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【陕西日报】关中雾霾为何易聚难散?——解读

发布时间:2019-11-23 00:15编辑:地球科学浏览(114)

    在中科院地球环境研究所的粉尘与环境研究室里,有一个实验室叫做碳分析实验室,这里的科研人员们将采集回来样本通过碳分析仪进行分析,结果就是为了更好的对PM2.5进行研究,制定对策。

    在自然条件下,西北风和有效降水等天气条件均有可能对关中地区的雾霾起到清除作用。不过,气候状况和地形构造只是外因,雾霾天气频发的根本在于关中地区污染物排放总量过高,单位面积内的生产、生活排放远远超过了环境承载能力。

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    中科院地球环境研究所主要是对区域和全球不同时间尺度气候和环境变化的相关问题进行研究。研究所的粉尘与环境研究室研究方向之一就是根据国家面临的空气污染治理和大气灰霾控制技术等紧迫的科技需求,开展PM2.5来源解析与污染控制等方面的工作。记者在这里的宣传栏上看到了一个曲线表,记录着西安市连续十年的PM2.5日均质量浓度变化曲线。科研人员们从2002年起就开始对西安日均PM2.5的浓度进行记录和研究分析,这也是目前全国唯一详细、连续描述PM2.5空气质量的数据资料。根据这条曲线,其实近10年来我市PM2.5的浓度是有下降趋势的,说明我们的城市在空气质量治理上还是下了功夫的,但持续出现雾霾天确实也与西安的气候与地形有关系。

    此外,曹军骥还指出,逆温层和雾霾之间存在一个双向反馈的机制。他说:“雾霾形成之后,以气溶胶为代表的污染物集中在低层大气中,而气溶胶总体呈现‘冷却效应’,使得低层大气降温幅度高于高层大气,加剧逆温现象,大气层结构更加稳定。由此,形成‘逆温形成雾霾,雾霾加剧逆温’的恶性循环,直至出现新的冷空气活动,破坏这种循环为止。而去年入冬以来冷空气活动弱,关中地区雾霾一直持续也就不难理解了。”

    ET-SO2具有非常清晰的大液晶显示屏,声光报警提示,带内置泵,保证在非常不利的工作环境下也可以检测危险气体并及时提示操作人员预防。 自带吸气泵可将数十米距离外气体吸入仪器进行测定,声、光报警,大屏幕数字、字符显示、瞬时值、峰值显示,配有充电器、携带方便、使用灵活。

    据介绍,地球环境研究所的科研人员们不仅在西安市建立采样点,而是在整个关中城市群设立30多个采样点,采集PM2.5进行整体分析研究。

    下一步,关中雾霾的治理重点应该是什么呢?张振文建议,对重要工业污染源,要继续加强监管,做到达标排放。同时,要“抓大不放小”,减少小工业源污染物排放和居民散煤燃烧量,推广天然气等清洁能源的使用,削减污染排放总量。此外,柴油车排放占到汽车尾气污染排放的70%,因此汽车尾气治理的重点是重型车和农用车。

    特点:激光散射原理测量,实时直读粉尘浓度,工业级32位高速嵌入式处理器,小流量恒流采样,光学系统自清洁功能,内置经过滤后闭路循环自动校零功能,激光电子切割技术,可监测:TSP、PM10、PM5 、PM2.5 ,颗粒物监测具备多种监测模式,可计算实时值、最大、最小值、加权平均值,粉尘浓度超限报警阀值可预设

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    本报记者 程靖峰

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    中科院地球环境研究所工程师 戴文婷说:“我们采完样之后会得到一个滤膜,刚开始的时候它是纯白色的,采完样之后它会变黑,然后您看到的黑色东西,这就是我们平时表述的PM2.5。采样后的质量浓度减去采样前的质量浓度,然后得到的就是我们平时预报中出现的PM2.5质量浓度的值。”

    曹军骥最后强调,雾霾是几十年发展积累形成的,治霾也没有一招制胜的办法,需要制定中长期的防治战略和科学措施,加快能源结构、产业结构和城市布局的调整与优化。但是考虑到民众的迫切需求,如果近两年能够围绕农村生物质燃烧、污染净化新技术、城区居民的燃煤替代等方面突出重点,精准施策,有望在2至3年内使关中地区的空气质量有明显改观。

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    中科院地球环境研究所研究员 李国辉说:“我们的关中平原,北边是黄土高原,南边是秦岭,所以是在一个谷地里面,大气扩散条件非常差。不管是刮东风西风还是南风,这都是不利的气象条件,只有刮北风空气才能比较干净。因为冷空气从北边来,就是说有一个“捞底”的效应,就把这个污染物带走了。所以只有在这种条件下我们空气质量才比较好。”

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    近期,频繁袭来的严重雾霾让关中地区的群众心中忧虑。在中央第六环保督察组在陕督察期间,雾霾问题也是群众最为关注的环境问题之一。短短30余天,环保督察在大气污染监管上形成高压态势,让全社会共同感受到“环保风暴”的压力、责任和效果,有力提升了全民参与防治的信心。

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    西安网讯(西安广播电视台《西安新闻》记者 杨楠 杨天泽 编辑 辛源 见习编辑 文静 )随着人们生活水平的提高,大家对我们生活的环境越来越关心,雾霾、PM2.5这些词汇也越来也多出现在了人们平时的生活中。我们的记者专门探访了位于西安的中科院地球环境研究所,希望从这里了解到一些关于西安雾霾问题的情况。

    B 燃煤和汽车尾气——关中雾霾“罪魁祸首”

    全天候PM2.5大气重金属在线分析仪是华唯公司经过多年研发,采用国内华唯独有的二次靶技术,利用X射线荧光原理和过滤溥膜收集PM2.5颗粒技术,搭载华唯独创的VisualFP基本参数法分析软件,快速准确检测大气PM2.5颗粒中微量重金属含量。采用两个二次靶就可以对PM2.5颗粒物中的重金属进行精确分析,光管靶材采用Rh靶,Mo靶测试,Gd靶测试。检出限为0.1ug/m3 。

    我们常说PM2.5,那到底雾霾当中的PM2.5是从哪里来的呢?今天我们继续带您走进中科院地球环境研究所。

    针对近日网传“汽车尾气能降雾霾”的说法,张振文指出这样的结论是不科学,不负责任的。他说,机动车尾气中的氮氧化物、挥发性有机物等物质既是产生PM2.5的“原材料”,同时也是“催化剂”,而且机动车尾气污染在地面上空1米处形成污染带,处于人体呼吸系统附近,对人身体健康影响较大。因此,在重污染天气采取机动车限行措施是十分必要的。

    伦敦酸雾通常被认为是由燃煤排放的烟尘以及二氧化硫等一次污染物所致,洛杉矶雾霾则是一种光化学污染,主要原因是机动车尾气在阳光作用下反应生成了二次污染物。而中国雾霾是一次与二次污染物混合造成,其成分复杂多变,但主要污染物可归为五类:二氧化硫、氮氧化物、悬浮颗粒物、重金属和挥发性有机物。

    通过研究得知,PM2.5自然排放源和人为排放源。自然排放的风扬尘土等和人为排放的工业粉尘、机动车尾气颗粒物、道路扬尘、建筑施工扬尘、厨房烟气等,都是形成PM2.5的源头之一。但值得注意的是,人类活动排放的大量气态污染物如二氧化硫、氮氧化物等,都能在大气中被氧化产生硫酸盐、硝酸盐等新生细颗粒物,这些都是大气中PM2.5的重要来源。也就是说,人类活动产生的二次颗粒物占比更高,雾霾的产生与人类活动密不可分。

    “我们现在认为关中地区大气主要的污染物还是来自煤燃烧的排放。”曹军骥告诉记者,单个煤炉、炉灶的排放污染量尤其大。有数据显示,这种排放方式会产生相比于清洁高效燃烧的煤利用方式数十倍,甚至数百倍的污染物排放。

    1. 二氧化硫检测

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    1. 重金属检测

    A 地形和气象条件——致关中雾霾久聚不散

    化学发光检测原理是一种极为精确测定氮氧化物的方法,在宽泛的浓度范围内也具有很高的线性度和良好的重现性。这些特点使得CLD氮氧化物分析仪在追踪即使低至PPT水平的氮氧化物数据时依然保持极高的可靠性。ECO独特的技术理念含使其在测量精度、动态范围和响应时间等性能均达到全球最高标准。

    “关中地区的雾霾成因是什么?”“雾霾为何易聚难散?”“到底该怎么治理?”“什么时候能彻底根治?”……在此次督察问责之外,雾霾成因和治理对策再次成为群众热议的话题,向污染宣战,切实打好治污降霾攻坚战成为全省上下的自觉行动。1月15日,本报记者专访了我省相关领域的权威专家,对群众的疑惑作出了科学解释,为治污降霾建言献策。

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    “就关中区域而言,方圆200公里范围内排放的污染,各地市都会受到不同程度的影响。”针对关中地区的独特情况,曹军骥建议,在关中五地市真正建立区域联防联控机制,如遇重污染天气时,统一管理、统一行动,尽可能减轻不利天气引起的污染过程。在预警预报上,要提高雾霾污染预警预报的准确度,提高政府决策的科学程度。此外,要加强高水平研究成果与政策的关联性研究,提高政策制定的有效性和科学性。

    监测仪通过卷轮式滤纸带采集样品,并通过X射线荧光光谱技术对沉积在滤纸带上的颗粒物进行无损分析。环境空气通过颗粒物粒径切割器进行采样并抽取到滤纸带上,采集的样品自动运送至检测位置,通过XRF技术对选定的金属元素进行分析。分析的同时,下一个样品的采集也同步进行。除了滤纸带运送及日常自动质量检查时以外,采样和分析同步连续执行。能至少同时监测23种元素,并可根据用户需求进行扩展。

    根据陕西省环境科学研究院的相关研究,近年来,工业源在关中地区雾霾来源所占比重已下降,生活排放中,氮氧化物占较大比重,其中机动车排放占到50%以上。在供暖季,西安市机动车排放的污染物对PM2.5的贡献率约为20%,在非采暖季的夏季,由于燃煤的减少,机动车尾气的贡献率更高。

    这一下子颠覆了人们的认知,多年来人们对雾霾的认知大都停留在对呼吸道、肺脏的危害上,但最新的研究却发现,其对大脑的伤害完全不亚于肺脏。而在这之前罗彻斯特大学的环境医学系教授Cory-Slechta及其团队,在《环境健康展望》期刊上,就提出“细小的颗粒会对小鼠大脑造成更大伤害”。

    1月14日,西安市再度启动重污染天气三级应急响应,在短暂的好天气后,雾霾卷土重来:“从今日夜间起至未来48小时,受持续偏南暖湿气流控制,且伴有逆温现象,我市空气质量整体将处于中度至重度污染水平,部分区域和时段可能达到重度以上污染程度。” “暖湿气流造成逆温现象导致空气横向和纵向流动性差。这时大气层结构比较稳定,造成静稳天气,污染物容易在关中地区形成堆集,久久难以扩散,就出现了重度污染天气。”陕西省环境科学研究院院长张振文逐一向记者解释了西安市重污染天气三级应急响应中的“暖湿气流控制”“逆温现象”等概念。

    1. 悬浮颗粒物检测

    在西北第一高楼——西安绿地中心的双子楼楼顶,因为雾霾的影响,对面的高楼若隐若现。本报记者 刘强 摄

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    为了摸清PM2.5的构成,中国科学院地球环境研究所早在2012年就曾对西安市PM2.5来源进行了科学的解析,认为西安市的PM2.5来源主要是燃煤、机动车尾气、建筑扬尘及自然地质尘、生物质燃烧、工业排放和二次污染等。其占比分别为:19.2%、12.7%、13.1%、12.8%、6.9%和35.3%。

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    气溶胶是悬浮在空气中的固体和液体粒子的总称。PM2.5指的就是空气中直径小于2.5微米的气溶胶粒子。气溶胶是雾霾中的主要污染物。

    英国兰卡斯特大学的Maher及其团队,发表在《美国国家科学院院刊》上的最新研究就发现:“雾霾等空气污染,损伤的不仅是我们的肺,还会损害我们的大脑。”

    气溶胶冷却效应加剧逆温现象

    此款颗粒物分析仪,采用颗粒云和单颗粒监测相结合的技术,完全优于市面上通用的单独测量PM10或者PM2.5浓度粉尘仪,可以同时完成测量PM2.5、PM10、PM1、PM4和15μm颗粒物共5个不同粒径入颗粒物分析仪,不仅适用于室外环境和干净的室内环境颗粒物监测,也适用于工业环境,建筑工地扬尘等恶劣环境颗粒物监测。

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    综合采用光散射激光光度计和光学粒子计数器的测量技术,同时测量质量浓度和粒径分布,完成不同粒径段质量浓度的测试。

    持续时间长、污染程度重、分布范围广和能见度低是新年之交关中地区雾霾的显著特点。入冬以来,我国北方地区冷空气活动弱,冬季静稳天气增多。去年11月以后,关中地区静稳天气天数占比高达50%以上,不利于空气流动,空气中的污染物迅速集聚。 关中地区雾霾现象严重,与其气象条件和特殊的地理特征有着重要的关系,这已成为环境专家们的共识。中国科学院地球环境研究所研究员曹军骥认为,关中地区在污染扩散条件方面存在“先天不足”。地形方面,关中地区在秦岭和黄土高原的包围下形成东西向的喇叭形开口,污染物只能在有西北风的时候被吹散,其他风向下都会导致本地污染物的积累甚至外地污染物的输入。气象特征方面,关中地区常年主导风向为东北风,全年静风频率为35%。而在冬季,静风频率更是高达45%,且仅有不到20%的天气形势有利于大气污染扩散。

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    C 科学施策 突出重点——治霾尚需众志成城 目前,关中地区治霾成效如何?陕西省环境科学研究院的研究显示,2016年12月,颗粒物浓度明显低于2013年同期,其中,PM10小时值和日均值浓度峰值均下降40%以上,PM2.5小时值和日均值浓度峰值均下降30%左右。

    挥发性有机物通常指在标准状况下饱和蒸汽压较高,沸点低于250℃的有机化合物。VOCs组成复杂,按照组成元素分类有:C2——C12碳氢化合物、卤代烃及含氧有机化合物。

    按其来源,气溶胶可分为一次气溶胶(以微粒形式直接从发生源进入大气)和二次气溶胶(在大气中由一次污染物转化而生成),它们可以来自被风扬起的灰尘、海水蒸发而成的盐粒、火山爆发的散落物以及森林燃烧的烟尘等天然源,也可以来自化石和非化石燃料的燃烧、交通运输以及各种工业排放的烟尘等人为源。

    APSA-370采用了具有创新性的检测器和全新的光学系统,在低背景值下获得了极高的灵敏度,同时还大大提高了测定结果的稳定性。荧光池设计独特,能将水分对SO2测定结果的干扰降低到最低程度。该仪器内置了带有选择性透过膜的芳香烃阻隔器,这样就大大降低了相关成分的干扰。与HORIBA所独特设计的流路相结合,在延长阻隔器工作寿命的同时避免由于样品流量的变化对测定结果的影响。同FPD方法相比,APSA-370的测定结果具有下列优点:对SO2高效选择性;无须其他气体;线性输出。

    从大气污染物成分占比来看,目前关中地区空气中的细颗粒物占比上升至80%,大颗粒物下降。这说明主要工业污染源得到了很好的控制,扬尘得到有效抑制,治理效果明显。但是,张振文认为,造成雾霾的主要原因之一——氮氧化物排放改善不明显,散煤燃烧排放和汽车尾气排放在增加,加上不利气象条件的影响,空气质量出现回复与反弹,群众主观感觉空气质量改善不明显。

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    澳门新葡8455手机版,对雾霾的成因和成分的科学分析是治污降霾中精准施策的基础和前提。结合近几年的大气监测数据,相关专家分析认为,西安市大气污染已步入燃煤和机动车尾气混合型污染类型,且机动车尾气污染对大气污染的贡献比例在增加。

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    气溶胶含有各种微量金属、无机氧化物、硫酸盐、硝酸盐和含氧有机化合物等。它们能作为水滴和冰晶的凝结核、太阳辐射的吸收体和散射体,并参与各种化学循环。雾霾形成之后,气溶胶总体呈现“冷却效应”,使得低层大气降温幅度高于高层大气,加剧逆温现象,大气层结更加稳定。由此形成“逆温形成雾霾,雾霾加剧逆温”的恶性循环。

    这款粉尘检测仪具有大流量,在线式,有远程通讯等功能,能同时测量粒子数和浓度的高精度仪器,即同时可以测量:PM10、PM2.5、粒子数和质量浓度的仪器。检测器外部空气进入吸引口,经迷宫式切割器除去粗大粒子,遮掉外部光线,进入检测器暗室。暗室内的平行光与受光部的视野成直角交叉构成灵敏区,粉尘通过灵敏区时,其90℃方向散射光透过狭缝射进光电倍增管转换成光电流,经光电流积分电路转换成与散射光成正比的单位时间内的脉冲数。因此记录单位时间内的脉冲数便可求出粉尘的相对质量浓度。

    张振文基本赞同这一观点。他认为,关中地区雾霾主要来源是本地生产、生活中释放的颗粒物,主要包括化石燃料燃烧、汽车尾气、工地和马路扬尘以及其他工业企业的排放。尤其是进入冬季采暖季后,燃煤颗粒物排放强度增加一倍,初步估算占比超过40%。

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    颗粒物浓度和其中重金属元素浓度同时监测;

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    严重的雾霾天气再次敲响了环境治理的警钟!那有没有方法能够检测和监测雾霾组成呢?针对雾霾的主要组成成分,小编特意盘点了市场雾霾检测仪器种类及特点,快一起来了解一下吧。

    实现了颗粒物浓度和其中重金属浓度的同时测量。该仪器可广泛用于工业污染区、居民区、背景站等环境空气质量监测场所中TSP、PM10及PM2.5浓度及其中的铅、汞、铬、镉、砷等多种重金属污染物的在线监测。

    1. 挥发性有机物检测

    ECO PHYSICS化学发光法氮氧化物NOx分析仪

    1. 氮氧化物检测

    元素检出限低,最低可达0.01ng/m3量级;

    可测102种大气挥发性有机物,捕集方式:-150℃超低温空管冷冻捕集,双通道采样,双色谱柱分离,采用双通道采样和双检测器检测,分析方式:GC-FID/MS

    可同时监测28种元素,并可根据用户需求定制其他元素模型;

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