀況的空氣污染物指標,包括可吸入懸浮顆粒物、二氧化硫、二氧化氮以及懸浮顆粒物等等[5]。
二、霧霾對經濟社會的負面影響評估
對霧霾最直觀的的感受便是“看不見藍天”,而這種看不見藍天必然對經濟社會發展產生負面影響,表現在三方面:一是影響通行安全,較低的地面能見度必然引發較多的交通事故;二是導致氣象變異,區域氣候反常;三是對動植物尤其人體健康造成危害。
霧霾和PM2.5的健康和經濟效應國外已有大量研究。歐洲曾有60名研究人員在歐洲25座城市(居民總計3900萬)深入調研,得出結論:這25個城市,微粒污染超出限值可造成平均每年1.9萬人喪生,降低細懸浮顆粒的排放量能夠延長人群平均壽命。如果PM2.5年平均水平每立方米10微克以內,30歲以上人群平均壽命就能增加22個月。可是,從東歐到南歐,如布加勒斯特、雅典和巴塞羅那,微粒污染程度都遠超該值。
美國城市對空氣污染和死亡率的相關性開展了大量研究。譬如對1973-1988年的空氣污染、死亡率和呼吸道入院率進行回歸分析,發現空氣粒子、二氧化硫和所有的空氣污染物與疾病多發有密切關系。世界衛生組織(WHO)2005年在《空氣質量準則》明確指出:“當一地PM2.5年均濃度達每立方米35微克時,人的死亡風險就會比每立方米10微克時增加15%。”如果PM2.5濃度每增加10ug/m3,全死因死亡率、心臟疾病死亡率和癌癥死亡率分別升高4%、6%和8%。聯合國環境規劃署(UNEP)認為,全球每年約有10億人暴露在室外空氣污染,城市空氣污染大約消耗了發展中國家5%的GDP和發達國家約2%的GDP。基于流行病學研究,譬如肺疾病、缺血心臟疾病以及日益增加的死亡率,美國環境署確立的標準為15ug/m3,和24小時平均為65ug/m3。
實際上PM2.5毒性學和急性流行病學研究已取得顯著進展[6]。北卡羅來納大學環境科學一項新的研究表明,全世界每年有超過210萬人的死因可能與空氣污染與細顆粒物有關。這種微小的顆粒物可以深入肺里,使人因心臟病和肺部疾病死亡;與此同時,顆粒濃度增大也是人類活動造成的后果。這項研究還發現,每年有47萬人的死亡與人類制造的臭氧有關。
2011年英國的空氣污染合規性評價認為空氣污染物造成肺部及心血管疾病的增加。據估計,僅PM2.5造成的影響就相當于每年29000起死亡病例,或相當于人口平均壽命減少6個月。每年因此造成的經濟開銷在160億英鎊左右(90-190億英鎊不等)。
除了國外或者全球的健康影響研究,國內健康影響評估也逐步展開。中國疾控中心在全國PM2.5污染最嚴重的10個城市開展健康評價研究,收集包括環保、氣象在內的相關資料數據,對室內PM2.5污染研究、人群PM2.5暴露水平展開研究。北京大學公共衛生學院對北京、上海、廣州、西安四個城市PM2.5的健康危害和經濟損失進行了分析。發現2010年北京、上海、廣州、西安因PM2.5污染分別造成死亡人數為2349、2980、1715、726人,共計7770人,經濟損失分別為18.6、23.7、13.6、5.8億元,共計61.7億元。若四城市PM2.5繼續攀升,無論死亡人數還是經濟損失都會持續上升。報告也認為PM2.5治理如能達到國家二級標準甚至更高世界衛生組織標準,那么則會減少過早死亡并實現相關經濟收益。2011年北京大學環境與經濟所對制定和實施PM2.5標準的效益進行分析,通過數據處理和分析,估算PM2.5標準設計的不同情景下京津冀各城市不同健康終端的健康效應變化量,發現北京PM2.5濃度降低帶來的健康效應都遠遠大于京津冀其他城市,其次是天津和石家莊,而承德、張家口最小。同時從所能實現的各城市潛在的健康經濟效益看,北京所能實現的健康經濟效益是最大的,且遠遠大于其他城市;天津與石家莊次之;而承德和張家口為最小。據估算不同情境下所能實現的健康經濟效益依次為1259億元、1729億元、2041億元、2335億元、2477億元,分別占到京津冀區域總GDP的3.41%—6.71%,由此可見降低和控制PM2.5能帶來相當可觀的健康效益。白韞雯、楊富強等研究員提出中國空氣污染每年造成的經濟損失,僅疾病就相當于國內GDP的1.2%。京津冀地區空氣污染損失估計為1259億元,占該地區GDP的3.41%。中國著名的公共衛生專家鐘南山指出,PM2.5每立方米增加10個微克,呼吸系統疾病住院率可以增加到3.1%。要是灰霾從25微克增加到200微克,日均病死率可以增加到11%,此外PM2.5對健康的損害不僅局限于呼吸系統,對心血管、腦血管、神經系統也都有影響。盡管PM2.5短期內不會直接導致人的死亡,但對國民素質的長期影響比非典嚴重得多。專家胡名威對霧霾進行經濟學分析,發現每年因空氣污染造成的經濟損失約為GDP總量的1.2%,譬如城市交通、航班延誤以及健康效應。當然隨著公眾對空氣質量和身體健康重視程度的提高,空氣質量質檢監測設備和環保產業開始興起,對經濟產生部分拉動作用。霧霾也對莊稼產出有著重要影響,這種影響如何評估和精細貨幣化值得探討。
除了健康效應,霧霾還有能見度效益。能見度就是視覺范圍,視覺范圍影響交通延誤和交通事故的變化、景觀公園等旅游人數變化、舒適性等效益,對這些效益進行經濟價值的估算便是能見度改善的效益評估。目前中國幾個主要大城市能見度正從1973年到2007年呈現下降趨勢。北京大學對環境與經濟所研究發現京津冀區域能見度與PM2.5濃度與氣候條件都相關,但這種相關并不是簡單線性關系,不同季節相關性程度有所不同。霧霾污染物中,PM2.5是影響能見度的最大的細顆粒物,而PM2.5中又以硫酸鹽和有機物對光的散射對能見度影響的貢獻最為突出。經評估發現能見度改善效益至少能達到約15.6-18.5億元,僅僅交通方面的航空延誤減少帶來的效益可達到2.7-5.6億元[7]。
三、國外城市應對霧霾的經驗和措施
通過綜述,不難發現國外城市曾有過嚴重霧霾,而現在這些城市污染指數已總體達到世界衛生組織所規定數值,那么他們是如何做到的呢?這里僅就洛杉磯、倫敦、墨西哥城、巴黎等城市的一些突出案例作出說明。
加州洛杉磯曾經發生過光化學煙霧事件,應對措施最突出的特征是嚴厲。《清潔大氣法》是美國全國性的空氣管理法規,除州內空氣質量控制區外,聯邦環保局局長還有權劃定州際空氣質量控制區。地方性規定比全國空氣質量標準和污染控制政策要嚴格的多,并根據污染數據采取分級警報措施。州際空氣質量控制區的污染問題由有關州政府聯合組建的州級政府聯合組建的州級空氣污染控制機關管理。1990年前的《清潔大氣法》只要求新污染源領取許可證;1990年的修正案要求各州在1991年后必須按照聯邦環保局有關許可證條例的規定制定和實施包括所有空氣污染源的許可證規劃。為了滿足許可證規定的要求,污染源必須安裝排放控制裝置和監測排放的系統。1989年實施激進“空氣質量管理計劃”,該計劃分為三個層次:依賴現有技術;依賴突破性的新技術;依賴尚未完全開發出來但被認為能夠開發出來的新技術。控制交通尾氣排放方面,要求40%的小汽車、70%的載重汽車和所有的柴油公共汽車到1998年改用清潔燃料如甲醇。控制汽車污染方面,1984年當局采用車輛檢測的辦法,屢次檢驗不合格汽車被送往集中檢驗站對其進行最高標準的檢驗并推出配方汽油。對工業和企業的排放控制是發放經營許可證的方式進行。為了一定的靈活性并引入市場激勵機制,洛杉磯地區于1994年對1000個污染大戶實行排放交易制度。
倫敦作為霧都,也發生過數起光化學煙霧事件,其應對措施是設置“空氣質量管理區”。1956年,英國政府首次頒布《清潔空氣法案》,在城區設立無煙區,禁止使用產生煙霧的燃料;發電廠和重工業等煤煙污染大戶遷往郊區。1968年又頒布一項清潔空氣法案,要求工業企業建造高大煙囪,加強疏散大氣污染物。20世紀80年代開始,汽車取代燃煤,成為倫敦大氣的主要污染源。針對此,倫敦大部分市鎮通過詳細檢測,確定各自空氣重污染地域,在這些地方建立“空氣質量管理區”,對這些區域有的放矢地實行更嚴格污染治理措施,特別是對主干道采取交通限流,對重點車輛進行限行,禁止排放不符合標準的車輛上路等措施見效明顯,減少了重污染區的機動車尾氣污染。
墨西哥城是世界上是特大的城市之一,其主要政策是煙霧警報。該警報分為三級,每一級都伴隨著相應措施:譬如警報為一級時工作排放減少30%-40%;政府用車減少50%,暫停街道修車,要求人們不要駕駛小汽車;二級警報時就要工廠排放量減少50-70%,要求關閉學校。禁止汽車上路從每周一天延長每周兩天,以期將用車輛減少40%。三級警報時,工廠全部關閉,許多活動被迫減少。所有私人汽車必須出示五種彩色許可證中的一種,每一種顏色代表一星期中的某一天該車不能上路,違者被罰款600美元,汽車也可能被沒收。要求新車安裝催化轉換裝置,將出租車最大年齡限制為10年,政府提供資助更新出租車。采取措施,試圖將冬季政府用車減少30%。
巴黎市也有過嚴重空氣污染,至今未得到根本有效改觀,其制定了行之有效的管理措施和經濟手段:限制機動車的數量,尤其是控制出租車數量;規定當空氣質量為二級時,汽車根據牌照的單雙號交替行駛,而當空氣質量達到三級時,凡可能造成污染的都嚴禁上街;鼓勵人們乘坐公共交通工具,空氣質量凡在二級以上時,所有公共汽車和地鐵票價都降低。此外,巴黎還采取一系列交通工程措施,如:開辟了自行車車道;開展“無車日”活動、拓展地鐵和增開公共汽車線路,完善巴黎公交覆蓋網,并擬恢復有軌電車。
德國城市在治理空氣質量上有短期和長期兩種措施。
短期措施有五種。第一,對某類車輛實施禁行,或者在污染嚴重區域禁止所有車輛行駛;第二,限制或關停大型鍋爐和工業設備、禁止重型貨車通行;三、限速;四、通過補貼或宣傳項目,鼓勵乘坐公共交通以及騎車出行;五、通過合理的交通指示燈變化、設置機動車專用道等更好地管理交通。
長期措施有五種。第一,設定機動車排放標準;小汽車、輕型或重型卡車、大巴車、摩托車等各類車輛都須滿足設定排放上限。機動車需安裝微粒過濾器等尾氣清潔裝置;第二,嚴格大型鍋爐和工業設施排放標準;第三,設定小型鍋爐設備排放標準;第四,設定機械設備排放標準;同時設立“環保區域”,德國超過40個城市設立了“環保區域”,只允許符合排放標準的車輛駛入。
圣保羅市治理空氣污染的特色是使用清潔燃料。圣保羅市目前工業污染物很少,污染來源主要為陸上交通以及燃煤和揚塵。圣保羅市采取多項措施推廣清潔燃料,圣保羅地區49%的輕型機動車使用乙醇作為燃料,另有部分輕型機動車使用MEG混合燃料(含33%甲醇,60%乙醇和7%的汽油)。事實證明,無論哪種替代燃料都可大大減少污染物的排放。另外,巴西汽油中的含鉛量也在逐年降低。
法國空氣質量監測協會負責監測空氣中污染物濃度,并向公眾提供空氣質量信息。法國環境與能源管理局每天會在網站上當日與次日空氣質量指數圖,并就如何改善空氣質量提供建議。當污染物指數超標時,地方政府會立即采取應急措施,向公眾提供衛生建議。
美國民眾通過環保署網站隨時了解當地的空氣質量。美國環保署和其他機構合作設立了“空氣質量指數”,向公眾提供有關地方空氣質量以及空氣污染水平是否達到威脅公眾健康的及時、易懂信息。
此外,國外許多大城市,像日本的東京市、美國的洛杉磯市和紐約市等還積極開展針對空氣污染的適應。他們在20世紀60年代末和70年代初開展各種天氣形勢和氣象條件對空氣污染狀況影響的研究,在此基礎上開展空氣污染預報的試驗,定量空氣污染濃度預報。預報分為周報、日報,煙霧警報和空氣質量管理體系。這些措施都有效加強了城市治理力度。
參考文獻:
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進入2011年10月后,那些原本懷著度過“一年中最美季節”的北京市民卻大失所望:連綿不斷的陰霾天氣加上頻繁入侵的西伯利亞冷空氣,讓人感覺陰冷而又呼吸艱難。一年中最美好的季節,竟然意外的演變成了一年中“最糟糕”的時間。
與此同時,一場和空氣污染有關的話題在坊間迅速蔓延。事情的起源來自一臺設在北京市朝陽區東三環美國大使館內的空氣質量監測儀,這臺原本只是用來給美國大使館內部人員提供實時空氣質量指數的機器,頻頻發出的的“重度污染”警報被不少熱心網友在微博和互聯網上。與此同時,政府的官方數據顯示北京市的大氣質量僅僅是“輕度污染”,巨大的落差讓普通民眾對生存環境早已脆弱的信心,再次受到了致命性的打擊。
11月14日,“南京氣象”的官方微博發了一條“與眾不同”的氣象預報,除了人們熟悉的風向、氣溫之外,還多了一個“PM2.5細微顆粒物濃度”。這是灰霾真正“元兇”――PM2.5首次在南京氣象預報中露臉,然而,這條微博很快就被刪除。
納入新“國標”
2011年10月10日、11日、12日,長沙連續三天出現霧霾天氣,這樣的天氣不僅造成不少市民呼吸不暢,而且給出行帶來不小的麻煩。但來自中國環境檢測總站的空氣質量日報數據顯示,從10月1日到10月13日,13天里長沙的空氣質量大多數為“良”,還有4天為“優”,僅有10月12日一天為“輕度污染”。
造成這種差距,空氣評價指標起了關鍵作用。形成“霾”天氣的主因之一是可吸入肺顆粒物PM2.5;但在空氣環境質量標準中,污染物包括煙塵、總懸浮顆粒物、PM10、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、揮發性有機化合物等,而PM2.5沒有列入其中。
PM2.5,是指直徑小于或等于2.5微米的顆粒物,主要來自燃煤電廠、機動車尾氣排放和揚塵等。和PM10(可吸入顆粒物)一樣,二者均可吸入肺部,攜帶病毒和細菌。同等質量濃度下,單位體積內的細粒子個數越多,危害越大,即PM2.5比PM10對人體危害更大。
中國工程院院士、廣州呼吸疾病研究所所長鐘南山曾在某論壇上指出,陰霾天氣比吸煙更易致癌。除了癌癥,霧霾天還是心臟殺手。哈佛大學公共衛生學院曾證明,陰霾天中的顆粒污染物不僅會引發心肌梗死,還會造成心肌缺血或損傷。老慢支、肺氣腫、哮喘、支氣管炎、鼻炎、上下呼吸道感染等常見的呼吸道系統疾病,也可能被霧霾天急性觸發。
按照2005年世衛組織更新的《空氣質量準則》,越來越多的國家已將PM2.5的監測納入空氣污染指標體系。而我國現行《環境空氣質量標準》中必測項目只有PM10、二氧化硫和氮氧化物“老三項”,至今尚未將PM2.5單列為空氣質量指標。
2011年5月,環保部印發了《關于開展〈城市環境空氣質量評價辦法(試行)〉試點監測工作的通知》,在全國26個省份各選取一個城市,試點新增監測項目。新增內容就包括:PM2.5、一氧化碳、臭氧、鉛、苯并芘(一種致癌物)等。今年以來,空氣質量的“國標”修訂會密集召開,PM2.5納入日常監測幾成定局。11月1日,我國出臺了《環境空氣PM10和PM2.5的測定重量法》的環境保護行業標準,開始對PM2.5測定進行了規范。這也是對1986年《大氣飄塵濃度測定方法》的首次修訂,并首度對PM2.5測定方法進行規范。
其實,早在2007年,北京等城市就開始了PM2.5的監測準備工作,迄今北京的27個監測點位中,已有數個裝備PM2.5測試儀,只是官方數據屬“測而不發”。而在今年5月份舉辦的地球村“健康出行――細顆粒污染防治對策”第40期中國可持續能源記者論壇上,中國工程院院士、北京大學環境學院教授唐孝炎就指出,“面對問題是解決問題的第一步。”而在當時,這樣的聲音仍顯得很“前衛”。
從PM10到PM2.5
雖然目前除美國和歐盟一些國家外,世界上大部分國家都還未開展對PM2.5的監測,大多通行PM10監測,但PM2.5已經開始引起廣泛關注。
美國從監測PM10過渡到監測PM2.5經歷了十年時間。美國1987年采用PM10空氣質量標準。在基本解決PM10問題之后,美國于1997年PM2.5環境空氣質量標準,因為當時美國環保署(EPA)認識到解決PM10之后,應該更加關注PM2.5。
“在美國,一般是先定達標標準,然后再讓各地建立監測站點,因為PM2.5的監測設備是很貴的,站點的更新也是逐步的。但有一點必須強調,PM10 之中包含PM2.5。”美國加州空氣資源委員會前主席凱瑟琳•維斯普恩說,“在中國不同,中國目前是鼓勵地方政府先監測各地PM2.5的情況,然后再出標準。美國政府要求90%以上污染源能夠控制,標準出來之后,給每個州三年時間,讓他們逐漸達到這個標準。”
“顆粒物是大氣污染的主要矛盾。國家標準是100,現在年日均濃度是121,還超過國家標準21。在大顆粒是主要矛盾的時候,我們監測并且著重治理的重點曾經是總懸浮顆粒物TSP,后來變成了PM10,就是可吸入顆粒物,現在社會也在關注,我們自己實際上從幾年前也開始在關注并且研究這個問題,就是研究PM2.5的問題,所以它遲早會變成我們監測的對象。”北京市環境保護局副局長杜少中說。
而在11月10日開幕的“第七屆區域空氣質量管理國際研討會”上,環境保護部副部長張力軍指出,“PM2.5空氣質量監測標準明年有望在北京、上海和廣州等地推行。”據悉,標準將會采用世界衛生組織(WHO)規定的第一過渡時期的數值,來說明PM2.5指數的污染危害。
大氣環境專家、北京大學環境科學與工程學院院長張遠航指出,世界衛生組織的標準與美國標準比稍微松一些,即使按照世界衛生組織的標準,加入PM2.5后,中國空氣質量達標的城市將從現在的80%下降到20%,“我想這也是環保部遲遲未能下定決心將PM2.5納入空氣質量監測體系的原因。”
“當前我國大氣環境形勢依然十分嚴峻,大氣污染物排放負荷巨大,城市大氣環境質量仍不盡如人意,以臭氧、灰霾污染為特征的復合型污染日益顯現,尤其在長三角、珠三角等重點區域,大氣污染物排放高度集中,城市間大氣污染物相互影響,區域污染特征呈現高度的趨同性和一致性,大氣污染防治工作還將面臨前所未有的壓力。”張力軍表示。環保部污染防治司司長趙林華也表示,灰霾和臭氧在我國東部城市污染突出,上海、廣州、天津、深圳等城市灰霾天數占到了30%-50%。此外,我國對有毒有害氣體治理相對落后,今后要加強這方面的管理,特別是對有毒有害氣體工業排放的管理。
90%
車內空氣污染可能致命 抽檢90%存空氣質量問題
據交通部門統計,目前我國汽車保有量已達1400多萬輛。人們在充分享受駕車樂趣的同時,卻不知有車內空氣污染這個“無形殺手”相伴。
北京市有關部門對100輛轎車抽檢發現,其中90%存在車間空氣質量問題。澳大利亞專家證實,新車出廠后,車內有毒氣體濃度很高,揮發時間可持續6個月以上,能夠引起駕駛員或乘車人出現頭暈、惡心困倦、咳喘、打噴嚏等不適癥狀,甚至導致白血病等嚴重疾病。
駕駛員在開新車的前6個月內一定要加強通風,定期清洗車內空調,盡量保持車內空氣新鮮,特別注意不要用香水或空氣清新劑掩蓋車內的異常氣味。有條件的話,可以到有關部門進行車內空氣質量檢測。
15位
上海首聘15位安全監督衛士
2003年12月16日,上海市建設工程安全質量監督總站在上海嘉定汽車城工地聘任15位安全義務監督員,這在全國建設系統尚屬首例。
上海在建工地接近萬個,僅靠全市132名專職安全監督員的監督管理顯然防不勝防。此次聘請的15人均為嘉定汽車城在建項目的各施工企業專職安全員,其主要職責是,每月定期組織其他義務監督員對各工地進行互查,并針對存在的問題進行會診尋找整改方法;在自己的工地挑起安全生產骨干的作用;溝通信息,一旦發現隱患,及時上報受監的監督機構等,職權義務如同安監機構的專職監督員。
40%
地災氣象預防成功率近40%
關鍵詞:城市空氣質量污染源氣象條件
1概述
空氣污染是大氣中污染物濃度達到有害程度,超過了環境質量標準和破壞生態系統和人類正常生活條件,對人和物造成危害的現象。凡是能使空氣質量變壞的物質都是空氣污染物。空氣污染物到2009年2月為止,已知約有100多種。有自然因素(如森林火災、火山爆發等)和人為因素(如工業廢氣、生活燃煤、汽車尾氣、核爆炸等)兩種,且以后者為主,尤其是工業生產和交通運輸所造成的。主要過程由污染源排放、大氣傳播、人與物受害這三個環節所構成。影響大氣污染范圍和強度的因素有污染物的性質(物理的和化學的),污染源的性質(源強、源高、源內溫度、排氣速率等),氣象條件(風向、風速、溫度層結等),地表性質(地形起伏、粗糙度、地面覆蓋物等)。
城市空氣質量好壞與季節及氣象條件的關系十分密切。在冬季采暖期,北方許多城市的大氣污染元兇是燃煤煙霧,其次是汽車尾氣,兩者的共同作用使空氣污染更加嚴重;而在非采暖期,則以大量的機動車尾氣和懸浮顆粒物污染為主。相對于每周或每天而言,當污染源排放量沒有大的變化情況下,風、雨、氣壓、溫度等氣象條件直接影響空氣質量的好壞,使空氣污染指數會有很大的差別。
2 分析
2.1 逆溫分析
大氣逆溫現象直接影響大氣污染物的擴散。逆溫是空氣溫度隨高度增加而增高的大氣垂直層結現象。一般來說,冬季逆溫層較強較厚,維持時間較長;夏季則相對偏弱。通常在晴朗微風的夜間有逆溫現象存在,使低層大氣比較穩定,非常不利于污染物擴散。太陽出來后,隨著地表溫度的升高,使逆溫層逐漸消失,大氣湍流混合和垂直對流加強,有助于污染物質的擴散。可是,在某些特定條件下,比如上述的一場冷空氣過后,卻會出現氣溫隨高度增加而升高的現象,導致空氣“腳重頭輕”,大氣科學中稱這種現象叫“逆溫”。發生逆溫的大氣層叫“逆溫層”。逆溫層的厚度可從幾十米到幾百米,它就像一層厚厚的被子蓋在地面上空,空氣不能向上擴散,“無路可走”又向下蔓延,從而加重了大氣污染。
2.2風向、風速分析
風向、風速對大氣污染物擴散起著很重要的作用,風向決定著污染物輸送的方向,其影響是第一位的;風速決定著對污染物輸送的能力,風速越小越不利于大氣污染物的輸送,特別是靜風時非常不利于大氣污染物的擴散,使得大量污染物在城區堆積,導致城區環境空氣質量惡化。因此城市風向、風速對它的大氣質量的影響非常重要。
風速與大氣中污染物的濃度成反比。風速越大污染物的擴散和稀釋就越快,當風速小于3m/s時,不利于污染物的擴散、稀釋;當風速大于5m/s時,有利于污染物擴散,不至于造成嚴重污染。
2.3降水分析
降水對大氣污染物有很強的稀釋作用,在雨雪作用下,大氣中的一些污染氣體能夠溶解在水中,并能與水起化學反應產生新的物質,降低空氣中污染氣體的濃度,所以降水能清除大氣中的污染氣體;雨滴與氣溶膠相互碰撞可使粒子附著于雨滴,隨著降水而使大氣中的顆粒下降。據試驗,降1h小雨就可以將大于10μm的氣溶膠清除50%。降水與空氣質量的好壞成反比,即,降水次數越多空氣質量越好,降水量越大空氣質量越好。
2.4大氣穩定度分析
大氣穩定度是影響空氣污染的氣象因素之一,它代表了大氣垂直擴散能力的強弱。不穩定類天氣有利于大氣污染物垂直擴散,而大氣層結穩定則不利于低層污染物的擴散,對城區空氣質量產生不利影響。表3給出了城區全年及各季的不同穩定度出現的頻率。城區全年邊界層穩定的幾率幾乎占了一半,尤其是冬季穩定性層結高達60%以上。這種層結結構是城區各種污染源向大氣排放的有害氣體不易擴散的重要因素之一,所以在采暖期市區空氣質量最差。
在城市,工業和家庭消耗大量的燃料,使城市成為一個巨大的熱源。據統計,中等以上的城市年平均氣溫比周圍農村高1℃左右;城市和鄉村的溫度日變化有明顯區別,兩地日最高氣溫相差不大,但城市的最低氣溫比鄉村高的多。城市與鄉村的垂直氣溫垂直分布也不相同,這是影響城市污染擴散的重要因素。在晴天的日子里,白天地面溫度較高,城市比鄉村形成的混合層厚,即不穩定層厚,城市比農村更有利于污染物擴散;日落之后,鄉村逐漸形成了400~600m厚度的逆溫層,而城市在200~300m以下仍維持白天的混合層。300~600m之間形成了逆溫層,層結穩定,抑制下面混合層污染物向上擴散,這就是城市上空為什么經常存在一個污染蓋,不見藍天的原因。
3 結論
(1)大氣隨著高度的增加溫度是下降的,而逆溫則反之,相當于有一個鍋蓋蓋在大氣上面,這樣大氣就變得很穩定,非常不利于污染物的擴散。通常,在晴朗微風的夜間有逆溫現象存在,太陽出來之后,隨著地表溫度的升高,逆溫層會逐漸消失,氣流混合和垂直對流加強,有助于污染物的擴散。
(2)污染濃度與風速平方成反比,與污染源排放強度成正比。通常風速越大越有利于空氣中污染物質的稀釋擴散。而長時間的微風或靜風則會抑制污染物質的擴散,使近地面層的污染物質成倍地增加。
(3)自然降雨、降雪對空氣污染物能起著清除和沖刷作用。在雨雪作用下,大氣中的一些污染氣體能夠溶解在水中,降低空氣 污染氣體的濃度,較大的雨雪對空氣污染物粉塵顆粒也起著有效的清除作用。
(4)氣象條件對排入到大氣中的污染物有明顯的作用。它可以使污染物得到稀釋,濃度降低;它可以通過物理、化學及生物作用使污染物從大氣中逐漸消失。因此研究氣象因素對污染物作用的機理是做好城市環境氣象預報的重要課題。
參考文獻:
(福建龍巖學院,福建 龍巖 364012)
摘 要:近幾年,“霧霾”已經引起廣大市民的極大關注,為了更好地提高健康與幸福生活指數,人們越來越重視周圍的空氣質量.為了從多方面反映區域內的空氣質量的狀況,如溫度、濕度、PH2.5值等,設計了一種基于微信公眾平臺的空氣質量檢測系統,該系統主要包括監測節點,服務器端,用戶端三個部分,通過無線路由器將三者連接.運用物聯網技術與微信平臺建立空氣質量監測系統,可以有效地監測空氣中各項質量指標,并通過各個采集站點的數據匯總做出有效預測.而微信用戶在關注系統微信公眾賬號后,即可訪問從分布式監測點采集到的環境數據.通過實驗證明了該系統的有效性與可靠性.
關鍵詞 :空氣質量檢測;物聯網;微信公眾平臺;霧霾
中圖分類號:TP399文獻標識碼:A文章編號:1673-260X(2015)02-0038-03
基金項目:龍巖學院教改項目(2014JY33);龍巖市科技局科技項目(2014LY62)
1 引言
我國的空氣質量檢測系統,基本上是從上世紀八十年代開始,與發達國家相比起步較晚.近年來,國家對空氣質量檢測系統的建設日趨重視,部分省、市與重點城市開展了聯網空氣質量檢測工作,但是仍然存在很大的局限性[1],如氣象局每天所城市空氣質量指數,只能總體上描述一個城市的整體空氣質量,然而實際情況中,市區和郊區、同一城市的不同區域的空氣質量是有區別的.同時,各大城市呼吸系統和心血管系統體檢異常率上升明顯.主要是由于空氣中可吸入顆粒物污染導致,43%的城市居民表示曾出現心悸、疲勞、暈眩、呼吸困難等心血管系統異常癥狀.當前,“霧霾”已經引起廣大市民的極大關注,而對于空氣質量,人們最為關心的就是PM2.5值.因為霧霾具有流動性,導致同一城市的不同地區PM2.5值也不同,甚至室內和室外的值也是不同的.這就迫切需要一個能實時實地監測空氣質量的設備,使人們在出行時對空氣質量判斷有個更精準的依據.運用物聯網技術與微信平臺建立空氣質量監測系統,可以有效地監測空氣中各項質量指標,并通過各個采集站點的數據匯總做出有效預測.而微信用戶在關注系統微信公眾賬號后,即可訪問從分布式監測點采集到的環境數據.
基于微信公眾平臺的空氣質量檢測系統可以實時監測空氣質量,甚至每分鐘都會給用戶一個值,這個值能反映前5分鐘的空氣質量狀況.因此,開發本系統,利用物聯網技術[2],無線組網技術[3]等,通過空氣質量智能分析平臺來實現對龍巖市區域內的空氣質量檢測、分析和報警提示.在不同區域安裝若干個低功耗的空氣質量監測模塊,安全節能,可同時檢測PM2.5、空氣溫濕度等指標.能夠大大地提高環境監管和保護的效率.
2 系統整體設計方案
本系統由感知層、網絡層和應用層[4]組成,感知層的主要功能是通過傳感器節點等感知設備,獲取環境監測的相關信息,如溫度、濕度、可燃氣體等.通過無線傳感器網絡技術組成一個自治網絡,采用協同工作的方式,提取有用的信息,并通過接入設備與互聯網中的其它設備實現資源共享和交流互通.網絡層的主要功能是將來自感知層的信息傳送到互聯網中,通過學習以IPV6/IPV4為核心建立的互聯網平臺,將網絡內的信息資源整合成一個可能互聯互通的大型智能網絡,為上層服務管理和大規模環境監測應用建立一個高效、可靠、可信的基礎設施平臺,通過大型的中心計算機平臺,對網絡內的環境監測獲取的海量信息進行實時的管理和控制,并為上層應用提供一個良好的用戶接口.應用層的主要功能是集成系統底層的功能,構建起面向環境監測行業實際應用,從而達到實時監測、預警等功能[5].系統架構圖如圖1所示.
3 硬件設計
本系統硬件部分采用基于S3C2440處理器的ARM開發板,具有低功耗性能且具有射頻無線收發器的功能.通過處理器內部封裝的無線收發模塊將數據傳送到服務器端,實現對室內環境的溫濕度、有害氣體、粉塵顆粒溶濃度的實時檢測.主要包括三個部分:監測節點,服務器端,用戶端.通過無線路由器將三者連接;監測節點分為室內節點和室外節點,通過路由器將節點與服務器連接起來,理論上,一個網段可以支持256個節點,室內節點安裝在小區的室內,用來監測室內的環境狀況,有溫度,濕度,可燃氣體(防止煤氣泄漏導致火災及中毒),而室外節點則監測小區周圍的環境,有pm2.5,溫度,濕度.微信用戶在關注系統微信公眾賬號后,即可訪問從分布式監測點采集到的環境數據.
3.1 分布式監測節點
組成:采用Mini2440開發板,接有USB無線網卡,溫度傳感器ds18b20,濕度傳感器DHT11,MQ-2煙霧氣敏傳感器,PM2.5粉塵傳感器和步進馬達(模擬窗戶控制)組成.室內節點結構圖如圖2所示.
實現功能:監測節點能夠從各種傳感器中讀取當前環境的數據,并將數據發送到本地服務器.室內監測節點是對溫度,濕度,可燃氣體進行監測,而室外節點則監測pm2.5,溫度,濕度.室內的窗戶可以受用戶遠程控制,即室內的窗戶會通過室外pm2.5的濃度自動開關.
3.2 本地服務器
實現功能:服務器主要進行數據的處理和轉發,是整個系統數據傳輸和處理的樞紐,服務器將傳感器收集到的信息進行處理,將結果發送至新浪云服務器.
3.3 微信和新浪云
實現功能:新浪云服務器保存著從本地服務器上傳的數據,等待微信公眾平臺訪問.
4 具體實現
4.1 系統工作流程
系統工作流程如圖3所示.
4.2 監測端工作流程
監測端采用多傳感器信息融合算法[6],對于溫度傳感器、濕度傳感器、有害氣體傳感器等多種傳感器采集到的數據進行處理,進一步判斷空氣質量,在參照行業準則下進行分析、綜合與使用,從而獲得對空氣質量的描述和評估,進一步依據相應結果作出相應的決策與估計(如是否關閉窗戶等).監測端工作流程如圖4所示.
4.3 服務器端工作流程
服務器端分為本地服務器和新浪云服務器,本地服務器將區域內各監測節點所采集到各項數據與參數進行處理、分析與存儲等工作,從而實現對區域內空氣質量進行實時檢測,同時將監測結果發送至新浪云服務器.新浪云服務器保存著從本地服務器上傳的數據,隨時隨地等待微信公眾平臺訪問.這樣,無論是在家里、辦公室還是出差外地,用戶均可簡單方便地了解區域內的空氣質量.服務器工作流圖如圖5所示.
5 本系統設計的創新點
6 總結與展望
本系統實現了區域化環境監測,授權用戶可以通過微信遠程操縱嵌入式系統.整個系統的成本較低,安裝維護簡單,用戶只需有微信號就可以監測各區域(如小區、車站和個體戶區域等)的空氣質量.同時也可方便地為其它有需求的用戶提供數據參考.
參考文獻:
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(2)馬寅.物聯網技術的特點與應用[J].物聯網技術,2012(8):78-80.
(3)梁子君.宋志宏,張博,等.基于無線組網技術的交通信息采集集方法研究[J].數字技術與應用,2011(12):39-41.
(4)孫其博,劉杰,黎羲,等.物聯網:概念、架構與關鍵技術研究綜述[J].北京郵電大學學報,2012,33(3):1-9.
摘 要:當下,“霧霾”成為了最熱的話題,正是人類盲目地向大自然索取,試圖最大限度的利用環境謀取財富,忽視了環境的內在價值,嚴重的破壞了人類自己的生存根基,“霧霾”的出現給人類帶來了嚴重的危害。
關鍵詞:霧霾;成因;危害
近期,我國北方大部分城市和地區嚴重的霧霾現象促使人們更加關注環境保護、能源消費以及它們和經濟發展之間的關系。對于環境污染的討論,不應當僅停留在對“碧水藍天”的渴望上。討論環境政策,要建立在對環境保護、經濟發展和人民生活三者的關系上來,“美麗中國”既不能過度犧牲環境換取一時經濟利益,也不能過度強調環境保護而錯失發展機會。
一、什么是霧霾天氣
霧霾天氣,是指造成城市里大面積低能見度的情況。在早上或夜間相對濕度較大的時候,形成的是霧;在白天氣溫上升、濕度下降的時候,逐漸轉化成霾。這種現象既有氣象原因,更主要的是污染排放原因。從2013年1月9日以來,全國中東部地區陷入嚴重的霧霾和污染天中,中央氣象臺將大霧藍色預警升級至黃色預警,13日10時北京甚至了北京氣象史上首個霾橙色預警。從東北到西北,從華北到中部導致黃淮、江南地區,都出現了大范圍的重度和嚴重污染。同時空氣質量的逐漸惡化,陰霾天氣的出現越來越頻繁也越來越嚴重。這種陰霾天氣現象與霧的出現不僅作為對空氣質量的審核同時也作為災害性天氣的預警預報,稱之為“霧霾天氣”。
二、“霧霾”天氣的成因及危害
“霧霾”中存在的有毒顆粒主要來源,首先是汽車尾氣的排放。其中最為嚴重的是使用柴油的大型車,例如大公交、各單位的班車,以及大型運輸卡車等,他們的排放量均為PM10,除此之外,小型車因為使用汽油,但是排放的氣態污染物,氮氧化物等,但碰上霧天,同樣也很容易轉化為二次顆粒污染物,更容易導致霧霾的嚴重產生。再有就是北方冬季燒煤所產生的廢氣,即使已經在政府的政策下扒掉了一部分煙囪,但是污染問題依舊存在。第三則是各工廠企業生產過程中排放的廢氣、廢渣。比如冶金、機電制造業生產,還有大量汽修噴漆、建材生產所排放的廢氣。第四是建筑工地和道路上產生的揚塵。灰霾則是氣象條件和空氣中大量顆粒物相結合的結果,首先,在水平方向靜風現象增多。城市里大樓越建越高,阻擋和摩擦作用使風流經城區時明顯減弱。靜風現象的增多,不利于大氣中懸浮微粒的擴散稀釋,容易在城區和近郊區周邊積累;其次,垂直方向上出現逆溫。逆溫層好比一個鍋蓋覆蓋在城市上空,這種高空的氣溫比低空氣溫更高的逆溫現象,使得大氣層低空的空氣垂直運動受到限制,空氣中懸浮微粒難以向高空飄散而被阻滯在低空和近地面。污染物排放和懸浮物大量增加,正是因為城市人口的不斷增長和工業發展迅速、機動車輛猛增,因此直接導致了能見度降低,產生了“陰霾天氣”。
三、十面“霾”伏為中國發展敲警鐘
城市化和住房被視為發展消費經濟的基礎,但初期的效果可能與投資主導型經濟增長非常相似。美國全國亞洲問題研究所專家米卡爾?赫伯格說:“要完成這些城市發展任務,必須有鋼鐵、水泥、玻璃、化工制品、重工業及電力,這一切都會拉動煤炭消耗。真正降低能耗的是向服務業占更大比重的經濟模式轉變。”中國可能仍需5至10年才能感受到經濟轉型的環境效益。
以北京市為范本,北京市經過不懈的努力,不斷地探索研究在這次的霧霾治理工作中有著突出的成績,但后續的保持工作還是非常艱巨。北京市向著2016的標準,應該更好更快的完整這個艱難的任務,做好全國各省市的表率。黨的十報告中提出“建設生態文明,是關系人民福祉、關乎民族未來的長遠大計”,因此要大力推進生態文明建設,要把“生態文明建設融入經濟建設的全過程”。隨著經濟全球化的發展,企業社會責任已成為企業參與國際競爭的一個重要內容,引起學術界和理論界的廣泛關注。該如何治理霧霾天氣是我們研究問題的重中之重:
(1)首先各省市應該繼續開展科學研究工作,嚴格加強對污染物排放的限制,制定達標規劃,組織力量盡快開展相關治理工作。以北京市空氣質量改善途徑、階段目標以及技術研究為學習對象,投入資金深入地研究PM2.5的同時,及早開展PM1.0的治理工作。強化PM2.5治理,倡導各地人民群眾加強自我防護意識。
(2)在北方各地區開展大氣污染聯防聯控,在此區域,建立國家考核指標。嚴把企業建廠這個門檻,把門檻放高,加強北京市產業發展規劃環境影響評價。落實到具體法人,加強處罰機制。《大氣污染防治法》最新修訂草案的一大亮點為提高了對違法企業的處罰力度。如對于大氣污染物超標排放的處罰額度,由原先的一萬元以上十萬元以下提高至處以五萬元以上五十萬元以下;排污單位故意不正常運轉污染防治設施的處罰額度也將從五萬元以下提高到五萬元以上五十萬元以下。同時積極推廣新能源,實施控制煤炭的消費總量。限制并實施對重點行業大氣污染物排放的工作。實施多污染協同控制,防止二次污染的形成,降低二氧化硫、氮氧化物、顆粒物和揮發性有機物等有毒物的排放總量。
(3)機動車尾氣排放所形成的污染已成城市頑疾,國四排放標準今年實施迫在眉睫。切實加強機動車污染防治,提升車用燃油清潔度。建立機動車環保監管能力,加強監管用車環保檢驗的機構,全面控制提高機動車排放水平。
(4)學習北京市轄區大氣霧霾的預報系統,風險信息和預警能力需逐漸形成,進一步探索大氣污染防治的科學技術平臺。出現重污染天氣時及時啟動應急措施,實行重點排放源限產限排、機動車限行等應急措施,積極向公眾提出防護措施的建議。
總之,環境問題的管理及政策設計,已經迫在眉睫,政府應加強對空氣污染的監管,設計最有效的政策,盡快解決當前空氣污染問題,讓我們的呼吸不再受限。(作者單位:沈陽師范大學)
參考文獻:
[1] 周濤,汝小龍.北京市霧霾天氣成因及治理措施研究[J].華北電力大學學報,2012(4).
體積小危害大
PM2.5是指大氣中空氣動力學直徑小于等于2.5μm的顆粒物,也稱為可入肺顆粒物——這一直徑還不到人頭發絲的1/20。雖然PM2.5只占地球大氣成分中很小的比例,但它對空氣質量和人體健康有著重要的影響。
研究發現,粒徑在10μm以上的顆粒物會被擋在人的鼻子外面;PM10能夠進入上呼吸道,但部分可通過痰液等排出體外;而PM2.5的粒徑比PM10更小,在大氣中的停留時間更長、輸送距離更遠,且含有大量的有毒、有害物質。因此,PM2.5更容易進入人體呼吸道深部,可在人體細支氣管沉積到一定的濃度。PM2.5與肺組織細胞接觸后,吸附其上很難掉落,會刺激肺部并損害肺組織細胞,干擾肺部的氣體交換,引發一系列疾病;它還會通過支氣管和肺泡進入血液,其中的有害氣體、重金屬等會溶解在血液中,危害甚巨。
因此,氣象學家和醫學專家認為,由PM2.5造成的灰霾天氣對人體健康的危害要比沙塵暴更甚。大量流行病學研究也證明,PM2.5對機體心肺疾病發生率、死亡率存在明顯影響,大氣中PM2.5濃度的上升與咳嗽等呼吸道癥狀的產生、肺功能減弱及哮喘的發病呈正相關:大氣PM2.5對數濃度每增加1個單位,慢性阻塞性肺疾病的發生率增加1.68倍,呼吸系統癥狀出現的危險性增加1.79倍。
來源廣難分辨
既然PM2.5“罪孽深重”,那為什么在過去相當長的一段時間內,人們很難把它“揪出來”呢?這是因為PM2.5的來源廣泛,成分復雜。
PM2.5既源于一次顆粒物排放,也源于由二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、揮發性有機物(VOCs)、氨(NH3)等氣態前體物通過化學轉化生成的二次顆粒物。一次顆粒物主要由塵土性微粒和燃料不完全燃燒產生的碳黑(有機碳)粒子兩大類組成,主要來源于工業鍋爐排放、汽車尾氣、船舶排放等。二次顆粒物主要由硫酸銨、硝酸銨和有機物組成,其形成的主要過程是大氣中的一次氣態污染物SO2和NOx通過均相或非均相的氧化反應形成酸性氣溶膠,再和大氣中偏堿性氣體NH3反應生成硫酸銨(亞硫酸銨)和硝酸銨氣溶膠離子。另外,機動車尾氣和工業排放的VOCs氣體與空氣中OH自由基發生氧化反應形成有機氣溶膠。
廣泛的來源造成了PM2.5的化學組成相當復雜。其具體組成和一次、二次顆粒物所占的比例因地域及污染源的不同而差異較大,甚至季節也會對之造成影響。
目前,人們已知PM2.5的主要成分包括元素碳、有機碳化合物、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、各種金屬元素(如鈉、鎂、鈣等地殼中含量豐富的元素,又如鉛、鋅、砷等主要源自人類污染的重金屬元素)。更加麻煩的是,PM2.5不全都是球形,其狀貌千奇百怪。
方法多效果異
由于PM2.5組成的特殊性,實現其自動監測的難度遠遠大于PM10,不能簡單地用PM10的測量儀器去測PM2.5。
從原理上講,PM2.5的測量方法主要有3種:重量法、微量振蕩天平法和β射線吸收法。這些也是目前國內外普遍采用的方法。
其中,重量法是PM2.5測量的基準方法。它借助采樣器用濾膜收集顆粒物并對其進行稱量,結合采樣流量獲得PM2.5濃度,監測準確度高,因此可以作為基準。但重量法周期太長,一般只用于污染水平評估和顆粒物化學組分的分析研究,不能用于實時監測。而微量振蕩天平法、β射線吸收法的監測周期短,能測量PM2.5的小時濃度,一般用于空氣質量的實時監測、和空氣污染預報預警。
微量振蕩天平法用顆粒物重量變化引起的振蕩頻率來反映顆粒物的濃度。而β射線吸收法是通過顆粒物對β射線能量的吸收來反映顆粒物的濃度。
令人遺憾的是,微量振蕩天平法和β射線吸收法及基準方法(重量法)測出的數值均有10%左右的差異。目前沒有哪種方法可以確保在任何地區、任何環境下實時“精準”地測出PM2.5。為了滿足監測數據及時的需要,如今世界各國廣泛采用連續在線自動監測儀器開展PM2.5的監測。
國內外有區別