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環境故事

為了純淨的藍天,我們一直在努力

來源:清華新聞網           學生記者 王仙茅 徐雯

你是否能夠想象:有一天,當你擡頭仰望天空時,純淨的藍天早已無影無蹤,城市上空被灰色雲層籠罩,“灰霾”一樣的天氣讓你出門時不得不戴上厚厚的口罩。近年來,環境污染、氣候變化等問題越來越受到人類社會的關注。全球氣候變暖,空氣中的溫室氣體、大氣顆粒物的含量逐漸增多,酸雨危害不斷加劇,沙塵暴愈演愈烈……種種現象,不僅危害着人類的健康,更關乎人類的命運。

為了還給天空一片純淨的藍色,國内外許多學者就如何有效控制大氣顆粒物及其前體物的排放付出了大量努力,苦苦尋找解決辦法。

自1996年以來,bevictor伟德官网環境科學與工程系賀克斌教授、郝吉明院士和他們的科研團隊一起在這個領域努力鑽研,取得了豐碩的成果。他們通過長期的野外觀測、實驗室模拟和模型計算,定量解析出二次無機/有機顆粒物關鍵來源,并且建立了我國排放因子數據庫。他們向北京奧組委提供的建議和方案,對2008年奧運會期間北京空氣質量達标作出了重要貢獻,同時也為世界防治大氣顆粒物提供了很好的借鑒。2010年1月,他們的研究成果 “大氣顆粒物及其前體物排放與複合污染特征”獲得了國家自然科學二等獎。

呼喚藍天,我們的使命

工業革命讓人類從手工業時代跨入了工業時代,是人類曆史上的巨大進步。從此,科技發展日新月異,人們的生活發生了翻天覆地的變化。而與此同時,整個地球因為人類的活動受到的影響也越來越大。可以說,人們前進的每一個腳印,都是以付出巨大的能源消耗和環境破壞作為代價的。

在這當中,大氣顆粒物對環境和氣候的影響,更是直接影響着人們的生産生活,它的主要危害有:影響人體健康,影響空氣能見度,造成區域酸沉降,形成跨境棕色雲,引起全球氣候改變等。

而中國作為世界上最大的發展中國家,受大氣顆粒物的影響尤為嚴重。“我們國家工業發展迅猛,工業排放體系很複雜,這就導緻了大氣顆粒物的成因也較為複雜;另外,我國諸如燃燒稭稈的非工業活動也會釋放出大量的顆粒物。”賀克斌介紹說。

當“霧都”倫敦已經成為曆史時,我國的很多城市卻不斷出現 “灰霾”等惡劣天氣:首都北京每年春天的沙塵天氣;黃淮海地區、長江河谷、四川盆地的“霧霾”天氣;珠三角地區的光化學污染和 “灰霾”天氣……種種現象顯示,減少大氣顆粒物的排放迫不及待,這對于中國有着十分重要的現實意義。

作為清華環境科學與工程系的教授,賀克斌深知自己肩上的責任。1996年,賀克斌、郝吉明和他們的團隊開始了對大氣顆粒物漫長而艱辛的研究。

上下求索,十年磨一劍

萬事開頭難。項目剛開始,科研團隊便遇到了許多困難。

要對顆粒物進行深入研究,就需要大量的第一手數據,而這些數據在當時的國内幾乎是空白。要采集數據,就需要長期的野外觀測,這對人力物力要求很高,科研經費一時還跟不上;而且項目起步時,他們的分析設備也不夠先進,往往要把采來的樣品送到位于香港和底特律的合作夥伴研究所去分析。

“剛開始的幾年确實很困難,尤其是前5年。我們是從零開始,又沒有經驗,許多人對此持有懷疑。”賀克斌回憶說。

單是在北京選擇合适的觀測點,他們就費了很大周折。

“為了分析北京市内和郊區顆粒物含量的差異,我們決定在市内和郊區分别設立采樣點進行采樣比對。”于是,最初的兩個采樣點選在了車公莊和bevictor伟德官网。

“可是經過一段時間的采樣研究,我們發現車公莊的采樣點和清華采樣點獲得的數據差别甚小,也就是說,車公莊和清華的采樣點均可以代表北京市區。于是,我們将車公莊的點移至位于昌平區的‘200号’學術基地。後來我們發現‘200号’受昌平區工業影響較大,不具備北京郊區的典型代表性,最後我們決定将背景采樣點設在了離清華一百多公裡的密雲縣。”

為了更科學地進行數據采集,他們配合使用了兩種采樣手段———用長期、連續的“周均采樣”,配合高密度的“加密采樣”。“我們的采樣手段,好比長期的低分辨率的攝像機和高分辨率的照相機。”賀克斌形象地比喻道。

數據采集是一個長期的過程。空氣中的污染物是遵循一定自然規律的,它們産生的各種化學反應也不是人能左右的。所以,必須要先弄清楚它們發生作用的規律,在這個基礎上,才能考慮如何對排放源進行控制,控制什麼最有效。而“尋找規律必須以長期大量的觀測數據為基礎,對于短期觀測,你怎麼知道選出來的采樣時段就是最典型的呢?所以我們也相應地配備了很多補充手段,對這些數據一直在做分析,甚至會拿出好幾年前的數據再次分析。感覺就像圖書館積累資料一樣,不斷地積累數據,并從中找尋規律。”賀克斌說。

由于大氣顆粒物的研究具有一定的地域特征,研究團隊同時還在全國各地設點采樣。經過長期不懈的努力和攻堅,研究團隊逐漸建成了較為完備的研究體系。他們的研究範圍開始增大,逐漸擴展到華北、華東(上海、甯波)、華南(廣州、深圳、香港)和西南(重慶)等地區。

辛勤的耕耘換來收獲的喜悅:他們解決了高濃度污染物背景下氣态吸附和顆粒态揮發導緻采樣誤差的關鍵技術問題;定量解析了農田稭稈焚燒對中國城市含碳氣溶膠形成的影響;他們還發現二次無機細粒子形成機制與來源的季節和地域差異,建立了排放因子數據庫;他們發表的論文達116篇,被他引1497次……

成果應用,奧運顯身手

北京奧運會的華麗與盛大給全世界留下了難忘的記憶。輝煌的背後,凝結着無數人的辛苦和汗水。賀克斌和郝吉明的團隊,就是在奧運背後默默奉獻的群體。

以前北京的空氣質量不盡如人意,空氣中大氣顆粒物超标,這也一直達不到國際奧委會的要求。為了使空氣質量達标,北京市一直在苦苦努力着。

“一般的空氣監測隻是采集直徑小于10微米的污染物,而不分出直徑小于2.5微米的污染物。但是在北京,2.5微米以下的污染物含量卻一直呈遞增趨勢。”賀克斌說,“我們研究發現,夏天北京空氣中硫酸鹽含量很高。這是由于夏季溫度高、濕度高、日照強烈,因此空氣中化學反應頻繁,二氧化硫在這樣的條件下很容易轉變為硫酸鹽,成為2.5微米以下污染物的主要成分。北京市一直注重冬季供暖期二氧化硫的治理,卻忽略了夏季,而夏季正是舉辦奧運會的時候。”

于是,研究團隊向北京奧組委提出夏季控制細顆粒物污染應該更重視二氧化硫減排的建議,受到北京奧組委的高度重視。在北京市和周邊六省共同努力下,通過一系列措施,2007年年底,北京終于達到了二氧化硫的減排要求。

“在奧運期間我們做了觀測,即使在不刮風、不下雨這種不利于污染物擴散的氣象條件下,空氣質量仍然能達标!”賀克斌的喜悅之情溢于言表。

奧運期間北京的藍天白雲驗證了這一策略的成功,也為之後解決城市“灰霾”天氣提供了經驗。

“摸清了氣象和大氣的化學過程與規律,就知道如何去控制污染源,所以現在很多地方越來越重視預警機制。如北京曾實施的汽車單雙号出行等短期減排措施,抑制了重污染現象的出現。這就好比一個人感覺自己可能快感冒時,趕緊多喝白開水,把感冒壓下去一樣。”賀克斌打了個生動的比喻。

項目的研究成果成為編制《第29屆奧運會北京空氣質量保障方案》中主要措施的重要科學依據。奧運會後,他們的研究團隊被國家環境保護部評為 “北京奧運會殘奧會環境質量保障工作先進集體”,而郝吉明和賀克斌也被環保部評為 “北京奧運會殘奧會環境質量保障先進個人”。

承擔義務,世界的需要

2009年12月,在哥本哈根召開的聯合國氣候變化大會上,中國在環境和氣候領域承受了前所未有的壓力。如何減少溫室氣體及顆粒物的排放,成為中國必須直面的現實。為此,中國在進行着不懈努力。“大氣顆粒物及其前體物排放與複合污染特征”項目成果,給了國際社會一個很好的交代。

賀克斌、郝吉明的研究團隊在長期積累中建立了翔實的數據庫。這個數據庫不僅對中國研究改善空氣質量有很大價值,對世界各國尤其是發展中國家也有很大的幫助。“我們的數據可以為發展中國家所用,我國工業發展過程中積累的經驗也可以引導其他發展中國家少走彎路或選擇自己合适的道路。”賀克斌說。

研究團隊發表的論文,給國際同行提供了很好的借鑒。他們的論文被國内外學者他引1497次,SCI論文他引849次,成果被國際同行評價為“原創性”工作。

未來,團隊将會繼續朝着兩個方向發展:一是對中國不同區域的複合型大氣污染研究,希望能從中找到突破點,減緩很多城市的“灰霾”天氣現象;二是關注常規大氣污染與氣候變化的互動,探尋解決空氣污染問題的全方位的辦法。

相信在不久的将來,這支充滿生機的團隊會給我們展示更加明媚的藍天。

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