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一个科研工作者眼中的雾霾与城市   

2016-12-22 14:59:56|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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文/贝勒爷(投稿)(识局微信公共账号zhijuzk)

 

 

序:

博士期间,虽然自身研究的主要领域不是环境方面,但环境也算是相关专业。同时,有机会接触到一位研究该领域可吸入颗粒物长达十年的教授。近日受到识局刊文的启发,查阅了相关科研论文团队文献,并写上几点自己的感受与认识。

 

正文:

自2003年3月1日起,我国正式实施室内PM10颗粒物的标准,当时大众尚未对室内PM2.5颗粒物的标准有所关注,赵厚银、邵龙义等教授就在已经关注室内空气PM2.5的研究现状及发展趋势。下面摘取《室内空气PM2.5研究现状及发展趋势》一文中部分文字来简单介绍下PM2.5。

室内空气颗粒物一般指悬浮在室内空气中的固体或液体微粒,包括来自室外的颗粒物、室内污染源释放的颗粒物以及室内外共有的颗粒物。按粒径大小可分为TSP(总悬浮颗粒物,即空气动力学直径小于或等于100μm的颗粒)、PM10(可吸入颗粒物,即空气动力学直径小于或等于10μm的颗粒)和PM2.5(可吸入颗粒物,即空气动力学直径小于或等于2.5μm的颗粒)。

PM2.5颗粒物的粒径与其物理化学性质、在呼吸道内沉积、滞留和清除相关。一般说来,颗粒物的粒径越小,就越易滞留在人体内;滞留的时间越长,所需的清除时间也就越长,越易使毒性物质转移到身体的其他部位,加剧对人体健康的危害。

目前已知的PM2.5的化学成分包括可溶性成分(无机离子,如NO3-、SO4-)、有机成分(如多环芳烃)和微量元素等。对颗粒物的化学组成研究表明,由较细小的颗粒组成的复杂结构集合体比由较大颗粒组成的简单结构集合体比表面积大,所以更容易吸附一些对人体健康有害的重金属和有机物,同时也使这些有毒物质在肺中更容易溶解,其毒性更大。

对有机污染物在不同粒径颗粒物上的分布与污染特征的研究表明,约97.6%的多环芳烃、82.3 %的酞酸酯、78.5 %的有机氯农药分布于≤7.0μm颗粒中,而约89.9%的多环芳烃、4.87%的酞酸酯、49.9 %的有机氯农药分布于≤2.0μm颗粒中。美国大部分研究也表明,硫酸盐、硝酸盐、氢离子、元素碳、二次有机化合物及过渡金属等都富集在细粒子(PM2.5)上,而Ca、Al、Mg、Fe等元素主要富集在粗粒子(PM10)上,其对人体健康的影响也是不同的。

PM2.5的流行病学及毒理学主要研究室内PM2.5对人体健康的影响。欧美国家的流行病学研究表明, 医院哮喘病发病率、进医院的人数以及死亡人数都会随空气中PM10浓度的增加而增加,但是对人体有潜在危害的物质,如酸、重金属等,主要集中在PM2.5范围,而粗粒子中含量很少。哈佛大学对8000名成年人进行了为期16年的颗粒物流行病学研究,也证实粒径≤2.5μm的颗粒物与死亡率的上升显著相关。

另外,人们在PM2.5中暴露的时间长短对人体健康也有重要影响,如长期暴露在高浓度的P M10和PM2.5的大气中,细颗粒物(PM2.5)会在人体内聚集,从而对人体健康产生很大危害。目前已知的PM2.5对人体健康的影响主要包括:增加重病和慢性病患者的死亡率;使呼吸系统、心脏系统疾病恶化,医院中此类急症增多;改变肺功能及结构, 改变免疫结构, 使患病率增加等。颗粒物引起的三类疾病值得重视:(1)传染病:包括流感、肺结核和肺炎等;(2)过敏:包括由自然过敏源引起的哮喘和肺泡炎;(3)肺癌等。

室内PM2.5的形成有两种,一种是直接以固态形式排出的一次粒子,另一种是由气态化学反应而生成的二次粒子。PM2.5中一次粒子主要来源于燃料燃烧、吸烟,以及由室外进人室内的颗粒物回,二次粒子主要由多相(气一粒)化学反应而形成的硫酸盐、硝酸盐的二次细粒子。

2002年,时宗波和邵龙义等利用X射线衍射仪和扫描电镜,在《北京市西北城区取暖期环境大气中PM10的物理化学特征》一文中指出,夜间PM10浓度普遍高于白天,PM10主要来自燃煤和汽车尾气。

刘彦飞和邵龙义等《大气可吸入颗粒物(PM10)单颗粒硫化特征》一文中,指出在一定的SO2浓度下,大气颗粒物的硫化现象与大气湿度有直接关系,气湿越大,颗粒物的硫化现象越明显。也就是说湿度越大,越要注意雾霾对人体的伤害。

除此之外,业界周林等研究者早在2009年就对云南省宣威地区的PM10对肺癌的影响展开过研究,云南省宣威地区农村的肺癌发病率居全国之首,其中尤以女性肺癌发病率高,在世界女性肺癌死亡率水平中处于前列。以烟煤和木柴为生活燃料的家庭室内可吸入颗粒物浓度高,宣威肺癌高发地区长期燃烧煤烟造成室内以苯并芘(Bap)为主的多环芳烃类物(PAH)污染是宣威肺癌高发的主要原因之一。

在常人的印象中,澳门这个地方基本上与雾霾这个词是无关的。澳门位于中国东南沿海的珠江三角洲西侧,主要由澳门半岛、氹仔岛、路环岛和路函城四部分组成,属亚热带气候,同时亦具温带气候的特性,由于澳门地形三面环海,地势不高,污染物的扩散条件较好,因而总体污染情况不算严重,但在一些污染源较集中的地点,如主要交通要道,问题则较为突出,具体表现在悬浮粒子的含量及汽车排放废气等。邵龙义和杨书申等早在2009年,就发表论文研究大气颗粒物的微貌形态、氧化性损伤能力等,指出不同区域的颗粒物种类有着明显的地点差异。

2015年,赵承美和邵龙义等对比分析北京、郑州和深圳三个城市空气中气溶胶单颗粒特征,研究发现采样期间深圳气溶胶单颗粒数量主要受交通污染源影响,北京和郑州气溶胶单颗粒数量主要受燃煤源和交通污染源共同影响。

不难看出,中国矿业大学(北京)、中原工学院等高校煤田地质学的科研工作人员,早在十多年前就已经注意到“可吸入颗粒物”,研究地区从兰州、郑州等工业城市到北京、上海、澳门等发达城市,研究内容包括可吸入颗粒物的形态、与生物活性的关系以及来源等。

个人观点认为造成雾霾如此严重,有以下几点:

第一, 工厂的燃料尾气排放。这个是众所周知的原因。大型工厂晚上偷偷排放不达标的尾气。笔者家附近的小工厂和小作坊也在晚上大肆排放各种有毒气体。

第二, 汽车的尾气排放。其实,目前国内很多时候尾气排放比原来的质量要好的多。就是现在私家车的数量太多,远远超出大城市的承载量。

第三, 用煤和气候条件。冬天北方取暖需要烧掉大量的煤。此外,北方地区的发电厂以火力发电为主,不像南方有着大量的水力发电和核能发电。全球整体气候变暖,缺风少雨,导致雾霾难以散去。

第四, 监管制度的不严格。很多环评报告都是通过层层分包,造假,寻找各种在校的硕士和本科生写的。越是小的地方,更多地存在你我都懂的勾结。

第五, 大城市的城市规划。目前,在全国的北京、上海、成都等地,到处都是大兴土建,修隧道、修高楼、修地铁,这些工地所产生的扬尘也是雾霾颗粒物的重要来源。政府为了政绩,为了基建,为了地区GDP,而忽略了这些扬尘。此外,大面积的修建的城市群和高楼大厦,造成城市局部地区的空气流通性较差。

其实,国家也正在从各种角度努力解决这个问题。

第一, 减少煤炭的使用量。在十三五的规划中,努力推动天然气这种清洁能源的使用。无论是西部天然气的勘探,还是海外LNG天然气的大量采购回来,以及西气东输、川气东送等运输管道的建设,这无疑表明国家的决心。

第二, 增加非化石能源的使用量。中国在四川等地修建了大量的水电站和核电站。此外,中石化新星石油公司在河北雄县、河南濮阳等地,已经开始了地热的大面积推广。

第三, 通过限号和户口政策,努力控制着大城市的私家车数量。虽然这个政策,被大量的人所吐槽,但是也是控制交通和解决雾霾的方法之一。

第四, 虽然在工地的裸露土地上都已经铺上了防止扬尘的网子,但是有的时候,中国的地方政府应该适当控制基础设施的修建速度。因为太集中的基础设施修建有可能超出空气容纳可吸入颗粒物的能力。

第五, 自从中国加入巴黎合约计划以后,应该加快环境保护法的更新和推出速度,加大对非法排放工厂的惩治力度。

第六, 注意城市规划,避免阻挡通风通道。此外,在气候条件允许的情况下,进行人工降雨。前段时间,成都市政府就有采取过人工降雨的措施来减缓雾霾。

从小生长在北方的笔者,记得小时候上学路上每年冬天都是沙尘暴,渐渐的,现在的冬天很少看见沙尘暴?这与国家的努力在内蒙古、河北等地修建的植树造林和城市内部绿化带有关。可惜的是,解决了沙尘,又迎来了雾霾,希望政界、学界、产业界能够正视并且持续发力,努力还所有人一片蓝天。

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