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今年冬季雾霾和汽车、工业没关系

已有 575 次阅读 2020-3-3 07:52 |系统分类:科研笔记| 雾霾, 春节, 汽车, 温室效应, 工业污染

    这个春节期间关于大气污染的话题引发很多关注,因为的确用背书的说法解释不通了。在此再发一文厘清关系。

    首先我们必须肯定环境保护的成就,的确环保工作将能做的、想做的都做了,霾天比以前少多了,值得肯定,NO2, SO2,CO,O3这些代表工业污染的指标,没任何一项指标超标,是绝对达标!可想而知,我们的环境治理的力度, 需点个赞!但雾霾还是照来,挥之不去,原因是什么?机理都知道,因为静稳天气下出现了逆温层,有盖子,如下图1所示(来自于近期的博文,借用一下),图2为纽约1966年在电池公园所测垂向温度(桃红线条)。


图1 逆温天气机理

(a)气温与高度的关系,纽约Battery Park,1966年4月9日7:38

(b)辛辛那提市温度剖面图1967年6月13日

图2 逆温层的结构(自蒋大和教授科学网博客修编)

    没对比,就没伤害,春节+疫情其间,美、日照常上班、车照开、马照跑、也供暖、工厂不停工; 而我们不上班、车少、也取暖、宅在家、工厂停工,霾照样来打卡,这还让我们活吗?于是现在主流观点出来辟谣,说虽有长假、疫情,但还是工业污染,主要是电厂、取暖不休,略降而已。但专家们的背书显得很苍白。他们没问电厂在哪儿?电厂附近有霾吗?同济蒋教授倒是提了一句机理,认为可以经历较大的时空输送,造成区域性污染问题,在此我称之为“污染传输说”,按其逻辑,北京的雾霾来自于这些降低幅度不大的工业污染造成的了,然鹅,北京市内就西面24公里一个发电厂,门头沟的高井热电厂。

      如果雾霾是电厂造成的,想象一下场景,雾霾天风速小,静稳天气,一般<2m/s,雾霾会从电厂猫着腰(<500m),走24公里,需要3.3小时,若风速2.4m/s要走2.8小时,在500米空间范围内猫着腰跑?按此逻辑,左面高井电厂应该是爆表,毕竟同一片天空,气象条件差不多,传到天安门是轻度污染。 但实际上,这种现象并没有发生!专家们是在让电厂背锅。如下图3所示,黄色为示意的逆温层,画成1:1的图,看看这种夸张的污染传输,可能吗?


图3 电厂至北京市内的1:1模型

      注意,这个逆温盖子顶界500米是常见的,信息来自于李峰(2014)关于延庆上空风场廓线及温度平流演变(点击这里可以下载:2014-李峰-一次多相态天气过程的风廓线雷达探测资料特征分析.pdf),如下图4,横坐标是时间轴,纵坐标是高度,左下角500米以下,为17日8-12时的风速,吹东南风,风速小于2m/s,这就是所谓的静稳天气,而之上的500-2000米则风速可达12-14m/s. 


图4 延庆地区的风廓线

    一般逆温层底界在0-1200米,如前图图2所示,多数情况在500米-800米左右。同济蒋教授提出具体的观点,认为“混合层”厚度降低”,“上层风速会较大”,“湿度增加”都有利于雾霾的输送和加强。这厚度降低其实是逆温层的高度的不同而已,越高,盖子高一点,能见度好点,但还是有霾啊。逆温层之上“上层风大”也没问题,湿度增加这些气象因素在美、日照样存在,并不是雾霾的原因。

    事实上,霾起或霾散,在不同的地方,几乎是同时的。假设北京西部门头沟的高井电厂是污染源,则此处霾应该是最重,传至天安门5小时,PM2.5浓度应是由浓变淡渐变的,但实际观察可以看出,电厂周边雾霾没有明显比其它地方高; 各地雾霾可以在1-2小时内同时从良转至中度污染。在此借用一下来自于同济蒋的博文中的图,如图5所示:

图5 北京25日-29日污染变化曲线

    从图5看出,25日2-3时,污染曲线从良至中度污染很快,仅1小时就完成了切换。

    下面是春节以来的相关报道和博文,除了我的观点外,其他都是工业污染没降低多少、或氮氧化物的观点:

20200118, IFCE评论 我们为什么还是控制不住雾霾,治理技术和思路出了问题!不完善的湿法脱硫工艺所引起的,加上这几年又搞超低脱硝,虽然氮氧化物下降了,但喷了不少氨水,没有完全反应的氨,逃逸到大气中,使大气中氨含量增加,加剧PM2.5 的生成。

20200129,郭川,国家大气攻关中心专家就春节期间重污染成因有关问题答记者问,大量不可中断工序的高污染行业的存在。

 20200131,毛小平,空气污染的真正原因 - 在春节验证了,在静稳天气并出现逆温条件家庭炒菜油烟累积在低层大气0-1000米范围内引起的大气颗粒物的聚集

20200201, 黄皇叔,武汉新冠病毒也把环保专家们多年来所谓雾霾形成原因与机制重大研究成果击的粉碎,北京大气污染源到底是什么。 

20200203, 何平博士,国际中国环境基金会会长,知情不报,岂止疫情 --武汉疫情暴露雾霾居高不下的重要原因:各地电厂排出的白色烟羽

20200203,第一财经,春节北方重污染天气打脸环保专家?正面回应来了,仍不排除个别生产企业排放超标。

20200207, 清华大学地学系张强,工厂停了,车不开了,春节期间的雾霾到底哪里来的?烟花爆竹,高污染的钢铁、炼焦、玻璃、耐火材料、化工、制药等重化工行业存在大量不可中断工序,春节期间仍需要持续生产

20200207,人民实事追踪,刚刚,武汉疫情把环保专家们多年来所谓雾霾形成原因的重大研究成果击的粉碎

20200209,新京报记者,邓琦,人少车少为何还污染?环境部解读元宵节期间重污染成因

20200211,秦超,生态环境部,有人问:都宅在家里霾从哪儿来的?答案来了210日和11日,随着复工复产,北京市PM2.5组分监测显示硝酸盐占比大幅上升,成为抬升PM2.5浓度的主要因子。这些说明,机动车排放的NOx仍是区域大气污染的主要成因之一

20200211,五专家,京津冀及周边地区缘何重污染?五专家集中解答释疑惑,自然因素

20200212,央视新闻客户端 专家谈京津冀及周边重污染原因:污染物未实质性下降,贺克斌,停工的主要集中在加工业和轻工业,大量务工人员回乡,居民采暖需求增长,农村散煤用量较春节前有所增加。从污染物在线监测数据看,初一到十五期间,火力和钢铁行业污染物排放量较节前下降约10%左右,但焦化、石化、玻璃、有色等行业往往存在不可中断的生产工序,需要常年运转,污染排放无明显变化趋势

20200212,新华社生态环保部,用数据说话!四问京津冀地区持续重污染天气,同昨天的五专家。 

20200224,中国环境报于天昊,工厂停工、路上没车为啥还有雾霾?看了这个解答,你就不会人云亦云了。工业排放降幅有限,采暖排放还略有增加。批注:将NO2浓度升高至18当成雾霾,美国加州现在45呢,但人家没雾霾

20200228, 同济大学蒋大和,科学网评论北京市2020年春节和2月中旬发生的重霾污染。还在传输。可以经历较大时空输送,造成区域性污染问题。   


  我的看法是酱紫的:

    1)污染来自于自身,休怪工业和汽车。春节+疫情下,唯一的污染源是自已造成的,即家庭的排放,包括做饭的油烟,这有测试数据支持,可以看看我的博文里的文章《空气污染的真正原因 - 在春节验证了》,沈阳测出苯并A比非雾霾天多6倍,就是抽油烟机排放物,致癌;而北京的雾霾测试成分是大量碳氢化合物,占60%,即燃烧不完全,也是油烟排放。但不会闻到油香味,在逆温盖子高度500-1000米范围内,浓度稀了,闻不出来,但仪器可以监测到。如几大油田产区有人做过测试,其释放的碳氢化合物超标约10倍,但仍闻不出油味。

    2)同步起霾和同步散霾。可下载一些污染地图系统,看看3天内的动态图,可动态查看雾霾的变化,雾霾起的时候是各地同时增加的,真的看不出源头。华北农村人口密度也大,当逆温层不高时,少量油烟也可致霾,都是同时进行的,同步在实现“风停霾至”;“风来霾散”的恶性循环。霾散也是同步的,若北京有霾,等北风向南吹时,不会说加重石家庄或保定的霾量增加,霾不会聚集。如下图6,为2月6日周四下午17:00, 18:00, 19:00三个时刻华北地区的雾霾分布图,从图中看出大同在1小时内,由轻度升至中度、中度升至爆表,看不出哪儿向这里传输;山东省乐陵市在1小时内由17点到18点由良变成爆表,但在19点时散霾又恢复了良了,它的霾污染会被“传输”并送给谁了?


图6 华北2月6日污染指数时间变化平面图

    3)氮氧化物没贡献。(请别钻牛角尖,指的是对春节+疫情期间的雾霾),比一比就知道了,美日车照开、班照上、工厂照开,人家不霾?而我们车少、用电少、路上车少、宅在家、工厂停工,霾照来?为什么?宅在家做饭!除上面的博文外,还有一些期刊出了一个专辑,论述雾霾,多数是在“刻画”、描述污染的现状,只有2篇提到污染,可能来自氮氧化物,可以经历较大时空输送,造成区域性污染问题。如下图7左侧所示:


图7 某期刊出版的雾霾相关文献

    但实际上,上图7右显示,2月9日北京重度雾霾,大兴机场附近的氮氧化物很低,底部表也显示NO2,SO2都低,但霾重。春节以来氮氧化物几乎都是绿色,甚至华北的氮氧化物比美国还低。按前天中国环境报于先生博文提到,NO2含量增加了,大于20了,是复工复产和开车引起的,雾霾就有了。看下图8,为2020年2月28日14:55的中美环境对比,美国洛杉矶NO2含量有30-40的(图8a);而我华北为20-34, 没有高值(图8c),而美国的总污染指数都在43以下,空气质量优(图8b);而我华北是138,中度污染(图8d) 。


图8 中美氮氧化物及污染指数对比平面图

    可能有人会问,难道不让我们吃饭了,几千年的炒菜文化不要了?不是,我2017年9月在《地学前缘》的文章北京市冬季空气污染来源及成因分析_毛小平.pdf说明, 城市需要安装集中式的楼宇除尘设备,这是有可能的,没有这一步,霾永远不散!

      最后,回复一下蒋教授的提出的观点,他认为“混合层厚度降低,上层风速会较大,湿度增加都有利于雾霾的输送和加强“。据前述,第二个现象本身“上层风速会大”是正确的,这个没问题,李峰(2014)的文章《一次多相态天气过程的风廓线雷达探测资料特征分析》获得了2012年3月17日实测的延庆地区的风廓线(见前面的图4),逆温层顶界500米以上是强风10-12m/s。但将这三个因素作为输送加强的理由是完全不对的,因为霾的起因是地面至逆温层底界(0-500米,较少过1200米)之间,若这段没风或轻风,霾就起来了。李峰文章提到上午8点到12点的重度雾霾,就是源于500米以下的静稳天气,轻风或软风<2m/s,尽管500米以上的“上层”吹着10-12m/s的强风,对低层雾霾却不起作用。霾要散,逆温层得消失,风的传输必须在逆温层之下0-500米内进行,如图3所示,但若风再大点儿,大气不稳定度增加,逆温层自然就消失了,霾也不用被吹走,自已就散伙了。所以污染物的横向传输是不可能存在的。




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1 范振英

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