2月28日，中國能源學會副會長、國家“973”計劃風能項目首席科學家顧為東公布的最新研究成果顯示，與英美等國家工業(yè)化過程中的“霧霾”相比較，中國“霧霾”形成機理既具有普遍性，又具有特殊性。

 

      他認為，中國工業(yè)化進程中工業(yè)等污染和廣大郊區(qū)、農村的土壤、水源嚴重污染的疊加效應，是中國嚴重霧霾形成的特殊機理。該項研究得到了國家973計劃和國家科技支撐計劃資助。

 

      2012年冬以來，“霧霾”頻繁肆虐于中國北京以及廣大中東部地區(qū)上空，其范圍之廣、時間之長、影響之重，令全國乃至全世界感到震驚。

 

      氣象學解釋，霧是氣溶膠系統(tǒng)，是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的、能見度降低到1000米以內的自然現(xiàn)象。霧和霾的區(qū)別在于水分含量的大?。核趾窟_到90%的叫霧，水分含量低于80%的叫霾。80%～90%之間的，是霧和霾的混合物，主要成分是霾。

 

     中國“霧霾”在減排中仍逆勢增長

 

     顧為東介紹，中國“霧霾”發(fā)生的頻率和濃度并不低于當年美國洛杉磯、匹茲堡和英國倫敦。然而，中國“霧霾”的結構和生成機理和它們既具有共性，也具有特殊性。他認為，歐美國家霧霾發(fā)生的強度與大氣污染物，如土壤塵、燃煤、生物質燃燒、汽車尾氣與垃圾焚燒、工業(yè)污染和二次無機氣溶膠等產生和排放強度呈正相關，易于掌握霧霾的產生規(guī)律和強度變化。

 

     而中國霧霾大范圍的產生在宏觀上卻并不與大氣污染物排放強度呈正相關。如在夜間，運行中的汽車大幅減少、工廠停產、工地停工、職工下班、商業(yè)打烊、發(fā)電廠負荷下降，向大氣中排放污染物的強度大幅降低，但“霧霾”的強度卻顯著增強；早上，生產生活恢復正常，向大氣中排放污染物的強度提高，但“霧霾”強度卻穩(wěn)定或呈下降趨勢。這種變化趨勢并不是偶爾發(fā)生的現(xiàn)象，而是形成一般性的規(guī)律。

 

     此外，我國“霧霾”在節(jié)能減排的趨勢中逆勢增長，與歐美不一樣。上世紀，倫敦發(fā)生嚴重霧霾后，英國先后頒布了《凈化空氣條例》、《清潔空氣法案》、《空氣污染控制法案》，規(guī)定工業(yè)燃料里的含硫上限;通過征收氣候變化稅、設立碳基金、建立碳排放交易制度等激勵和懲罰機制，促使企業(yè)進行節(jié)能減排。多管齊下，逐漸摘掉了“霧都”的帽子。

 

      近年來，中國加大節(jié)能減排力度，推廣燃煤機組煙氣超低排放技術，嚴格控制二氧化硫、氮氧化合物、煙氣等達標排放;提高天然氣使用比例，2013年天然氣消費量突破1600億立方米。2013年全國能源消耗強度下降3.7%，即減少了2.2億噸煤炭消耗。如北京還通過政府補貼，取消家庭燃煤取暖，全部使用電取暖器。北京、天津和河北的粉塵量也大幅度下降。

 

     但受多方面因素影響，霧霾問題卻在近兩年有所加劇。特別是北京區(qū)域“霧霾”并沒有隨著上述節(jié)能減排和粉塵增長速度下降而減少，反而頻率越來越高、重“霧霾”越來越多，同樣呈逆勢增長。研究還發(fā)現(xiàn)，中國“霧霾”與新能源應用比例正相關，與歐美不一樣。

 

     與土壤水等面源污染密切相關

 

     科學界形成的共識是：“霧霾”的形成與氣溶膠有直接關系。

 

     研究顯示，在大氣環(huán)流相對穩(wěn)定時，大氣層低空的空氣垂直運動受到限制，其中的氣溶膠難以向高空飄散而被阻滯在低空和近地面，各種氣溶膠污染物逐漸堆積產生“霧霾”。

 

     一般情況下，小風、高濕、逆溫等穩(wěn)定的氣象條件易導致“霧霾”。這也是“霧霾”的普遍性特征。顧為東認為，解決“霧霾”問題，不能停留在對其普遍性特征的研究上，要對其特殊性進行深入剖析。如同美國與英國霧霾結構和組成不同一樣，有其地域特征，我國也是如此。

 

     研究發(fā)現(xiàn)，中國霧霾頻發(fā)和嚴重性與我國東部地區(qū)水土環(huán)境面源污染、大量滋生微生物種群有直接關聯(lián)。

 

     微生物廣泛分布于自然界中。顧為東解釋說，微生物最主要的特點就是體積小、種類多、繁殖迅速、環(huán)境適應能力強。

 

     土壤為微生物生長提供了所需要的各種基本要素，而且還具有保溫性能好、緩沖性強等優(yōu)點，因此，土壤是微生物的大本營。土壤中尤以細菌最多，約占土壤微生物總量的70%-90%;水環(huán)境是微生物棲息的第二天然場所。城市生活污水、工業(yè)廢水，有機物含量高，種類復雜，其中的微生物多為腐生型細菌和原生動物;空氣雖然不是微生物生長繁殖的良好場所，但土壤、水體、各種腐爛的有機物以及人和動物、植物體上的微生物，都可隨著氣流運動被攜帶到空氣中。

 

     上述研究揭示了一個并不被常人注意的現(xiàn)象：如北京已經被2000多座垃圾場包圍，目前每天垃圾處理缺口高達8000噸，仍以每年8%-10%的速度增長。而嚴重霧霾的快速形成與擴散，就與微生物的繁殖能力有關。

 

     通過對微生物的研究發(fā)現(xiàn)，微生物都是以驚人的速度“生兒育女”的。當微生物飄移到大氣中，吸附在氣溶膠凝結核表面，就進入生命周期的遲緩期;當土壤中水分蒸發(fā)，并且攜帶氨氮營養(yǎng)物，與氣溶膠凝結核結合，就為微生物生長提供了水分、養(yǎng)料和氧氣，使微生物進入對數(shù)生長期。如大腸桿菌在合適的生長條件下進入對數(shù)生長期時，12.5-20分鐘就可繁殖一代，每小時可分裂3次，由1個變成8個。這種繁殖速度仍比高等生物高出千萬倍。

 

     附著在氣溶膠顆粒上的微生物在適宜條件下迅速繁殖，從而使氣溶膠體積迅速增大，最終形成“霧霾”。如常溫常壓下，氣溶膠顆粒只有0.1微米，但隨著微生物迅速繁殖，氣溶膠體積可以迅速增長到2.5微米、5微米，甚至10微米，達到“霾”的標準。

 

     微生物繁殖的必要條件是溫度、水分、氧氣和養(yǎng)分。只要這些條件得以滿足，微生物就能夠快速繁殖，并且達到一定規(guī)模，形成微生物群。研究發(fā)現(xiàn)，“霧霾”以冬春最為嚴重，這時中國中東部地區(qū)的溫度恰好普遍在5-20攝氏度溫度區(qū)間。早春季節(jié)，幾乎每一次北方干旱冷空氣南下，均會引發(fā)土壤水分攜氨氮營養(yǎng)物蒸發(fā)的水汽會迅速凝結出來，為產生重霧霾創(chuàng)造條件。

 

     微生物生長最重要的養(yǎng)分就是氨和氮。研究發(fā)現(xiàn)，氨和氮產生的根源是水源的富營養(yǎng)化污染。中國水體中的營養(yǎng)物污染或水體富營養(yǎng)化問題，在過去50年里呈指數(shù)增長。同理，污染和富營養(yǎng)化也為土壤中微生物的大量繁衍提供了條件，造成微生物在土壤大量富集，冬春旱季可隨著氣流運動被攜帶到空氣中。

 

      兩方面加大治理“霧霾”力度

 

      對于中國的治霾問題，顧為東認為，從長遠看，必須加強水土保持力度，加大水體富營養(yǎng)化污染的治理和生態(tài)修復;減少化肥使用量，減少農村面源污染，抑制微生物種群的形成和蔓延。消除“霧霾”，可以從打破大氣中微生物群的生存環(huán)境入手，有效抑制和消減重度“霧霾”的形成。

 

      在具體措施方面，顧為東建議，應充分考慮霧霾的普遍性和特殊性，從兩個方面加大治理力度：一是從普遍性角度入手，減少傳統(tǒng)的土壤塵、燃煤、生物質燃燒、汽車尾氣與垃圾焚燒、工業(yè)污染和二次無機氣溶膠等凝結核的產生;二是從特殊性角度入手，繼續(xù)深入研究“霧霾”中的微生物種群和分類。

 

      篩選起主要作用的微生物，分析在冬春季節(jié)最適宜的繁衍條件溫度、濕度、養(yǎng)分，并確定這些微生物種群區(qū)域性集聚地，并針對性制定治理舉措;研究控制土壤等面源污染的具體舉措，減少和阻斷蒸發(fā)水分中的氨氮等營養(yǎng)物，降低微生物群的繁衍速度;尋找和探索區(qū)域性與霧霾相關聯(lián)的微生物群發(fā)生規(guī)律和治理辦法。

 

      上述研究成果還建議，大力推進城市公共環(huán)境衛(wèi)生，消滅城市衛(wèi)生死角，減少城市中凝結核的產生和微生物的繁衍集聚。