实验证实了观测的结果符合北京市的实际情况,加上一次次详实的实验模拟数据和数值模拟结果,在众多诱发霾污染的前体物中,将优先控制的目标锁定为氮氧化物的“氮氧化物中心说”,从假说上升到了科学理论!
机动车排放氨气促进颗粒物生成
在我国,汽车尾气排放的氮氧化物,触发了燃煤产生的二氧化硫向颗粒物硫酸盐转化 。但仍有一个重要的问题:怎么促成转化,究竟是什么在起作用?王跃思团队发现了一个新的氨气来源 。
氨气是一种碱性气体,几乎是大气中唯一一种碱性气体,正是因为它的存在,硫酸和硝酸中和变成了硫酸盐和硝酸盐,气体变成了颗粒物 。也就是说,如果京津冀区域没有氨,颗粒物污染也不会那么严重,二氧化硫和氮氧化物也就可能作为气体消散了 。“这点真是很要命!”
氨气从哪来?一般认为,70%以上的氨都是从农牧业来的,农业化肥使用挥发大约能占30%,畜牧业养殖占40%,人体占9% 。卫星观测发现,在整个华北地区,氨的浓度越来越高 。可对农牧业的现状进行分析,发现农牧业的活动水平是下降的,应该会导致氨的排放量下降 。大家一时间也弄不清楚究竟是怎么回事 。
农业的氨怎么跑到城里来了?城市氨气为什么逐年升高?王跃思团队提出可能有未知的氨气来源,而且这一来源极有可能与燃烧过程有关 。
质疑的声音也纷纷跃起 。“汽车尾气和燃煤等燃烧过程排放的氨仅占很小的部分 。”一位专门研究汽车工业的专家如是说 。课题组成员之间因此争论不休,各不让步,整个课题研究一度因为这个问题搁置 。
但王跃思不信,“我在国内外的文献资料上,确实是看到过燃烧过程排放氨气” 。后续团队用同位素分析法,终于论证了氨的来源 。“在重污染期间,氨并不是主要来自农牧业,而是来自工业化石燃料燃烧过程和机动车排放,在重霾期间,这个比例可以达到80%甚至90% 。”这个结论的提出和系列证实过程,不仅让整个团队惊讶,国内外同行专家也心服口服 。
随后,好消息接踵而来 。
课题组广州的同事去广州的珠江隧道做实验 。“隧道里面只有汽车,很好得出结论 。”一经检测,果然汽车尾气是排放氨的,隧道里面测出的氨的浓度,比外面高出几十倍!课题组北京的同事,测定了煤炭散烧过程排放的氨气,发现我国燃煤散烧排放的氨气是国外的50倍左右 。
“燃烧过程排放了大量的氨 。”证实了!
应当让颗粒物和臭氧浓度协同下降
破解了雾霾的真身,各项治理措施就有了针对性,效果也更加明显 。
近年来,北京市大力压减燃煤,燃煤总量已经低于500万吨,二氧化硫年均浓度稳定保持在个位数;严控移动源污染,降低氮氧化物排放,仅去年就查处了32.5万辆次超标重型柴油车,是前一年的5.6倍;治理扬尘和挥发性有机物,利用科技手段提高监管,有序退出一般制造业和污染企业……
连续5年的大气综合治理,到2017年底,北京市的PM2.5年均浓度从2013年的89.5微克/立方米下降到了58微克/立方米;2018年北京继续开展蓝天保卫战,PM2.5年均浓度降至51微克/立方米 。
“可以说,通过这些年,颗粒物治理已经走上了‘快车道’,事实也证明咱们治理的方向和措施是正确的 。接下来,就要解决臭氧问题了 。”王跃思说,目前以至于未来很长一段时间的研究,都得集中在臭氧治理上 。
臭氧治理又是一个大难题,像欧美等发达国家,至今都还未能解决臭氧问题,臭氧浓度仍会出现超标的情况 。“他们关于颗粒物的问题在上个世纪90年代就解决了,颗粒物浓度已经能做到不反弹,但臭氧还不行 。”
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