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室外污染知識

想知道為什么今天空氣特別差嗎?

發布時間:2020-06-22 作者:Admin

為什(shen)么今天(tian)的PM2.5濃度比往常高這么多?為什么早上看起來霧蒙蒙的,到了中午空氣又變好了呢?為什么冬天會出現連續的霧霾天氣,而夏天卻天朗氣清呢?想知道是哪些因素影響了PM2.5的濃度嗎,或許可以從這篇文章中找到答案。

 

PM2.5主要(yao)的(de)來(lai)(lai)源(yuan)來(lai)(lai)自人類(lei)的(de)生產(chan)和生活。從目前各省公布(bu)的(de)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)源(yuan)結果來(lai)(lai)看,燃煤、機動車尾氣(qi)、工(gong)業污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)、揚塵是PM2.5的(de)主要(yao)來(lai)(lai)源(yuan)。除此之(zhi)外(wai)(wai),秸稈和垃圾(ji)燃燒、餐(can)飲油煙、畜禽養(yang)殖(zhi)、建筑涂裝(zhuang)及海鹽(yan)粒(li)子等其它排放對PM2.5也有一定貢(gong)獻(xian)。除污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)源(yuan)外(wai)(wai),氣(qi)象、地形條件等也會對城市空氣(qi)質量產(chan)生重(zhong)要(yao)影響(xiang)。

 

一、污染源排放

PM2.5的(de)排放分為一(yi)(yi)次污(wu)染源(yuan)和二(er)次污(wu)染源(yuan)。一(yi)(yi)次污(wu)染源(yuan)主要是(shi)由石化燃料(liao)(石油、煤炭(tan)等)、生(sheng)(sheng)物質(zhi)燃料(liao)(秸稈、木材)的(de)燃燒、揚塵等直接產生(sheng)(sheng)的(de)PM2.5顆(ke)粒。二(er)次污(wu)染源(yuan)主要是(shi)由化石、生(sheng)(sheng)物質(zhi)燃料(liao)燃燒產生(sheng)(sheng)的(de)揮發性有機(ji)(ji)物(VOCs)、氮氧化合物、二(er)氧化硫、碳(tan)氫有機(ji)(ji)物、硝酸鹽等通過化學反應與大氣中的(de)微(wei)粒結合而產生(sheng)(sheng)的(de)PM2.5顆(ke)粒。

 

對于某一區(qu)域來說,其(qi)污染源分布一般(ban)比較固定,污染物排放也是相對固定的,短(duan)時間內不會出現特(te)別(bie)明顯的變(bian)(bian)化(hua)。但隨著季節的更替、人類生產(chan)生活的變(bian)(bian)化(hua),部分污染源對PM2.5的貢獻量也會出現不同程度的浮動。

 

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1、采暖(nuan)期燃煤取暖(nuan)

冬季,本(ben)地污染(ran)物(wu)(wu)(wu)排(pai)放濃度(du)高、強度(du)大(da),尤其是北方地區氣溫(wen)偏(pian)低,多采用煤(mei)炭取暖,燃煤(mei)量顯著升高,排(pai)放的(de)煤(mei)煙粉(fen)塵(chen)及氮氧(yang)化物(wu)(wu)(wu)、硫氧(yang)化物(wu)(wu)(wu)等在逆(ni)溫(wen)層天氣下(xia)蓄積不散,并通過大(da)氣反應(ying)形(xing)成大(da)量顆粒物(wu)(wu)(wu)。這也是冬季PM2.5濃度居高不下的重要原因之一。

 

2、機(ji)動車(che)尾(wei)氣排放增加

相比夏季(ji),冬季(ji)由(you)于氣(qi)溫(wen)降低,使得(de)汽車發(fa)動機工作(zuo)循環的氣(qi)體壓(ya)力與(yu)溫(wen)度不(bu)高,混(hun)合氣(qi)體的燃(ran)燒速度減慢,或是遇(yu)到堵車發(fa)動機低速運轉,燃(ran)料燃(ran)燒不(bu)充分(fen),機動車尾(wei)氣(qi)排放增加,從而(er)導(dao)致PM2.5及其前體物(二氧化硫、氮氧化物、VOCs等)的排放量增加。每天上下班的高峰期也是一天中PM2.5濃度*高的時段。

 

3、沙塵暴(bao)

春(chun)季北方PM2.5濃度中也有沙塵暴的一份“貢獻”。雖然沙塵暴的主要組成部分是PM10顆粒物,但其中也夾雜著一部分的PM2.5,同時強風把地面大量沙塵物質吹起并卷入空中,與空氣中的二氧化硫、氮氧化物等氣體結合,會加速二次顆粒物PM2.5的形成。

 

4、秸稈燃燒

華北(bei)、東北(bei)春秋季節,西南、長(chang)江中下(xia)游地(di)(di)區夏秋季節,正是農作(zuo)物收獲時(shi)期,此時(shi)焚(fen)燒秸(jie)稈(gan)就成(cheng)為污(wu)染各地(di)(di)空氣質量的*大(da)威脅。秸(jie)稈(gan)焚(fen)燒時(shi),大(da)氣中二(er)氧化硫、二(er)氧化氮和PM2.5指數將達到高峰值,其中二氧化硫的濃度比平時高出1倍,二氧化氮、PM2.5的濃度比平時高出3倍。這些有害顆粒物極易下沉,加上當地地面濕度大,水汽充分,下沉到地面形成了霧霾。

 

秸稈焚燒并非(fei)空氣污染的主要來源,從全國而言,其產生的PM2.5不到PM2.5總量的5%。但由于秸稈是在1、2天時間內集中焚燒,在污染*重的一天,秸稈焚燒產生的PM2.5可能占當天空氣中PM2.5量的30%、40%。

 

5、餐飲(yin)油煙

餐飲油煙雖不是PM2.5的主要來源,但對PM2.5肯定是有貢獻的,只是占比相對較小。中國人習慣在烹飪過程中采用炸、炒、煎、烤等工藝,很容易制造大量的油煙氣溶膠。甚至在中國很多地區,還在保持用煤炭和柴火燒飯的傳統,由此產生的污染排放恐怕的確是空氣污染中不可小覷的因素。

 

餐飲油煙(yan)對空氣污染(ran)的影響(xiang)在夏季(ji)比較明顯。此前北京市環保(bao)局統計表明,在夏季(ji)北京城區PM2.5污染源中,烹飪源能占到15%至20%左右。吃燒烤似乎已成為市民夏夜生活的一部分,然而,露天燒烤由于缺乏規范化的管理和排煙設備不夠正規,燃料多為木炭,在烹飪時會釋放大量的一氧化碳、二氧化碳和油霧,與空氣中的塵埃結合,形成PM2.5顆粒物。

 

二、氣(qi)象條件(jian)

在污(wu)染源相對穩定的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下,城(cheng)市的(de)(de)(de)空氣污(wu)染在很大(da)的(de)(de)(de)程(cheng)度上也(ye)會受到(dao)當地氣象和地形條(tiao)件的(de)(de)(de)影響,不同氣象及地形對于區域環境的影響是顯而易見的。

 

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1.、逆溫(wen)

論氣(qi)象條件對PM2.5濃度變化的影響,逆溫起到關鍵作用,這點在秋冬季尤為明顯。什么是逆溫?通常情況下,氣溫隨著海拔升高而降低,下層空氣較熱,上層空氣較冷,冷空氣重會下沉,熱空氣輕會上浮,就形成了對流。但在某些時候,比如秋冬季夜間,因為地面溫度急劇降低,導致貼近地面的下層大氣溫度很低,上層空氣降溫沒那么快,反而溫度比下層高,發生“氣溫的逆轉”現象。這種下冷上熱的逆溫層結一旦形成,空氣無法上下對流,污染物就很難擴散。

冬季地(di)面對(dui)于大氣是冷源,尤其是夜(ye)間(jian)輻射降溫明顯(xian),近地(di)面的(de)(de)大氣溫度(du)比上層大氣溫度(du)低,造成大氣層結(jie)穩定(ding),空(kong)氣無法(fa)上下對(dui)流,這也是為什么逆溫一般出(chu)現在(zai)夜(ye)間(jian)和早晨的(de)(de)原(yuan)因。逆溫層的(de)(de)形成使(shi)得污染物就很(hen)難(nan)擴散,并(bing)且不斷積累(lei),導致一次(ci)排放和二(er)次(ci)轉化成的(de)(de)PM2.5在近地面大氣中逐漸累積,加重霧霾現象。而夏季則相反,地面對于大氣是熱源,大氣垂直運動活躍,加上氣旋(溫帶氣旋&熱帶氣旋)活動頻繁,就不易出現逆溫現象。

 

2、降水

降水對顆粒物有很(hen)顯著(zhu)的清除作用,是短時間內降低PM2.5濃度的有效方法之一。但也不是說一下雨空氣質量就會變好,這里還要考慮到降水量、降水持續時間等。

以夏冬季(ji)的(de)(de)天氣(qi)狀況為(wei)例,對比這(zhe)兩個季(ji)節,我們(men)可以明顯感受到(dao),夏季(ji)的(de)(de)霧霾天數相(xiang)比冬季(ji)要少得多(duo),因為(wei)降水起到(dao)非常(chang)重要的(de)(de)作用。

夏(xia)季氣(qi)旋(溫帶氣(qi)旋&熱帶氣旋)活動頻繁,水汽輸送好,利于產生降水,降水頻繁且降雨量大,使得一部分顆粒物被沖刷到地面,另外部分還可以作為云凝結核和雨滴凝結核,有利于PM2.5的擴散和清除,因而一年中夏季的PM2.5濃度*低。

而與夏季(ji)的(de)暴雨相(xiang)比,秋冬(dong)季(ji)氣(qi)團(tuan)干燥,不利于形成降(jiang)水,降(jiang)雨量少且持續時間較短(duan),風速和風力較小,對空氣(qi)中(zhong)污染物的(de)沖刷效果不明(ming)顯,只(zhi)能起到(dao)增加空氣(qi)濕(shi)度(du)的(de)作用。潮濕(shi)的(de)空氣(qi)會給(gei)懸(xuan)浮的(de)污染物“穿上”一層“水衣”,更易造成污染物累積。此外,剛下雨雪或下小雨、小雪時,空氣質量并不能立刻改善;無風無雨雪的降溫天氣,也會因冷空氣帶來的顆粒物,導致污染更嚴重。

 

3.、風力

風速的(de)大小決定了對污(wu)染(ran)物(wu)(wu)沖淡稀釋作用的(de)大小。一般(ban)情況下(xia)(xia)隨(sui)著風速的(de)增大,單位(wei)時(shi)問內從(cong)污(wu)染(ran)源(yuan)排放出(chu)來的(de)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)被很快地(di)拉長,這(zhe)時(shi)混入(ru)的(de)大氣量越多,污(wu)染(ran)物(wu)(wu)濃度(du)越小,因此在其他條件不變(bian)的(de)情況下(xia)(xia),污(wu)染(ran)物(wu)(wu)濃度(du)與風速成反比。

風(feng)速小,污染物不易擴散(san);但(dan)是風(feng)速過大,地面起(qi)塵也(ye)會使污染變得較嚴重。只有在(zai)相對(dui)適宜(yi)的風(feng)速范圍內,污染物才能很好(hao)地得以擴散(san),近地面空氣質(zhi)量(liang)達到*好(hao)。

根據陳曖等的《北京(jing)市區大氣氣溶膠PM2.5污染特征及顆粒物溯源與追蹤分析》研究發現:在非沙塵期間,PM2.5質量濃度隨風速的增大而降低,這是因為風速越大,大氣湍流強度越大,對污染物擴散稀釋的能力越強,導致PM2.5質量濃度下降。但是在沙塵天氣下,當風速達到15km/h以上時,PM2.5質量濃度隨風速的增大而升高,因為此時沙塵顆粒物較多,地面起塵會加速PM2.5顆粒的形成。

 

據此(ci)可以推斷出:速度大(da)于15km/h的風可能卷起更多沉積于城市地表的顆粒物,甚至有可能因高風速使得顆粒物相互碰撞加劇,裂變為細一級的粒子,使得PM2.5質量濃度增大,此時風速與細粒子質量濃度表現出正相關。總的來說,風速低于某一限值如15km/h,PM2.5的濃度隨風速的增大而減小,反之濃度則上升。

 

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“封閉式(shi)地形”

 

三、地形條件

除氣象(xiang)條(tiao)件外,地形條(tiao)件也(ye)是影響PM2.5濃度的一個不可制約因素。像北京、杭州等城市,三面環山,地形呈典型“簸箕狀”,容易形成靜風逆溫等不利氣象條件,大氣污染物擴散條件差,特別是秋冬季節易出現連續靜穩大霧天氣,進而引發中、重度污染。

 

以(yi)北(bei)京(jing)(jing)為例,北(bei)京(jing)(jing)中間(jian)沒(mei)有(you)大河流(liu)穿越,也沒(mei)有(you)大片(pian)草地(di)(di),地(di)(di)勢北(bei)高南(nan)低(di),三面環(huan)(huan)山。北(bei)京(jing)(jing)南(nan)邊(bian)(bian)的河北(bei)天(tian)津這(zhe)兩(liang)個地(di)(di)方的污(wu)染(ran)排(pai)放(fang)量非(fei)常大,占據了全國(guo)排(pai)名的前幾名,這(zhe)些(xie)污(wu)染(ran)物(wu)會(hui)通過(guo)南(nan)風(feng)飄散(san)到北(bei)京(jing)(jing)。除此之外,北(bei)京(jing)(jing)南(nan)邊(bian)(bian)還有(you)兩(liang)個重要(yao)的傳(chuan)輸通道(dao),一條在西南(nan),一條在東(dong)南(nan)。北(bei)京(jing)(jing)周邊(bian)(bian)工廠排(pai)放(fang)的物(wu)質從這(zhe)兩(liang)條通道(dao)進京(jing)(jing)后,如果(guo)有(you)南(nan)風(feng),污(wu)染(ran)物(wu)就會(hui)加速進入北(bei)京(jing)(jing),然后被(bei)三面環(huan)(huan)山的地(di)(di)形(xing)困住,形(xing)成(cheng)(cheng)無法消散(san)的污(wu)染(ran),如果(guo)沒(mei)有(you)北(bei)方過(guo)來的冷空(kong)氣(qi)(qi),就會(hui)造成(cheng)(cheng)長(chang)時間(jian)的空(kong)氣(qi)(qi)污(wu)染(ran)。

 

如何判斷當天PM2.5濃度高的原因

平時空氣(qi)(qi)質量(liang)都(dou)比(bi)較(jiao)好,突(tu)然有一天出(chu)現比(bi)較(jiao)嚴重的霧霾天氣(qi)(qi)(不(bu)是連續的),你可能(neng)會疑惑到底(di)是什么原因導致的,此時就可以(yi)根據以(yi)上條(tiao)件進(jin)行(xing)判斷:

 

首(shou)先可以排除一(yi)些固定的(de)污染源(yuan),如(ru)燃煤、機動車尾氣、烹飪油煙、地形條件(jian),因為受這些因素影響,霧霾天氣一(yi)般都是持續性的(de);然后(hou)再看看當(dang)天有(you)沒有(you)沙塵暴或(huo)是附(fu)近地區有(you)

 

秸稈(gan)燃燒現象;如(ru)果以上污染(ran)源(yuan)條件都不存在的,那就可以從氣象狀(zhuang)況(kuang)進行(xing)判斷:

①近期的溫(wen)(wen)差是(shi)(shi)不(bu)是(shi)(shi)比較大,氣溫(wen)(wen)條件是(shi)(shi)否會導致逆溫(wen)(wen);

②當天有無降水,如果有降水,是不是風力(li)和降水量都很小(xiao),雨(yu)下(xia)一會就停了;

③如果沒(mei)有(you)(you)降水,悶熱濕(shi)度大,又(you)沒(mei)有(you)(you)風(feng)的條件下(xia)也(ye)可能導(dao)致霧霾天氣。

 

如果仔(zi)細(xi)觀察每天的PM2.5數值變化,會發現,除了特殊天氣情況外,一般早晚兩個時段的PM2.5濃度比較高,午后*低,在冬季尤為明顯。這主要受兩個條件影響,汽車尾氣排放和逆溫。通常而言,每天上午的8時到10時,下午的6時到晚上8時,這正是每天上下班的高峰期,汽車尾氣排放量大,同時這兩個時段也正是太陽升起/降落的時候,近地面的大氣溫度比上層大氣溫度低,容易出現逆溫現象。下午出現濃度低值是因為光照強,上下大氣層溫差大,容易形成對流,有利于污染物向高空擴散。