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人工消霧霾正在做試驗 人工干預治標不治本

來源:養生科普網    閱讀: 458 次
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北京順義一所國際學校耗資3000萬建的防霾帳篷的照片,前些天流傳很廣,不過霧霾裏不是所有人都能躲進這樣的環境裏。

人工消霧霾正在做試驗 人工干預治標不治本

同樣在郊區,懷柔也在準備建造一個與霧霾相關的設施,這是中國科學院的“大氣環境模擬系統”,也被稱作“煙霧箱”。中科院研究員、項目籌備負責人賀泓表示,竣工後懷柔“煙霧箱”將成爲全球最大的霧霾實驗室。

按照科學家的預想,新的“大氣環境模擬系統”其中最大的兩個“箱子”都是300立方米,如建成,將是具有世界先進水平的大氣環境模擬實驗室,優先用於灰霾模擬與控制研究。

現在,世界上主要的大型室外環境煙霧箱分別在德國地質化學和動力學研究所(370立方米),歐洲光化學實驗室(204立方米)和美國北卡羅來納州立大學(300立方米),懷柔的這個實驗室若能利用600立方米的污染空氣進行試驗,比歐、美等國的實驗室容量都大了很多。

在研究大氣污染的科學界,基本有兩種研究方式,一種是直接對現實中的大氣污染進行研究,如2008年奧運期間,因爲減排措施而污染物驟然下降的這個過程,成爲了全球大氣物理科學家重點研究的“天然實驗室”。另一種方式則是在封閉的空間進行模擬試驗,這被稱爲“煙霧箱”。在一個密閉的容器內注入不同的污染氣體,研究其在日照作用下的各種化學反應。

目前不少科學家仍在爲弄清中國霧霾的成因而撓頭,儘管一些機構對霧霾的成因進行了一些研究和分析,並給出了相應的解析結果,但由於是大氣中的化學反應導致了霧霾中大多數細微顆粒的形成,目前對此現象還缺乏準確的理解。在過去幾十年裏,科學界提出了用於解釋歐洲和美國霧霾的理論和數學模型,但很多人認爲其並不適用於中國的城市,而未來在懷柔的實驗室,科學家們有望找到更爲可靠的答案,通過把不同的污染物壓入兩個半球形容器內,研究人員將能夠在日照條件下細緻地研究其化學反應,這種成對的箱體設計將使科學家能夠對比試驗結果。

不過,北京大學環境科學工程學院副院長謝紹東已經表示,研究“煙霧箱”是爲治理空氣提供理論支持,但與空氣治理的實際操作並沒有太大關聯性,換句話說,光靠理論是無法“治霾”的。

人工除霾法

試驗剛起步

在這個全球最大的霧霾實驗室建成前,北京的相關部門已經在開展人工消減霧霾的科學試驗。京津冀及周邊地區相關的工作組早已成立,主要負責京津冀及周邊地區防治大氣污染的人影(人工影響天氣)工作,包括科學組織實施人工增雨(雪)作業及人工消減霧霾試驗。

此前,中國氣象局已經出臺《貫徹落實(大氣污染防治行動計劃)實施方案》,要求到2015年全國各地氣象部門形成人工影響天氣改善空氣質量作業能力,在重污染天氣條件下能夠採取可行的氣象干預措施,組織開展人工影響天氣消減霧霾,改善空氣質量。

中國氣象局人工影響天氣中心負責人郭學良介紹,人工影響天氣消減霧霾的主要方式是人工增雨和人工消霧。目前人工增雨在我國各地氣象部門已經成爲一項業務工作,應用範圍較廣,其對清除霧霾有較好的效果,但前提是必須有降水形成的條件。

我國是目前世界上最爲廣泛地進行人影工作的國家。一直以來,北京的增雨體系主要着眼於增加降雨的水資源量,因此聯合了河北張家口、承德地區,建成了包含潮白河流域在內的約3.5萬平方公里的人工增水作業網,每年除開展兩架飛機增雨作業外,北京市目前建有29個火箭增雨作業點、22個高山碘化銀髮生器增雨雪作業點,但在北京城區以及南部大興區,這樣的作業點基本不存在。因爲南邊沒有水庫,沒有必要增雨,城裏則根本不能建。

如今,減霾或將成爲人影的一項新任務。

據瞭解,此前人工增雨目的主要是爲了增加水資源或者對抗乾旱,並沒有專門針對淨化空氣操作過,到底下多大的雨才能清除霧霾,都需要經過試驗評估,霧霾天氣一般天氣狀況比較靜穩,空氣流動性差,人工增雨作業的前提條件出現的可能性不太大。針對沒有人工增雨條件的霧和霾的混合體,只能通過物理辦法來消霧,在北京、四川雙流機場等地,都做了多年的消霧科研試驗,表明有一定的效果,消除冷霧的效果比消除暖霧更爲明顯,不過消霧目前還沒有成爲氣象部門的常規業務工作。

郭學良告訴記者,針對空氣中全是灰霾、沒有霧的天氣,目前還沒有有效辦法來解決。這種情況下大氣乾燥、水汽少,目前還沒有有效手段消除空氣中的污染物,需要探索和試驗新技術方法和手段。他表示,人工影響天氣過去主要是用於增加降水、減少冰雹災害等,要在消減霧霾、改善空氣質量方面形成業務能力,作爲一項業務工作來發展,還需在管理上、技術上進一步完善。

人工來干預

治標不治本

北京大學物理學院教授毛節泰對通過人工增雨作業減少霧霾的做法並不十分樂觀。他在接受本報記者採訪時表示,按照現在北方地區的慣常做法,如果在冬春之際有人工增加雨雪的可能,一般都會進行增雨作業,目的都是保證農業生產。不過北京目前的情況是空氣溼度低,水汽不足,要想人工增雨難度很大,更何況是人工增雨消霾。

毛節泰介紹,只有天氣條件符合,比如空氣中的水分子含量較高,人工向大氣中拋灑碘化銀等試劑,纔能有效地行雲布雨,倘若空氣乾燥,無形成降水所需要的凝結核,人工干預措施根本無法發揮作用,用簡單一句話來形容,人工干預天氣只能“錦上添花”,還做不到“無中生有”,如果老天不給機會,人們照樣玩不轉。

雨雪真的能除霧霾嗎?毛節泰說,人們的經驗是,雨後往往空氣變得清新了,但這不是雨水沖刷的結果,而主要是靠伴隨在降雨過程中的風,僅僅靠雨洗,沒有風吹,人工降雨消霾的效率應該不會太高,風是降雨過程中驅散霧霾的主力,人工降雨降雪只能造雨雪,不能造風,因此除霾效果並不很樂觀。

有研究人員曾對南京市區的一些氣象監測數據進行過分析研究,發現夏季在風速小、溫溼度大的天氣條件下,用人工增雨的作用僅僅能在降水區域短時間內降低PM2.5濃度。而隨着時間推移,當日的PM2.5平均濃度不僅不一定會降低,反而有可能因爲大量地面水汽的蒸發,氣溶膠難以擴散而升高。

據說中航工業研製的除霾無人機繼去年試飛成功後,近期有望在機場和港口展開試驗。這種無人機型便於攜帶催化劑和氣象探測設備進行消霧作業,可以在低播撒高度和低能見度時不受傳統作業的飛行安全限制,可起到短期內消除部分區域霧霾的作用。

“霧霾中的PM2.5是最可怕的,消霧作業固然可能提高能見度,但PM2.5中的哪些粒子可以被消掉,哪些根本消不掉,這都需要認真研究。”毛節泰表示,現在人們正在做有關試驗,這種試驗是必要的,但要想看到效果,可能需要十幾年甚至幾十年的時間,急不得。

毛節泰看來,人工增雨消霾還有一個制約因素,那就是霧霾一般會在一個橫跨數省的大面積區域內出現,即使局地人工增雨效果明顯,也只能解決暫時的問題。由於整個區域的霧霾是無法用人工增雨的方式驅除的,雨下完之後霧霾還會繼續從周邊地區蔓延補充過來。“畢竟人工影響天氣的作業對象是大氣層,這是一個流動的複雜的系統,人類要想成功地播雲布雨或驅霧阻霾談何容易。”

毛節泰告訴記者,通過人工增雨消減霧霾,目前還處於試驗階段,要想真正實現霧霾治理,還是要從控制污染源入手,人工影響天氣雖然會有一定的效果,但只能是一種重污染天氣下的應急手段,效果不會特別顯著。

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