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霾的源与汇

已有 3122 次阅读 2014-11-11 10:03 |个人分类:思考|系统分类:科研笔记| 雾霾


      谈到雾霾,人们不免会情绪化和娱乐化,典型的说法有“中国这个环境没有希望,移民吧”、“中国的环保基本靠‘吹’”。作为科技工作者,我们的态度不能局限于此,我们更应该多一些理性的思考和实践。作为天文工作者,我的工作方法主要是观察,实验较少,不太擅长于采样并进行样品的分析(地学工作者大概会长于此),故我想尝试从观察的途径来对雾霾作一点分析。

1.  雾霾不相同,雾霾常相伴

      霾这个字虽然早就存在,但是用到气象里大约也就是一两年的时间。小时候也见过五米开外不见人的情况,多半是冬天的早晨,不过那是由于大雾造成的。虽说雾也会携带致病微生物,但总体来说是让人愉悦的——湿润、清新。严格来说,小时候那种大雾里可能也有霾(即微小的尘埃颗粒)的成分,只是比较少吧,大部分还是漂浮的小水滴。而现在所说的雾霾和原来那种雾的不同之处大概是在于尘埃和水滴的比例发生了质的变化——原来的雾是水滴主导,现在的雾霾是尘埃主导。真正造成问题的就是过多的尘埃,所以雾霾问题的核心是,尘埃从何而来,或者换句话说,霾的源是什么?

2. 霾的源

      从严谨的角度来说,我们现在是不确切知道霾的源头为何的。这也是为什么要建立雾霾实验室,虽然这为很多人诟病,但如果真的要以科学的态度(而不是情绪化的态度)来对待霾的源头这个问题,那么建立这样的实验室是必要的。从观察的角度来看,可以粗浅地从宏观上对霾的源头给出一些估计。

      首先,北京刮西北风的时候空气会变好(当然有时候会有沙尘,但不是霾),所以山区、草原和荒漠不是霾的源头。而刮东南风的时候,空气会一夜变差,这表明北京周遍(主要是东面和南面)的工业是一个霾的来源。

      其次,北京在北风过后,如果三、四天无风,那么空气会逐渐变差,霾的量会逐渐增加。这有两个可能:周边工厂污染物的扩散和本地产生的霾(汽车尾气和生活油烟等)。如果是前者,那么应该会形成明显的南北梯度,对此我没有什么认识。本次会议期间,北京以及周边对工厂进行了控制,但在会议开始后一天(11月8日)的无风日,仍然有少量霾,所以可能本地的汽车尾气对霾有重要贡献。我在11月9日离开北京到郑州,当日北京空气良好,前一天的霾似乎已经消散,但是随着远离北京,霾逐渐加重,到河北河南交界处最重,到河南省有所减轻。似乎印证了,工业对霾的贡献更为重要。

3. 霾的汇

      霾有源,亦有汇,否则将不会有清新的北风。但是霾的汇大概和海洋有关。每次北风吹来,华北会形成一个清新空气和霾交界的一个锋面,期间霾的浓度较之平常为增加。此外,从霾能长期停留在陆地上来看,陆地不是一个好的霾之汇,而海洋大概是霾最终的汇。这可以通过追踪霾的去向进行研究。

     有段时间出现了一种“消霾炮”——往空中洒水雾,这个想法是好的,因为水大概能吸收霾。但是这种工具忽略了一个问题——水落到地面干了以后还是会把霾释放出来的。我在西安见过这种“消霾炮”,据我观察,效果不大。真正要实现消霾,不仅要注意霾的吸附,还要注意收集、处理,不能把收集到的霾再放回空气中而做无用功。


2014年11月20日补记:中学时最令我着迷的一个化学反应是SO$_2$+2H$_2$S=2H$_2$O+3S,原因是这是当时所知唯一两种气体反应产生固体的反应。我们当时没有做过这个实验,从书上的介绍来看,说是在反应容器的边上会有固体硫沉积。我想的是,会有很多硫悬浮,加上有水,这或许会类似雾霾,至于是不是,不知道。



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