中国雾霾形成机理的深度分析_皓庭新风
时间:2020-03-22 来源:皓庭新风系统
通过对气溶胶颗粒的成分进行DNA测序,发现1300多种微生物(Cao等,2014),表明中国雾霾频发和严重性与东部地区水土环境面源污染、大量滋生微生物种群有直接关联。长期以来,中国经济发展方式粗放,产业结构和布局不合理,污染物排放总量居高不下。如北京已被2000多座垃圾场包围,每天垃圾处理缺口 8000吨,仍以每年 8%—10%的速度增长(公布为北京每天产各类垃圾 1.8万吨,北京市环境专家认为近3万吨)。面对严峻形势,中国政府已加强土壤环境保护和污染治理,坚决向土壤污染宣战。中国严重雾霾快速形成与扩散,与微生物繁殖有关。微生物繁殖速度惊人,当微生物飘移到大气中吸附在气溶胶凝结核表面,进入生命周期迟缓期;当土壤中水分蒸发,携带氨氮营养物与气溶胶凝结核结合,为微生物生长提供水分、养料和氧气,使微生物进入对数生长期。大气中微生物繁殖条件分析微生物繁殖条件是温度、水分、氧气和养分。研究发现,微生物温度适应能力强,在水分蒸发进入大气,随空气温度降低会再次凝结,冬季成霜,春季成雾;物体悬浮状态接触空气面积大,使吸附在凝结核表面的微生物获得充分氧气。在短时间内突变微生物生长重要的养分是氨氮,氨氮融入气溶胶与微生物相遇,成为微生物快速繁殖的营养剂。氨氮来源于土壤和水源富营养化污染。改革开放以来,中国经济快速发展,也付出了沉重的环境代价,中国 2012 年 GDP 增长 7.8%,外部环境损失占GDP的9.2%。中国每年化肥使用量 4000 万吨,是美国、印度的总和,亩均施用量是美国的 3倍。江苏亩均化肥施用量是全国的 4—5 倍。中国每年 COD 排放2400 万吨,氨氮排放 245 万吨,远超环境容量。有专家指出:“许多土壤污染地区已超过土壤的自净能力,没有外来的治理干预,千百年后土壤也无法自净,有的地块永远都无法自净,甚至出现环境报复。”中国每年由于土壤污染而导致的粮食减产达到100亿公斤。富营养水体中氨氮随土壤水分蒸发,挥发到大气中,成为微生物的营养。实验在低温高效热泵型蒸馏装置中进行,对土壤中提取的水在43℃进行真空蒸馏。疾控中心对蒸馏水成分进行鉴定发现,蒸馏水消除原水中矿物质和重金属等物质,而氨氮等富营养物含量较高。这为前面论述提供了有力支撑。研究表明,土壤含水量80克/千克,土壤水分散失引起氨挥发量高。冬春季节夜间气象条件有利于水分蒸腾凝结和微生物繁殖,尤其冷空气南下造成空气水分加速凝结,极易形成严重雾霾;白天水分蒸腾作用随大气湿度增大而减弱,温度上升也使水分凝结作用减弱,使水分和氨氮减少,微生物活性减弱,雾霾强度下降。中国雾霾不仅源于工业化进程中工业污染生成的二次气溶胶颗粒,还源于广大农村土壤、水源严重污染导致以微生物为主的二次气溶胶颗粒,两者叠加效应导致中国雾霾快速形成与扩散。雾霾治理,一是应从普遍性角度入手,减少传统二次无机气溶胶等凝结核产生。二是应从特殊性角度入手,深入研究雾霾中的微生物种群和分类。筛选起主要作用的微生物,确定其种群的区域性集聚地,针对性地制定治理举措;深入研究控制土壤等面源污染的具体举措,减少和阻断蒸发水分中氨氮等营养物;探索区域性与雾霾相关联微生物群的发生规律和治理办法。同时大力推进城市公共环境卫生,消灭城市卫生死角。雾霾治理是一把双刃剑,从表征上看,中国雾霾很严重、发生频率高,但PM2.5浓度300~500mg/m3时对人体直接危害远低于欧美国家。这给中国政府治理雾霾提供了一定空间,但雾霾的特殊性也给政府带来了治理复杂性,提高了治理难度。中国雾霾生成机理给我们敲响了警钟。治理雾霾不仅要针对传统雾霾形成机理,还要根据中国雾霾的特殊性,注重包括土壤、水源严重污染的治理修复,减少微生物飘逸和阻断微生物营养供给路径。通过全社会的共同努力,早日将雾霾形成的临界点降下来,治理雾霾的难题就会迎刃而解。
皓庭新风系统