治霾，中科院在行動(dòng)
剛剛過去的2月，霧霾再次牽動(dòng)國人的神經(jīng)。在國家層面，黨中央國務(wù)院高度重視霧霾的治理工作，將其提升到國家生態(tài)文明建設(shè)和轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵措施的戰(zhàn)略高度。
面對(duì)國家需求與國人期望，作為科技國家隊(duì)的中國科學(xué)院已經(jīng)開始了行動(dòng)。
“大氣污染既是科學(xué)前沿也是國家重大需求，與百姓的健康息息相關(guān)，中科院要進(jìn)一步提高責(zé)任感、增強(qiáng)緊迫感，切實(shí)承擔(dān)起國家戰(zhàn)略科研力量的歷史責(zé)任。”中科院院長、黨組書記白春禮在多個(gè)場(chǎng)合反復(fù)向科研人員如此強(qiáng)調(diào)。
全國人大代表、中科院副院長丁仲禮則表示，目前討論某個(gè)污染源頭占排放總量的百分之幾的問題，實(shí)際上意義不大。我們應(yīng)該抓緊行動(dòng)，在煤炭使用中盡快做到脫硫、脫硝、除塵，機(jī)動(dòng)車的減排也要馬上行動(dòng)。
在院領(lǐng)導(dǎo)的組織派遣下，多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)相繼投入到與霧霾相關(guān)的研究課題中。治理霧霾的科技之戰(zhàn)已經(jīng)打響，“知己知彼”的科學(xué)探索與“建言獻(xiàn)策”的政策咨詢正在路上。
追根溯源 鎖定兩大污染“元兇”
致使霧霾發(fā)生的“元兇”是什么?這不僅是公眾主要的疑惑點(diǎn)，也是科學(xué)家們?cè)噲D通過多種手段來解答的科學(xué)問題。
中科院的科學(xué)家給出了問題的答案。
中科院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員王躍思告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，中科院在全國布設(shè)了由40個(gè)站(點(diǎn))組成的大氣質(zhì)量聯(lián)合觀測(cè)網(wǎng)，覆蓋了京津冀、長三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域，為我國大氣質(zhì)量開展長期、定位和聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)提供精確的科學(xué)數(shù)據(jù)。
“中科院是最早做PM2.5全國濃度分布圖的機(jī)構(gòu)，我們從2011年、2012年就開始做相關(guān)的工作。”王躍思表示。
針對(duì)霧霾污染最為嚴(yán)重的京津冀地區(qū)，王躍思的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了重點(diǎn)觀測(cè)、分析。十幾年的連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)在科學(xué)家面前匯成了該區(qū)域的霧霾污染源比例變化圖。
“我們通過對(duì)2009年以后三年京津冀多城市的PM2.5來源空間進(jìn)行解析，發(fā)現(xiàn)北京、天津、河北保定和唐山四個(gè)城市的PM2.5主要來源均為燃煤、機(jī)動(dòng)車、工業(yè)和餐飲。”王躍思表示。
在科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)面前，霧霾污染元兇們不僅“原形畢露”，各個(gè)污染物所占的比例也一目了然。其中，河北城市燃煤、機(jī)動(dòng)車、工業(yè)和餐飲所占份額分別約為44%、14%、9%和8%，天津分別約為25%、21%、18%和6%，北京的則為30%、22%、12%和13%。
為了重點(diǎn)研究北京霧霾發(fā)生的原因與過程，王躍思團(tuán)隊(duì)還將2013年1月與2014年2月兩次重度霧霾事件拿出來，仔細(xì)分析每個(gè)時(shí)段的污染物成分。
“經(jīng)過進(jìn)一步研究分析，我們得出結(jié)論：北京地區(qū)的霾污染主要形成于周邊區(qū)域的工業(yè)燃煤污染輸送，而加強(qiáng)于本地機(jī)動(dòng)車排放的疊加。”王躍思表示。
詳細(xì)的觀測(cè)數(shù)據(jù)可以說明一切，燃煤和機(jī)動(dòng)車排放這兩大污染源被“揪”了出來—二者在重污染時(shí)段所發(fā)生的作用占到70%以上。
這一結(jié)論一經(jīng)公布，立即引起了主流媒體的關(guān)注，也得到科學(xué)家同行的普遍認(rèn)可。專家指出，盡管霧霾治理尚未取得較大的成效，人們心理上的陰霾與疑慮或許在中科院研究成果公布的同時(shí)有所減退。
抽絲剝繭 探索二次顆粒物形成過程
氣態(tài)前體污染物如何在大氣中快速轉(zhuǎn)化形成二次細(xì)顆粒物是我國大氣霧霾研究的前沿和挑戰(zhàn)性科學(xué)問題。
“在成霾污染過程中，二次生成細(xì)顆粒物可占PM2.5的60%～70%以上。”中科院生態(tài)中心研究員、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)B“大氣灰霾追因與控制”首席科學(xué)家賀泓在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)強(qiáng)調(diào)，解析大氣中二次顆粒物的轉(zhuǎn)化過程可以為未來治理霧霾提供科學(xué)支撐。
據(jù)賀泓介紹，作為PM2.5重要二次組分的硫酸鹽與霧霾的成因密切相關(guān)，它有很強(qiáng)的光散射效應(yīng)，對(duì)全球氣候變化和區(qū)域空氣質(zhì)量具有重要影響，“近年來，大氣中二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的機(jī)制成為國際大氣化學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿問題”。
賀泓帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)向這一科學(xué)難題發(fā)起了攻關(guān)。
科學(xué)家們通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)的二氧化硫轉(zhuǎn)化成硫酸鹽是比較慢的過程，氮氧化物可以很快被氧化成硝酸鹽，但當(dāng)這兩種污染物同時(shí)存在時(shí)，氮氧化物會(huì)極大促進(jìn)二氧化硫向硫酸鹽的轉(zhuǎn)化。
現(xiàn)實(shí)的觀測(cè)數(shù)據(jù)也驗(yàn)證了科學(xué)家們的發(fā)現(xiàn)：北京市區(qū)與郊區(qū)的二氧化硫的濃度基本相當(dāng)，而在大氣中差異最大的便是機(jī)動(dòng)車排放的氮氧化物濃度。
“通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)室模擬研究和外場(chǎng)觀測(cè)，我們發(fā)現(xiàn)：在大氣復(fù)合污染條件下，大氣氧化性增強(qiáng)，氣態(tài)污染物向顆粒態(tài)污染物轉(zhuǎn)化呈現(xiàn)暴發(fā)性增長，污染物的大氣環(huán)境容量下降，造成我國中東部地區(qū)霧霾頻發(fā)。”賀泓告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者。
北京霧霾污染與倫敦?zé)熿F事件常常被相提并論，然而前者的二氧化硫濃度僅僅是后者的十分之一。專項(xiàng)研究團(tuán)隊(duì)的成果解釋了為什么北京在二氧化硫不高的情形下，仍然頻現(xiàn)霧霾天這一令人困擾的現(xiàn)象。
“我國的大氣復(fù)合污染導(dǎo)致的環(huán)境容量下降，很大程度上抵消了我們長期以來的大氣污染控制，尤其是脫硫技術(shù)應(yīng)用取得的成績，這對(duì)我國大氣灰霾治理提出了前所未有的挑戰(zhàn)。”賀泓表示。
建言獻(xiàn)策 凸顯科技咨詢力量
對(duì)于社會(huì)熱點(diǎn)問題，科學(xué)研究固然重要，可是要促成問題的解決以及科學(xué)發(fā)現(xiàn)、科學(xué)成果的轉(zhuǎn)化還要訴諸于政策的力量。
對(duì)于處于輿論焦點(diǎn)的北京霧霾，王躍思通過科學(xué)觀測(cè)與科學(xué)分析推導(dǎo)出了政策建議。
王躍思告訴記者，北京及周邊在近期污染過程中采取的應(yīng)急措施和為空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)所采取的長效環(huán)保措施已經(jīng)顯示出效果，“污染物濃度比去年1月份總體下降20%～30%，但大氣能見度沒有明顯下降，因此，公眾直觀感覺嚴(yán)重程度與去年1月相同”。
“要讓公眾感覺有明顯好轉(zhuǎn)，更要大力削減污染物排放，使大氣PM2.5濃度下降到100微克/立方米以下，才會(huì)顯示出明顯的效果。”王躍思表示，鑒于此次霧霾事件PM2.5中硫酸鹽濃度下降、硝酸鹽濃度上升的特點(diǎn)，“我們常常提到的脫硫、脫硝和除塵三措施中的脫硝亟須加強(qiáng)”。
基于研究成果，專項(xiàng)研究團(tuán)隊(duì)形成共識(shí)：我國的能源消耗強(qiáng)度決定了中東部的污染已經(jīng)大大超越了環(huán)境容量，“我國有必要實(shí)行比發(fā)達(dá)國家更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)”。
“我們提出要優(yōu)先控制氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)化合物排放的策略，它們都是增加大氣氧化性的前體物;大型模擬艙的建設(shè)也非常必要，可以為我國大氣污染治理研究提供更完整的、更大的平臺(tái)。”賀泓告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，“對(duì)于霧霾的研究，在科學(xué)上是無止境的。”
灰霾不休，有關(guān)霧霾與治理之道的研究和探索就不止。
正如白春禮所言，灰霾的預(yù)測(cè)和治理已成為“人不分貴賤、地不分南北”的社會(huì)焦點(diǎn)。中科院正在集中院內(nèi)外優(yōu)勢(shì)力量，圍繞重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)季節(jié)、重點(diǎn)天氣、重點(diǎn)問題集中攻關(guān)，像“抗震救災(zāi)”時(shí)那樣集中精力全面應(yīng)對(duì)。
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