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重污染天气的具体成因是什么?

www.65e.com.cn 来源:环保设备网 2017/3/1 9:27:21
  
  环境问题与公众生产、生活密切相关,已成为公众关注的热点话题。为帮助公众更加准确、科学认识环境问题,本报特开设“专家解惑”专栏,邀请专家就热点话题解疑释惑。
  柴发合
  污染物排放强度大是重污染天气形成的内因,静稳、小风、高湿以及逆温等不利气象条件则是重污染天气形成的外因。目前,细颗粒物(PM2.5)是对我国大气环境质量影响最大的污染物,不管是从超标城市的数量、各城市超标的程度分析,还是从对重污染天气贡献的角度分析,PM2.5的影响都远远大于其他污染物。大气PM2.5污染的来源主要包括一次颗粒物排放的直接贡献,以及二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、挥发性有机物(VOCs)和氨(NH3)等气态前体物二次转化的间接贡献。
  环境保护部于2014年1月启动了全国各直辖市、省会城市和计划单列市共35个城市的PM2.5来源解析工作,结果表明,燃煤、机动车、扬尘、工业生产等是PM2.5的主要来源。大气PM2.5的来源贡献具有较大的地区差异。石家庄、济南、太原、长春、哈尔滨、南京、贵阳、乌鲁木齐等城市PM2.5的首要来源是燃煤排放,其占比均在25%以上;河北各城市源解析结果表明,燃煤排放作为保定、廊坊、沧州等城市PM2.5首要来源,占比均在30%以上,燃煤污染防治是上述城市PM2.5污染防控的重中之重。特别是冬季采暖期间,燃煤排放对京津冀及周边地区大气PM2.5污染的贡献更加凸显,PM2.5中的有机碳(OC)、元素碳(EC)、硫酸盐等主要组分都与燃煤排放直接相关,其他主要组分如硝酸盐、铵盐等也部分来自于燃煤锅炉和燃煤散烧,冬季大气重污染防控的首要任务就是大力削减燃煤排放。
  但同时也要看到,北京、上海、杭州等城市PM2.5的首要来源为机动车排放,占比都在30%左右(上海包括机动车和非道路移动源),深圳市机动车排放对PM2.5的贡献甚至高达41%,大连、厦门、重庆(主城区)、成都、西安等城市PM2.5的首要来源也是机动车排放,占比在20%~30%之间,机动车污染防治对上述城市的PM2.5污染防控非常重要。在重污染预警期间,北京等城市加大机动车污染管控,特别是老旧车和柴油车等高排放车管控,有助于降低污染峰值。此外,天津、呼和浩特、银川、兰州、西宁等城市PM2.5的首要来源是扬尘污染,占比在25%~40%之间,这些城市要进一步加大扬尘污染防治力度。
  环境监测数据和相关研究都表明,自2013年“大气十条”实施以来,全国和各地大气污染防控措施取得成效,一次污染物(SO2、NO2及一次颗粒物等)浓度下降明显。但是,颗粒物中的二次成分下降显著缓于一次污染物,重污染期间大气PM2.5的爆发式增长往往与硫酸盐、硝酸盐等二次成分快速增长有关。值得注意的是,除了SO2、NOx等气态前体物分别转化为硫酸盐、硝酸盐等二次成分的机制外,还存在这些化学成分之间的相互影响,如NO2促进SO2加快转化为硫酸盐,产生“1+1>2”的大气污染生成效果。这些机制在大气重污染形成中起到怎样的作用,对于重污染预报预警、多污染物协同控制方案的制定都十分关键。
  不利气象条件是重污染天气形成的外因,比如静稳、小风、高湿以及逆温等,会在排放基本相同的前提下导致更加严重的空气污染。研究表明,“大气十条”实施以来,京津冀区域的污染气象条件总体上趋于不利,这也加大了污染治理的难度。从京津冀区域污染气象条件的对比分析看,2014年比2013年转差17%,2015年比2013年转差12%,2016年秋冬季我国再一次经历了非常不利的污染气象条件,尤其是北方地区冷空气不活跃,强度弱,风速小,温度明显偏高。同时,大气污染过程与气象过程之间存在相互作用。大气污染积累到一定程度,颗粒物化学组分(如硫酸盐、黑碳和有机组分等)呈现对辐射的显著影响,在相当程度上导致边界层的大气扩散能力减弱,从而进一步加剧重污染。
  此外,重污染天气的形成还受到全球气候变化的影响,以全球变暖为主要特征的气候变化使大气层结更加稳定,已成为国际上的共识。如去年秋冬季以来,全球普遍出现异常气候,多个国家包括基本解决空气重污染问题的英国、法国、韩国等发达国家,也相继发生了较高强度、较大范围的大气重污染。
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