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中国雾霾形成机制的深度分析
发布日期:2014-10-23 11:33:00 编辑:润居健康家 浏览:

     中国雾霾引起全社会广泛关注,其形成机制?#26579;?#26222;遍性,又具特殊性。本文通过数理分析和实证验证手段,剖析中国雾霾形成机制。普遍性是传统土壤尘、燃煤、生物质燃烧、汽车尾气与垃圾焚烧、工业污染和二次无机气溶胶为凝结核生成雾霾;特殊性是中国雾霾形成速度和扩散快、凝结核体积(?#26412;?跳跃式和突发性增长,均与区域微生物种群及土?#39304;?#27700;源严重面源污染密切相关。由于中国水土环境受到富营养化严重污染,造成环境中微生物种群繁杂和富集;土壤中氨氮浓度高,造成冬春季节水分蒸发带走大量富营养水分,在低空与气溶?#21512;?#32467;合,在凝结核吸水膨胀同?#20445;?#20063;为吸附在凝结核的微生物快速分裂繁?#31243;?#20379;养分,长期以往形成具有地域特征微生物种群,为雾霾快速形成、频发和爆发性增长提供了外部条件。
  综?#24076;?#20013;国工业化进程中工业等污染和广大农村的土?#39304;?#27700;源严重污染的叠?#26377;?#24212;,是中国严重雾霾形成的特殊机制。
 
  2012年冬以来,雾霾频繁肆虐于中国?#26412;?#21450;广大中东?#24247;?#21306;上空。雾和霾区别在于水分含量:含水量达到90%叫雾,低于80%的叫霾,80%~90%之间是雾和霾混合物;雾的厚度几十米至200米左右,霾可达1-3公里 。中国雾霾结?#36141;?#29983;成机制与欧美等国比?#24076;染?#26377;共性,也具有特殊性。
  1、中国“雾霾”的不同表?#20013;?#24335;
  (1)中国“雾霾”对人体直?#30001;?#23475;低,与欧美不一样。欧美严重雾霾有大量直?#21448;?#27515;记录,1952年伦敦雾霾致12000人丧生。中国严重雾霾频发,但直?#30001;?#23475;致死案例目前没有一例。但呼吸系统慢性疾病,特别是肺癌发病率大范围上升,肺癌已逐渐成为常见病,过去10年?#26412;?#33267;少新增60%肺癌患者。图1-1、1-2显示?#26412;?#21644;京津冀雾霾情况。

 (2)中国“雾霾”强度在宏观上与大气污染物?#27431;?#24378;度呈反向变化趋势,与欧美不一样。夜间,运行中汽车大幅减少、工厂停产、工地停工、发电厂负?#19978;?#38477;,大气污染?#27431;?#24378;度降低,雾霾强度却显著增强;早?#24076;?#29983;产生活?#25351;?#27491;常,污染?#27431;?#24378;度提高,雾霾强度却呈稳定或下降趋势。这不是?#26082;?#29616;象,而是?#35805;?#24615;规律。
 
 (3)中国“雾霾”在节能减排趋势中逆势增长,与欧美不一样。中国推广燃煤机组烟气超?#22242;欧?#25216;术,提高天然气使用?#22756;?013年,天然气消费1600亿立方米;能源消耗强度下降3.7% 。?#26412;?#36890;过政府补贴全部取消家庭燃煤取暖。京津冀粉尘量大幅下降。但雾霾并没有减少,反而?#24503;?#36234;来越高、重“雾霾”越来越多。
 (4)中国“雾霾”与新能源应用?#22756;?#27491;相关,与欧美不一样。中国新能源应用?#22756;?#26174;著提升,风电、太阳能、水电发展速度和装机总量均居世界第一,但雾霾发生?#24503;?#21644;严重程度不仅未能扼制和下降,却大幅提高。
 中国雾霾结构与欧美显著不同,要从其特殊性入手,剖?#38718;?#29983;的深层次原因。
  
 2、中国“雾霾”形成机制的深度分析
  
 通过对气溶胶颗粒的成份进行DNA测序,发现1300多种微生物 。表明中国雾霾频发和严重性与我国东?#24247;?#21306;水土环境面源污染、大量滋生微生物种群有直接关联。长期以来,我国经济发展方式粗放,产业结?#36141;?#24067;局不合理,污染物?#27431;?#24635;量居高不下。如?#26412;?#24050;被2000多座垃圾场包围,每天垃圾处理缺口8000吨,仍以每年8-10%速度增长。见图3-4。面对严峻形势,我国加?#23458;?#22756;环境保护和污染治理,坚决向土壤污染宣战 。

 中国严重雾霾快速形成与扩散,与微生物繁殖有关。微生物繁殖速度惊人。图5表明,当微生物飘移到大气中吸附在气溶胶凝结核表面,进入生命周期迟缓期;当土壤中水分蒸发,携带氨氮营养物与气溶胶凝结核结合,为微生物生长提供水分、养料和氧气,使微生物进入对数生长期。

3、大气中微生物繁?#31243;?#20214;分析
  微生物繁?#31243;?#20214;是温度、水分、氧气和养分。研究发现,微生物温度适应能力强,在水分蒸发进入大气,随空气温度降低会再?#25991;?#32467;,冬季成霜,春季成雾;物体悬浮状态接触空气面积最大,使吸附在凝结核表面微生物获得充分氧气。
  微生物生长最重要的养分?#21069;?#27694;,氨氮融入气溶胶与微生物相遇,成为微生物快速繁殖的营养剂。氨氮来源于土壤和水源富营养化污染。改革开放以来,中国经济快速发展,也带来严重环境代价,图7显示中国2012年GDP增长7.8%,外部环境损失占GDP的9.2%。

     我国每年化?#36866;?#29992;量4000万吨,是美国、印度总和,亩均施用量是美国3倍。江苏亩均化?#36866;?#29992;量是全国4-5倍。图8为污染状况。我国每年COD?#27431;?400万吨,氨氮?#27431;?45万吨,远超环境容量。
  有专家指出:“许多土壤污染地区已超过土壤的自净能力,没有外来的治理干预,千百年后土壤也无法自净,有的地块永远都无法自净,甚至出现环境报复。” 我国每年由于土壤污染而导致的粮食减产达到100亿公斤。
  4、结论
  中国雾霾不仅源于工业化进程中工业污染生成的二次气溶胶颗粒,还源于广大农村土?#39304;?#27700;源严重污染导致以微生物为主的二次气溶胶颗粒,两者叠?#26377;?#24212;导致中国雾霾快速形成与扩散。
  雾霾治理,一是从普遍性角度入手,减少传统二次无机气溶胶等凝结核产生。二是从特殊性角度入手,深入研究雾霾中微生物种群和分类。筛选起主要作用微生物,?#33539;?#20854;种群的区域性集聚地,针对性制定治理举措;深入研究控制土壤等面源污染的具体举措,减少和阻断蒸发水分中氨氮等营养物;探索区域性与雾霾相关联的微生物群发生规律和治理办法。同时大力?#24179;?#22478;市公共环境卫生,消灭城?#24418;?#29983;死角。
  雾霾治理是?#35805;?#21452;刃剑,从表征上看,中国雾霾很严重、发生?#24503;?#39640;,但PM2.5浓度300-500mg/m3时对人体直接危害远低于欧美国家。这给中国政府治理雾霾提供一定空间,但雾霾特殊性也给中国政府带来治理复?#26377;裕?#25552;高治理难度。
  中国雾霾生成机理给我们敲响警?#21360;?#27835;理雾霾不仅是针?#28304;?#32479;雾霾形成机制,还要根据中国雾霾特殊性,注重包括土?#39304;?#27700;源严重污染的治理修复,减少微生物飘逸和阻断微生物营养供给路径。通过全社会的共同努力,早日将雾霾形成的临界点降下来,治理雾霾的?#28895;?#23601;迎刃而解。

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