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在經(jīng)過(guò)了連續(xù)兩周美好的天氣后，18日開始，京城又開始被霾天困擾，19日達(dá)到高峰。昨日，依然是污染天，PM2.5的24小時(shí)均值濃度超標(biāo)近一倍。中科院專家表示，此次污染過(guò)程是典型的北京夏季污染天，和臭氧濃度、高溫、高濕等密切相關(guān)。
PM2.5夏季濃度六七月達(dá)高峰
6月16日，北京天氣和空氣質(zhì)量極佳，網(wǎng)友紛紛在微博上“曬藍(lán)天”，然而當(dāng)天，中科院大氣物理研究所研究員王躍思卻對(duì)本報(bào)記者預(yù)測(cè)稱：“你等著吧，再過(guò)兩天，北京就會(huì)出現(xiàn)霧霾天。”果然，18日開始，黃兮兮的霾天籠罩京城，能見度一降再降。根據(jù)市環(huán)保監(jiān)測(cè)中心的數(shù)據(jù)，19日的PM2.5濃度在18時(shí)到達(dá)峰值，為276微克／立方米。根據(jù)新的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)天為“重度污染”。
“這是北京典型的夏季污染天，都從6月份開始發(fā)生。它的條件是：高溫、高濕、靜風(fēng)、偏南氣流。”王躍思說(shuō)，此時(shí)的霾和冬天不一樣，“像19日這天的霾粒子對(duì)光線的散射能力很強(qiáng)，天空看起來(lái)比較明亮，這樣重的霾如果在冬天發(fā)生，天空看起來(lái)會(huì)更加灰暗。原因是北京夏季PM2.5的化學(xué)成分與冬季相比，含有相對(duì)少的吸光型黑炭粒子，相對(duì)多的散光性硫酸銨和硝酸銨。”
根據(jù)位處建德橋的中科院大氣物理研究所鐵塔的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，北京市PM2.5濃度冬季從11月到2月的PM2.5濃度都偏高，11月達(dá)到高峰值，夏季濃度則在六七月份達(dá)到高峰值。
臭氧濃度越高PM2.5污染越重
王躍思表示，北京冬季霾的形成，主要來(lái)源是一次污染物，罪魁禍?zhǔn)资枪┡济寒a(chǎn)生的污染氣體，而在夏季，形成霾的關(guān)鍵詞，除了高溫、高濕、靜風(fēng)、逆溫之外，還有一個(gè)關(guān)鍵詞“臭氧”。
他進(jìn)一步解釋稱，在離地表20－30公里的高空，臭氧是“好東西”，是阻止太陽(yáng)紫外線輻射危害地球生物的天然屏障；但在地面，臭氧是危害人體健康的“壞東西”。輻射增強(qiáng)、氣溫增高導(dǎo)致地表臭氧濃度升高，此時(shí)，大氣中的氣態(tài)污染物也能被氧化成細(xì)顆粒物，對(duì)PM2.5的形成有促進(jìn)作用。夏季，往往PM2.5濃度高的時(shí)候，臭氧濃度也很高。“北京市大氣臭氧可能超標(biāo)的時(shí)段是每年的5－9月，最嚴(yán)重的是6月。”
揭秘
在北三環(huán)健德橋西南角，有一座高聳入云的鐵塔，挺立于普通的建筑物之中，從遠(yuǎn)處即可看到。
作為當(dāng)?shù)氐牡貥?biāo)建筑，它很顯眼，但知道它用于科研的人并不多。鐵塔建于1979年，高325米，是全國(guó)最高的氣象污染觀測(cè)點(diǎn)。中科院大氣物理研究所的研究人員正是通過(guò)它上面安裝的各種監(jiān)測(cè)儀器，對(duì)北京的空氣污染成分、形成原因等進(jìn)行科學(xué)研究。
空氣污染和遍地高樓有關(guān)
鐵塔共15層，每層都有監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中，PM2.5監(jiān)測(cè)設(shè)備分別安置在80米和240米高空。工程師們每周要上去兩三回，對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。
“登高習(xí)慣了，但上去一趟不容易。”在研究所工作的高級(jí)工程師吉東生說(shuō)，“PM2.5監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的設(shè)備常常需要維修和校正，低空站點(diǎn)的設(shè)備，可以當(dāng)場(chǎng)進(jìn)行校正，但在高空，鐵塔空間狹小，無(wú)法自如活動(dòng)，我們一般都帶著備換設(shè)備，坐著電梯上到高層，直接更換設(shè)備。”
80米的高度正好是目前的北京市城市冠層的平均高度，也就是北京市建筑天際線的平均高度。王躍思解釋說(shuō)，在北京的建筑主要以四合院為主的時(shí)候，城市冠層也就在20－30米，隨著高樓大廈不斷增多，城市冠層也隨之升高到了80米左右。
“空氣污染越來(lái)越嚴(yán)重和城市冠層的增加有關(guān)系。”王躍思說(shuō)，以前，西北吹來(lái)一陣哪怕風(fēng)力很小的山谷風(fēng)，就足以把空氣中的污染物吹走，但現(xiàn)在，除非是從西北方向吹來(lái)的較強(qiáng)系統(tǒng)風(fēng)，才能對(duì)空氣中污染物擴(kuò)散起到一定作用。“今天西邊來(lái)的山谷風(fēng)，一到城市西部，就被高樓大廈抬升起來(lái)了，對(duì)城市污染的清除作用大大降低。”
大氣混合層越低污染越重
從80米城市冠層再往上，到了200多米的高度，就達(dá)到了嚴(yán)重灰霾天中的“大氣混合層”的高度。在“大氣混合層”里，各種人為排放的污染氣體在太陽(yáng)光的照射、加熱以及臭氧的作用下，不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，部分形成了PM2.5顆粒物。
“鐵塔240米高度的PM2.5監(jiān)測(cè)，也是基于對(duì)大氣混合層高度的判斷而設(shè)置的，”王躍思說(shuō)，混合層高度就像一座房子的房頂，越高，顆粒物越容易在垂直方向擴(kuò)散，污染也越輕。
“比如15日、16日天氣好的那兩天，每立方米空氣中PM2.5的濃度只在20多微克（達(dá)標(biāo)是75微克），大氣混合層高至2000米甚至3000米的高度。”王躍思說(shuō)，“但到了19日中午，大氣混合層高度只在500米左右，此時(shí)，每立方米的PM2.5顆粒物濃度增加到了100多微克，進(jìn)入傍晚之后，地面停止被加熱，混合層更是減少到200米左右，所有北京市本地排放和外地來(lái)的顆粒物都聚集在這200米的高度之間，擴(kuò)散起來(lái)很難，因此PM2.5的數(shù)值很高。”
不同監(jiān)測(cè)方法數(shù)據(jù)相差較大
在鐵塔旁邊，一座兩層高的灰色小樓正是大氣物理研究所的大氣污染觀測(cè)實(shí)驗(yàn)室。
和環(huán)保部門的監(jiān)測(cè)大樓樓頂一樣，這幢不起眼的小樓樓頂也設(shè)置著很多不同的顆粒物采樣觀測(cè)站房，每個(gè)站房的頂上都伸出1－2個(gè)采樣頭，站房?jī)?nèi)裝有空調(diào)用來(lái)保證儀器正常運(yùn)行。
記者看到，樓頂上安裝了七種PM2.5監(jiān)測(cè)設(shè)備。研究所的高級(jí)工程師吉東生介紹說(shuō)，這些設(shè)備對(duì)PM2.5的檢測(cè)分別采用了三類方法：基于石英桿產(chǎn)生的微量振蕩來(lái)計(jì)算PM2.5質(zhì)量濃度的“微振蕩天平法”、基于顆粒物對(duì)β射線產(chǎn)生衰減原理的β射線法以及濾膜采樣人工稱重的經(jīng)典稱重法。
吉東生表示，如果操作得當(dāng)，稱重法測(cè)出的濃度最準(zhǔn)確，所以美國(guó)環(huán)保署將其規(guī)定為“聯(lián)邦登記方法”，但其無(wú)法監(jiān)測(cè)顆粒物的實(shí)時(shí)濃度，只能每24小時(shí)一次人工對(duì)過(guò)濾下來(lái)的顆粒物重量進(jìn)行稱重。另兩種PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)方式，都有自身的缺點(diǎn)，但環(huán)保部門也都在用。“這兩種方法測(cè)PM2.5時(shí)，如果濃度不高，兩者數(shù)值相差很小，但當(dāng)PM2.5濃度超過(guò)100微克時(shí)，兩者可能就會(huì)出現(xiàn)較大的差別。因此，無(wú)論采用哪種方法，都必須和經(jīng)典稱重法比對(duì)。”王躍思說(shuō)。
19日下午，記者發(fā)現(xiàn)，中科院大氣物理研究所的微振蕩天平法設(shè)備測(cè)出來(lái)PM2.5實(shí)時(shí)濃度為160微克／立方米，而β射線法測(cè)出來(lái)的濃度值為186微克／立方米，此時(shí)，位處車公莊的市環(huán)保監(jiān)測(cè)中心公布的PM2.5實(shí)時(shí)濃度為140微克。
據(jù)了解，北京市環(huán)保監(jiān)測(cè)中心采用的PM2.5監(jiān)測(cè)方式，均為微振蕩天平法。“我們測(cè)出的PM2.5濃度值與北京市環(huán)保局的數(shù)據(jù)有一致性。”王躍思說(shuō)。