博文
【网友来信】霾不单是环保问题更是生态危机-1 和我的评论
精选
|||
看到有赵建民博友上传了一篇文章，这篇文章也由作者发给我了，并希望我提意见。但博友博文标题却和文章名称不同，而且文章中的插图也未显示，特此重新上传一下。并加上我的评论。
但是太长了，这里是第一部分。后面待续。。。
下面是他的文章（黑色）和我的评论（蓝色）
霾不单是环保问题更是生态危机
霾是大面积低强度的尘暴混杂局部的燃煤、汽车尾气污染。目前国家治理重点不应是环保，而是自然生态恢复。
1 认识和理解霾
1.1单纯的雾不造成空气污染指数的升高
现在很多监测系统使用的先河公司的细颗粒物采样设备，采样器带切割器，采样管带加热系统。
环境空气由采样泵吸入采样管，经过滤膜后排出，颗粒物吸附在滤膜上，当β射线通过附着颗粒物的滤膜时，射线的能量衰减，通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度。
空气中水会通过滤膜，每个监测点在大约一分硬币面积的区域45分钟通过742升的空气，单纯的雾不会在纸带上留下质量。
（注：这些图展示的是先河公司监测设备的简介。原文中的图也是4张，但尺寸太大，为易于阅读，我改小了）
评论：上面的文字和图片，只是展示了先河公司的β射线法细颗粒物采样设备和工作过程简介。经验地说明“单纯的雾不造成空气污染指数的升高”，并没有说明“为什么”。实际上，从来没有“单纯的雾”，之所以没在纸带上留下痕迹，是因为雾滴所含的“凝结核”多是自然形成的“霾”，浓度很低，先河仪器灵敏度不够，不能测出，肉眼也看不到痕迹而已。
1.2 霾的规模 1.2.1 地面监测 研究河北省环保厅的“河北省空气质量自动发布系统”上面的数据，霾严重期间，即便北方临海城市，或很远的县城、山城都有同样高的PM2.5浓度。
评论：重霾污染具有区域性性质。在京津冀，很可能大城市、临海城市、远处县城、山城都有类似等级的PM2.5浓度。但“同样高”的说法可能有些过分。根据作者后来提供的别的城市的监测结果图，文中所提“数据”很可能是PM2.5浓度对应的AQI值，而不是PM2.5浓度。霾严重时，可能各地都“爆表”，AQI达到500，因此看来相同，但实际上浓度有差别的。即使是重霾期间的北京市，北、中、南部地区PM2.5浓度分布常有差别。有监测曲线为证。
1.2.2 卫星图
从这张NASA的卫星图上，可以看出霾的影响范围之广，所以必须从很大的区域分析，找出更有共性的东西。如果仅从单个城市的能源结构、污染源、大气层结分析，不大可能得出答案。
评论：同意作者关于霾影响广大地区的观点。但是，应当标明NASA遥感图的日期和下载来历。
1.3 霾的质量
霾出现时单位面积(1平方公里)，500米扩散高度（一般不会超过1500米高度）空间，PM2.5浓度为500微克每立方米（2014-1-16北京数据），空气中细颗粒物的量：1000*1000*500*500/1000/1000/1000=250kg。
评论：垂直方向“扩散高度”应当指的是“混合层厚度”。（1）严重雾霾时，未必有500米厚，300米左右也可能的。（2）PM2.5在垂直方向的浓度分布未必是均匀的，特别是在地面附近有较多“一次颗粒物”参与，上空可能浓度较低；（3）2014-1-16北京数据“500微克每立方米”有可能高估，因为应当考虑日平均浓度，同时空间分布也有起伏（我有当天下载的17个站的曲线为证~总共35个站，没有都下载）。（4）严重雾霾时，这些PM2.5含水较高，虽然监测时有处理，但含水的影响讨论不足。~~~~~~这些观察说明，作者的计算结果可能有高估：PM2.5的质量未必有文中计算的250kg每平方公里（上空500米高度）。
一台20吨燃煤锅炉（每小时的蒸发量为20吨，每天燃煤量为80吨），标况流量30万，颗粒物实测浓度100毫克每方（标准为50，本例为超标一倍排放），一天的颗粒物排放量为72Kg，颗粒物中30%为PM2.5粒径，则细颗粒物排放量为22kg/天。
将区域内所有污染物排放（燃煤、汽车尾气、扬尘等）折算成这样的锅炉，假设五天内达到这样的霾浓度，则在霾发生的区域需要每平方公里2台这样的锅炉。
这也就是说，要发生严重的霾，在整个区域内，每平方公里2台20吨的锅炉，连接超标排放五天，每平方公里消耗煤800吨煤才能达到这样的规模。
这是不可能的事实，因为发生霾期间任何污染源不可能有这样的排放规模。
理解霾严重发生期间空气中细颗粒物的规模，就不难理解“重污染日预警应急方案”许多限行、减排，降低污染物排放量措施基本不见成效的原因。
评论：上面计算和文字可见，作者讨论的是从污染源直接排放的颗粒物，或者说是“一次颗粒物”。（1）把北京市重霾污染计算的结果推广到大范围，未必准确，因为如前评论，监测站一般近地面，有较多“一次颗粒物”参与，其中不乏汽车尾气所含细颗粒物，但广大地区却未必有这许多汽车尾气所含一次颗粒物的影响。（2）作者显然没有考虑汽车尾气的贡献；（3）作者更没有考虑“二次颗粒物”：硫酸盐、硝酸盐和可溶性有机碳的贡献。这三种“二次颗粒物”是重霾污染期间PM2.5的主要组成部分，是多个研究队伍的成果，作者显然没有进行过认真的调研。因此上面的计算和结论都没有什么意义。
1.4 霾中细颗粒物的产生
很多人对上图中二次无机气溶胶形成及汽车尾气贡献率有争议，但仍告诉我们细颗粒物来源于燃煤、汽车尾气、扬尘、工业污染及二次无机气溶胶。
评论：作者没有说明观点，同意不同意“。。。细颗粒物来源于燃煤、汽车尾气、扬尘、工业污染及二次无机气溶胶？”“主流观点”并不反对这些污染源类型，但认为汽车尾气+垃圾焚烧的贡献只有4%是不准确的，可能其研究的方法和样品数目等有问题。
1.5 不利气象
普遍认为，当大气中聚集了一定数量的污染物，太阳光照不透了，部分热量耗散在空气中，导致上层变热。地面的阳光更少了，地面冷、上边热，下边重、上边轻，在一定气象条件下：近地面风力小、大气层结稳定时，空气中污染物的扩散条件差，形成积聚效应。
必须明确，不利气象只会造成空气中污染物浓度的增加，不会改变污染物的总量。
评论：应当写“不利气象条件”。主要包括风速风向，湿度和混合层厚度。
（1）风向指影响污染物的输入和输出，例如北京，北风通常有利（沙尘暴例外），南风通常不利（河北和天津污染物输入）。（2）风速指停滞，污染物容易积累。（3）湿度高有利于吸湿性二次颗粒物的增长，使能见度受损，容易发生“灰霾”甚至“雾霾”。但是湿度的高低和人为排放污染物没有直接关系。（4）但作者意图说明发生“地面冷、上边热，下边重、上边轻”（像是“逆温”）的原因。但是作者理解错了：没有污染物，也会发生逆温。按照气象科学，逆温的主要类型有“辐射逆温”、“锋面逆温”、“平流逆温”和“下沉逆温”等，对应不同的天气过程。有人为排放的污染物有可能对逆温的生成有影响，但尚未形成主流意见。（5）有一个重要气象因素是混合层厚度（不是常见的气象要素，容易理解错误）。现在网友可能已经接受混合层厚度常常是冬季簿（几百米）夏季厚（可超过2千米）的说法，接受这是因此冬季容易出现重霾的因素之一观点；但不一定了解混合层是什么，更不了解混合层内其实扩散条件并不很差。媒体新闻中常说“静稳”为形成重霾的不利气象条件，只对了3/4。“静”指风速小或静风，“稳”指大气层处于稳定状态。这个“稳”只对了一半。因为气象科学证明，逆温层里大气是稳定的，但混合层里大气却是处于“中性”或“弱不稳定”状态。混合层之所以形成，是指其上部形成了一个“逆温层”。逆温层里大气湍流非常弱，因此在混合层和逆温层的界面那里，垂直混合几乎可以忽略。因此下面的污染物不能向上扩散，因此被约束在混合层厚度内，造成高浓度。但是混合层内，大气湍流有一定强度，处于“中性”或“弱不稳定”状态。因此远处看去，有一层混合较均匀的污染物。。。。如果真是“静稳”，将看不到一层污染物，而是分立的烟流了：“大漠孤烟直”的意境。
但是，不利气象条件不仅会造成污染物浓度增加，也可能增加污染物总量：（1）大气化学过程和气象因素有关，例如强烈阳光下，光化学烟雾加重，臭氧和细颗粒物浓度和总量都会增加。（2）吸湿性二次颗粒物可能吸收较多水分，有可能和水分结合，增加总量。
2 数据分析和问题的提出
一方面，研究证实细颗粒物来源中人类污染物占主因，另一方面计算统计得知现有污染源不可能在短时间内或持续造成如何大规模的霾。两个论点互相矛盾。
如果仅考虑公众健康，如果将细颗粒物浓度控制在非常安全的水平，如WHO建议PM2.5年平均浓度为10μg/m3；日平均浓度为25μg/m3。按目前的治理思路，需消减90%以上的污染物排放量，减少90%燃煤、汽车、烹饪油烟，似乎是不可能的事情。
通过亚洲空气质量网站（aqicn.org）可以查询全球许多国家的实时空气质量，我国北方城市和美国、欧洲主要城市对比，可以看出，二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧水平相当，仅是PM10和PM2.5高的多。
评论：作者显然不理解以往我国空气污染控制的主要战略和成果。如果查阅以往各地环保部门的年度报告，一定可以看到一年工作成绩中有介绍拆除了多少烟囱，进行了多少集中供热；“关、停、转、并、移”小污染企业，形成大企业，搬到远郊或外地，建立高烟囱，再要求“达标排放”。这个战略战术的核心是降低城区地面空气污染物的浓度。按照原来的三个“法规污染物”，SO2、PM10和NO2，是相当有成效的。我曾经在环保部网上下载了全部公布城市的每日API数据，发现除空气质量西北地区差，东南地区好的总趋势外，各城市自己和自己比较都在改善。这是空气污染控制战略战术的成果，是环保工作者的成绩，必须承认的。
这也是造成我国各地监测地面污染物浓度和发达国家相当的原因。
但是不成功，因此导致现今严重PM2.5和雾霾污染的是该战略战术的第二部分：“达标排放”要求。大型污染企业搬出去了，高烟囱看见少了，但脱硫除尘问题却很大（脱硝还没有实质性开始）。脱硫是在2007年以后才开始抓紧，但阳奉阴违等十分严重，媒体的许多报道说明了这一点。因为背后是企业的经济效益。而且，“达标”的标准，还大有文章可做呢！
我国企业排放SO2和NO2（注意燃煤也大量排放NOx）十分严重，加上汽车尾气中的NO2，这些是“二次颗粒物”的源头。另外，这些企业和汽车尾气，还排放大量碳氢化合物，也会形成二次颗粒物，作者不可掉以轻心！
一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧浓度反映当然燃煤、工业源、汽车尾气等人类活动污染物的排放水平，通过这些可以证明燃煤、工业源、汽车尾气并非造成霾的直接原因。
从这个角度来看，可以排除地理、气象、燃煤、工业污染源、汽车尾气等问题。
同时也说明中国现在霾的问题仅是细颗粒物、颗粒物的问题。
那问题就很明确，为什么现在中国北方一年四季有这么高的颗粒物浓度。
那就需研究细颗粒物的净化机理。
评论：因此作者的这些看法就没有多少意义了。
太长了，下面待续。。。
空气污染和PM2.5
https://wap.sciencenet.cn/blog-609047-790132.html
上一篇：“澳新游”归来
下一篇：商榷：说“复合污染”不如说“灰霾”是一种新形式的空气污染！
