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今年國家自然科學獎二等獎的41項獲獎項目中，有一項格外切合近期的熱點話題—“中國大氣污染物氣溶膠的形成”。在年初以來一波接一波的霧霾天氣里，這項國內首個揭示PM2.5來龍去脈的系統研究，現實意義不言自明。 也正因為身處這樣的霧霾中，該研究領銜完成人、復旦大學大氣化學研究中心主任、環境科學系教授莊國順在獲獎后接受采訪時，言談中仍難有幾分輕松。 機動車對空氣污染有多少“貢獻”? 城市霧霾天氣的主要成因，是如今家喻戶曉的PM2.5(細顆粒物)，而PM2.5總量的80%以上是硫酸鹽、硝酸鹽、有機氣溶膠等，在科學上統稱為氣溶膠。 莊國順教授等此次獲獎的研究，正是揭示了這些肉眼看不見的微小顆粒，究竟是如何形成、如何變化，又是怎樣影響人們賴以視物、賴以呼吸的空氣。研究表明，行駛在全國大小道路上的上億輛汽車，已成為國內氣溶膠污染物的主要“貢獻者”。 機動車尾氣排放的氮氧化物與氫化合物、油微粒等，在空氣中發生化學反應，組成了氣溶膠中硝酸鹽、有機物和元素碳的主要來源。它們又與沙塵、海鹽等自然氣溶膠混合并相互作用，形成復合污染物，吸收和反射陽光，使空氣變得昏暗污濁。 莊國順介紹，空氣中的硝酸鹽污染物主要來自汽車廢氣排放，而硫酸鹽污染物多由工業排放尤其是燃煤產生。因此分析兩者在空氣中的相對比值，就能大體判斷汽車廢氣排放在空氣污染中的相對比重。 “以上海為例，2003年硝酸鹽與硫酸鹽污染物之比為3∶7，如今已接近1∶1，這意味著機動車排放的比重已接近工廠排放，還大有趕超之勢。”莊國順說，“機動車的污染來自尾氣、揚塵兩方面，揚塵并不包括在估算中。再加上汽車發動機在堵車空轉時不完全燃燒，產生更大污染，所以實際上交通問題產生的污染比我們的估計還要嚴重。” 他表示，近幾年我國通過大力實施脫硫脫氮等環保工藝改造，工業廢氣排放產生的二氧化硫和氮氧化物比十年前有所減少;但汽車數量卻快速增長，汽車廢氣排放也逐年走高。 研究表明，人的鼻腔可以擋住粒徑10微米以上的顆粒物，粒徑2.5微米至10微米之間的顆粒物也可通過痰液排出或被鼻腔內絨毛阻擋。而直徑小于或等于2.5微米的PM2.5，卻能直接侵入下支氣管和肺泡的毛細血管中，不易排出體外。加之汽車尾氣的排放高度僅略高于地面，比高處的煙囪廢氣更易被人體吸入，對健康危害更大。此外，氣溶膠還會減少到達地面的陽光，造成農業減產。 國內汽車污染為何比國外嚴重? 自1998年開展項目以來，莊國順教授項目組的研究表明，我國已成為全球PM2.5污染最嚴重的國家之一，許多地區的PM2.5濃度遠遠超出世界衛生組織的空氣質量標準(單日均值25微克/立方米，年均值10微克/立方米)，并在華北平原、長三角、珠三角和四川盆地形成了四大灰霾區。 “綜合考慮影響范圍、持續時間、污染物濃度，以及顆粒物擴散的氣象因素，今年1月以來我國的霧霾天氣，可能是人類歷史上規模最大的一次PM2.5污染事件。”莊國順表示，近期霧霾對人體健康的傷害，更甚于2000年前后席卷華北的沙塵暴。 不過，至今為止我國的汽車總量仍不足美國的一半，北上廣的汽車數量和密度也并不比紐約、東京、倫敦、巴黎等西方超大城市更高。那么，為何我國由汽車導致的空氣污染，會比發達國家更嚴重呢? 原因之一是國內的汽車排放標準、燃油質量標準不夠嚴格。今年2月1日起，北京市將在全國率先對新增機動車實施京V排放標準，加嚴了氮氧化物等污染物的限值。但總體而言，我國的機動車排放標準目前仍與發達國家有較大差距，主要原因在于燃油標準過低(尤其是含硫量過高)，以及汽車缺少尾氣排放控制裝置。 不合理的城市規劃也加劇了汽車尾氣污染。上至“首堵”北京，下到十幾萬人的小縣城，堵車在全國各地幾成家常便飯。攤大餅式的城市布局，欠完善的公共交通，讓許多市民只得依賴私家車頻繁往返于郊區與市中心之間;道路設計的種種缺陷，讓城市交通更加脆弱，助長了堵車的常態化;郊外植被的破壞和市區綠化的滯后，增加了揚塵，削弱了植物對PM2.5的吸附作用。 空氣污染影響范圍究竟有多大? 十多年來，莊國順教授研究團隊的足跡轉戰我國西北、華北和東南沿海，從天山、戈壁、市區到海島，采集到多達一兩萬的研究樣本。 研究發現，來自我國新疆、黃土高原和內蒙古的沙塵，幾天之內就能隨風飄到東南沿海。在這段不算短的旅途中，天然沙塵與人工排放的污染物發生了混合，相互間不斷進行化學反應，使沙塵中的碳酸鹽逐步轉化為酸性更強的硫酸鹽等二次污染物。從新疆、內蒙古一路到上海，沙塵的酸性逐漸增加，測到最高的一次增長了100倍。排入大氣的多種有毒烴類和重金屬，也在這個過程中與之“同流合污”。 莊國順強調，正是由于氣溶膠可以在大氣中長途跋涉，污染程度逐步增強，導致了霧霾天氣可以輕易跨市，跨省，乃至在中東部廣大地區形成“霧國”。“大氣污染問題已經不是一個城市可以解決的局部問題，這是一個區域性的問題，在某種意義上，大氣污染是一個全球性的問題。”因此，僅僅“頭痛醫頭，腳痛醫腳”地治理幾個空氣污染較嚴重的城市，已不能解決根本問題。 “北京、上海哪怕制定多么嚴格的機動車限行，或是把工業生產都外遷出去，也不能顯著改善城市空氣質量。”莊國順表示，“需要打破區域界限，制定統籌安排、聯合防治的空氣污染治理措施。” 值得注意的是，氣溶膠長途跋涉的特性，使它們不僅降低城市上空的空氣質量，也會將污染物帶進并沒有多少汽車和工業的鄉鎮、農村甚至人跡罕至的區域，并溶入土壤和水體之中。對于氣溶膠污染物的生態影響究竟有多深遠，恐怕還需要更加長期深入、涉及更多領域的研究。 ——釋疑—— 嚴格控制汽車排放標準，我們仍可擁有更多藍天 莊國順1998年留學回國時，京津華北地區正飽受沙塵暴之苦。不過當時公眾乃至政府部門的注意力都集中在沙漠化問題上，沙塵中的細顆粒物污染并未引起關心。莊國順等一批最早在國內開展PM2.5研究的學者，許多年間的呼吁聲都游離在媒體和決策層之外。 今年年初，莊國順研究團隊的成果終于獲得了國家自然科學獎的肯定，媒體及公眾要求改善空氣質量的呼聲空前高漲，針對PM2.5的監測體系也在逐步搭建。亡羊補牢，是否還為時未晚? “倫敦早就摘掉了‘霧都’的帽子，美國的酸雨問題也在上世紀90年代后得到了解決。只要下定決心治理，霧霾天并不是無法解決的。” 莊國順認為，加強污染機理研究、提高環保治理投入只是一方面，更根本的是需要全社會、需要決策層認識到片面重視經濟增長，以及高耗能、高消費的生產生活方式，已經給我們賴以生存的環境帶來了多么嚴重的代價。“發展的根本目的是改善生活質量，但如今的空氣污染帶來的可不只是堵會兒車、咳嗽幾聲的小麻煩，而已經給人們的基本健康造成了威脅。” 莊教授強調，目前我國的大氣污染，并非汽車時代的無解命題。“如果能制定科學的城市發展規劃，大力發展城市道路系統和公共交通，嚴格控制汽車排放標準，我們完全有可能像發達國家一樣，在進入汽車時代的同時，又擁有藍色的天空。”(記者 董子凡) ■ 延伸閱讀 灰霾面積如何測算 1月29日，環保部發布消息稱，1月27日以來，全國有130萬平方公里的面積受到灰霾天的影響。據悉，這也是我國首次確切公布灰霾天的影響范圍。 此次能及時向公眾發布灰霾影響范圍的相關信息得益于，我國從今年1月1日起，對70多個城市開展了PM2.5的監測，而且還開始運用衛星遙感技術、從空中監測灰霾的影響范圍。 環保部衛星環境應用中心高級工程師王中挺介紹說，利用衛星遙感技術監測灰霾相當于每一平方公里就能收集到一組監測數據，這樣的監測密度是普通地面監測站點不能覆蓋的。 王中挺介紹說，利用衛星遙感宏觀性特點可以實現對灰霾大范圍、區域性的監測。 灰霾監測中衛星遙感手段的應用，不僅可以彌補灰霾地面監測站點所不能覆蓋到的區域，而且衛星遙感得到的灰霾分布、面積、等級、頻次等指標可以大大豐富、完善當前的地面灰霾監測指標，有助于全面、客觀地掌握灰霾的發生狀況。此外，基于灰霾的光學特征開展的衛星灰霾遙感監測，可以較好地用于識別灰霾的發生及其嚴重程度。 從2013年1月份我國中東部灰霾面積與2012年同期的比對情況來看，在1月上旬兩年的灰霾面積大致相當，而今年1月中下旬的灰霾面積明顯大于去年同期，截止到1月29日，超過100萬平方公里的天數已達10天。 從我國中東部2013年1月26日、27日灰霾比較嚴重時的監測結果，可以看出，26日中東部大部分地區都出現了灰霾，27日南方灰霾有所減弱，主要分布在華北平原和四川盆地，經統計灰霾面積為131萬平方公里。 據專家介紹，衛星遙感監測結果表明，衛星遙感技術作為一種新興的監測手段，可以實現對城市群及大范圍區域的灰霾監測，提供灰霾的分布范圍、輕重等級、影響面積、出現頻次等監測指標及日報、月報監測結果，與地面監測數據結果也可以互為補充、相互印證。（儀表網） |
