倫敦當年的大霧和中國的霧霾有什麼區別?
很多人喜歡用倫敦霧霾和中國的比較,因為據說當年倫敦大霧四天死了8000人,所以很恐慌,我想知道當年倫敦大霧是怎麼回事,pm2.5 是多少?中國會不會產生相同的情況?用pm2.5 當標準能夠衡量嗎?
作為環境專業學生 非常激動有人能關心中國的環境問題
下面是乾貨 針對答主的問題
首先第一個問題:倫敦的煙霧事件是怎麼回事
1952年倫敦因為特殊地形及逆溫層的因素,造成工業產生的二氧化硫等污染物不能擴散,而造成的大規模人員死亡情況。後來統計五天內死亡4000人。
倫敦的霧霾事件發生因素有以下兩點
1.倫敦的特殊地形以及當天的天氣條件
倫敦位於泰晤士河谷,空氣不容易流通,使得污染物不容易擴散。其次,倫敦當天形成了逆溫層,所謂逆溫層就是冷氣團在下暖氣團在上就和
這張圖一樣,污染物走投無路,所以才造成了特別嚴重的污染情況。
2.倫敦的用煤情況
倫敦用煤量巨大,在1950年達到近2億噸,而煤中會有硫的成分。其中工業用煤產生的二氧化硫占當時倫敦空氣中的二氧化硫含量的百分之30左右。二氧化硫另一個重要的來源是居民取暖用煤,20世紀50年代居民煤炭用量有3500萬噸,與兩億噸總量相比佔比不大,但是卻貢獻了接近百分之29的二氧化硫產量。原因就是居民取暖用煤的煤質不好。
而中國目前霧霾的主要原因,是因為所用的煤大多為褐煤。(褐煤含有大量水份和揮發性組分,含碳量相對較低。)而褐煤燃燒極易產生飛灰和二氧化硫,對環境的污染遠遠大於洗過的優質煤。有專業說法是,要麼將中國的用煤量從36億噸降到20億噸,要麼把中國的褐煤洗乾淨再燒,天一定是藍的。
第二個問題:pm2.5是多少
不知道,也不重要。
為什麼這麼說呢?首先大氣污染物分為兩類,顆粒污染物和氣體污染物。顆粒污染物就是大家所熟知的pm2.5,可以不專業的認為灰濛濛的天空就是他造成的。氣體污染物有含硫化物如二氧化硫,含氮化合物如一氧化氮等。而影響倫敦的顯然後者更為主要。
第三個問題:中國會不會有這種情況?
應該不會
畢竟倫敦的事情太巧合了,天時地利人和,再加上本身的濕度大,使大氣污染物和霧霾情況形成了非常好的融合。才出現這樣的大規模污染事件。
如果非要說一個的話,我覺得濟南倒是很有可能。
第四個問題:PM2.5能作為一個衡量標準么
PM2.5是一個很重要的標準但遠遠不夠,正如前文所提到的,許多大氣污染物也是需要進行監測的,如二氧化硫,氮氧化物等。
最後一點點乾貨 關於現在的霧和霾
霧和霾原本只是自然現象,但是由於現在空氣污染嚴重,造成霾的顆粒物可能有燃燒產生的粉塵,飛灰,黑炭等物質。而造成霧的因素可能有以上物質為核心加上空氣中的水份順便吸附空氣中的二氧化硫,氮氧化物,等毒害物質而形成霧,我想想是挺怕的...所以推薦在北方大家出門盡量帶一個口罩。
中國霧霾結構和生成機理與歐美等國比較,既具有共性,也具有特殊性。
1、中國「霧霾」的不同表現形式
(1)中國「霧霾」對人體直接傷害低,與歐美不一樣。歐美嚴重霧霾有大量直接致死記錄,1952年倫敦霧霾致12000人喪生。中國嚴重霧霾頻發,但直接傷害致死案例目前沒有一例。但呼吸系統慢性疾病,特別是肺癌發病率大範圍上升,肺癌已逐漸成為常見病,過去10年北京至少新增60%肺癌患者。
(2)中國「霧霾」強度在宏觀上與大氣污染物排放強度呈反向變化趨勢,與歐美不一樣。夜間,運行中汽車大幅減少、工廠停產、工地停工、發電廠負荷下降,大氣污染排放強度降低,霧霾強度卻顯著增強;早上,生產生活恢復正常,污染排放強度提高,霧霾強度卻呈穩定或下降趨勢。
(3)中國「霧霾」在節能減排趨勢中逆勢增長,與歐美不一樣。中國推廣燃煤機組煙氣超低排放技術,提高天然氣使用比例。2013年,天然氣消費1600億立方米;能源消耗強度下降3.7% 。北京通過政府補貼全部取消家庭燃煤取暖。京津冀粉塵量大幅下降。但霧霾並沒有減少,反而頻率越來越高、重「霧霾」越來越多。
(4)中國「霧霾」與新能源應用比例正相關,與歐美不一樣。中國新能源應用比例顯著提升,風電、太陽能、水電發展速度和裝機總量均居世界第一,但霧霾發生頻率和嚴重程度不僅未能扼制和下降,卻大幅提高。
中國霧霾結構與歐美顯著不同,要從其特殊性入手,剖析產生的深層次原因。
2、中國「霧霾」形成機理的深度分析
通過對氣溶膠顆粒的成份進行DNA測序,發現1300多種微生物 。表明中國霧霾頻發和嚴重性與我國東部地區水土環境面源污染、大量滋生微生物種群有直接關聯。長期以來,我國經濟發展方式粗放,產業結構和布局不合理,污染物排放總量居高不下。如北京已被2000多座垃圾場包圍,每天垃圾處理缺口8000噸,仍以每年8-10%速度增長。面對嚴峻形勢,我國加強土壤環境保護和污染治理,堅決向土壤污染宣戰 。
中國嚴重霧霾快速形成與擴散,與微生物繁殖有關。微生物繁殖速度驚人。當微生物飄移到大氣中吸附在氣溶膠凝結核表面,進入生命周期遲緩期;當土壤中水分蒸發,攜帶氨氮營養物與氣溶膠凝結核結合,為微生物生長提供水分、養料和氧氣,使微生物進入對數生長期。
附著在氣溶膠顆粒上的微生物在適宜條件下迅速繁殖,使氣溶膠體積迅速增大,最終形成霧霾。如常溫常壓下,氣溶膠顆粒只有0.1微米,但隨微生物迅速繁殖,體積可迅速增長到2.5微米、5微米,甚至10微米。
3、大氣中微生物繁殖條件分析
微生物繁殖條件是溫度、水分、氧氣和養分。研究發現,微生物溫度適應能力強,在水分蒸發進入大氣,隨空氣溫度降低會再次凝結,冬季成霜,春季成霧;物體懸浮狀態接觸空氣面積最大,使吸附在凝結核表面微生物獲得充分氧氣。
微生物生長最重要的養分是氨氮,氨氮融入氣溶膠與微生物相遇,成為微生物快速繁殖的營養劑。氨氮來源於土壤和水源富營養化污染。改革開放以來,中國經濟快速發展,也帶來嚴重環境代價,環境損失佔GDP的9.2%。
我國每年化肥使用量4000萬噸,是美國、印度總和,畝均施用量是美國3倍。江蘇畝均化肥施用量是全國4-5倍。我國每年COD排放2400萬噸,氨氮排放245萬噸,遠超環境容量。
有專家指出:「許多土壤污染地區已超過土壤的自凈能力,沒有外來的治理干預,千百年后土壤也無法自凈,有的地塊永遠都無法自凈,甚至出現環境報復。」 我國每年由於土壤污染而導致的糧食減產達到100億公斤。
富營養水體中的氨氮會隨土壤水分蒸發,揮發到大氣中,成為微生物營養劑。
實驗在低溫高效熱泵型蒸餾裝置中進行,對土壤中提取的水在43℃進行真空蒸餾。疾控中心對蒸餾水成份進行鑒定發現,蒸餾水消除原水中礦物質和重金屬等物質,而氨氮等富營養物含量較高。這為前面論述提供有力支撐。研究表明,土壤含水量80克/千克,土壤水分散失引起氨揮發量最高。圖13顯示碳銨處理氨揮發動力學曲線。
冬春季節夜間氣象條件有利於水份蒸騰凝結和微生物繁殖,尤其冷空氣南下造成空氣水份加速凝結,極易形成嚴重霧霾;白天水分蒸騰作用隨大氣濕度增大而減弱,溫度上升也使水分凝結作用減弱,使水分和氨氮減少,微生物活性減弱,霧霾強度下降。
4、結論
中國霧霾不僅源於工業化進程中工業污染生成的二次氣溶膠顆粒,還源於廣大農村土壤、水源嚴重污染導致以微生物為主的二次氣溶膠顆粒,兩者疊加效應導致中國霧霾快速形成與擴散。
霧霾治理,一是從普遍性角度入手,減少傳統二次無機氣溶膠等凝結核產生。二是從特殊性角度入手,深入研究霧霾中微生物種群和分類。篩選起主要作用微生物,確定其種群的區域性集聚地,針對性制定治理舉措;深入研究控制土壤等面源污染的具體舉措,減少和阻斷蒸發水分中氨氮等營養物;探索區域性與霧霾相關聯的微生物群發生規律和治理辦法。同時大力推進城市公共環境衛生,消滅城市衛生死角。
霧霾治理是一把雙刃劍,從表徵上看,中國霧霾很嚴重、發生頻率高,但PM2.5濃度300-500mg/m3時對人體直接危害遠低於歐美國家。這給中國政府治理霧霾提供一定空間,但霧霾特殊性也給中國政府帶來治理複雜性,提高治理難度。
中國霧霾生成機理給我們敲響警鐘。治理霧霾不僅是針對傳統霧霾形成機理,還要根據中國霧霾特殊性,注重包括土壤、水源嚴重污染的治理修復,減少微生物飄逸和阻斷微生物營養供給路徑。通過全社會的共同努力,早日將霧霾形成的臨界點降下來,治理霧霾的難題就迎刃而解。
不好意思,這麼久才來補答案,因為。。。最近內寫文章搞得頭很大。
這個答案我會每次想起來些就來更新下吧。
先給你們上一個某城市2015年PM2.5濃度月平均濃度水平變化,數據來源可靠。
看到了嗎,同志們,PM2.5濃度的變化是有趨勢性的,一年中不同季節,不同月份濃度是不一樣的,濃度普遍在夏季的時候會低些,冬春季節偏高。
【科普:中國PM2.5標準為:年和24小時平均濃度限值分別定為0.035毫克/立方米和0.075毫克/立方米】
(回頭上傳某城市幾年的年平均變化情況)
顆粒物,英文縮寫為 PM(Particle Matter),由粒子組成。根據粒徑大小,分為粗顆粒(Coarse Particle)、細顆粒(Fine Particle)和超細顆粒(Ultrafine Particle)。通常把粒徑≤ 10μm的顆粒物稱為PM10,因其可進入呼吸道故又稱為可吸入顆粒物。粒徑為5~10μm 的顆粒物多沉積在上呼吸道;粒徑為2.5~5μm 的顆粒物多沉積在細支氣管和肺泡;粒徑在2.5μm以下的顆粒物稱為PM2.5,75% 在肺泡內沉積,相當於頭髮絲的 1/30,俗稱「可入肺顆粒物」。顆粒物造成健康不良影響的能力是不同的,影響力取決於顆粒物在大氣中的分布以及顆粒物表面組成成分。
顆粒物污染主要來源包括:道路交通、發電廠、工廠、利用石油燃燒的住宅供熱、煤炭和木材。
歐美的顆粒物多來源於機動車尾氣排放,而我國的大氣顆粒物以煤煙型為主【1】。這就是為什麼經常要和倫敦那次毒霧事件做對比,因為倫敦那次也主要是因為工業革命的發展,火車等的使用,燃煤很多,主要以煤煙型為主。毒理學和流行病學研究證明,在各種來源的顆粒物中,來源於機動車的顆粒物對人體健康影響相對較大【2-3】。不同地域環境的PM2.5成分差別很大,多為多環芳烴、重金屬、病毒的載體、細菌等。PM2.5的來源和成份因不同國家和地區的經濟發展水平、技術工藝、能源結構、管理等的不同而有很大的差別。
參考文獻:[1]金銀龍. 中國煤煙型大氣污染對人群健康危害的定量研究[J]. 衛生研究, 2002, 31(5): 342-348.
[2] 金花. 機動車尾氣中顆粒物對人體健康的危害[J]. 內蒙古環境科學, 2007, 19(1): 97-99.
[3] 葉舜華. 機動車排出物對人體健康危害的研究[J]. 上海環境科學, 1998, 17(10): 16-18.
這次先寫這麼多。
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刷完微博中國霾 倫敦霾 下面的評論,生氣,只能說,內行看門道,外行看熱鬧。那些上來就罵的,說人家專家的,說政府的,我真的是…那句話,沒文化很可怕。我也不是很有文化,但是遇到不是自己專業領域的東西,也不敢隨便評論,實在想評論也得去專業性的地方科普完才會說,不至於暴露自己的智商。我是公衛研究生,目前研究方向就是空氣污染和人群的健康效應。明天過來寫一篇科學點的回答。路漫漫其修遠兮,科普大眾的路真的很長。
一開始看到這則新聞的時候感覺像是流言,後來一搜發現PNAS上真有這篇文章http://www.pnas.org/content/early/2016/11/09/1616540113.full.pdf?sid=50df51cd-cdef-432b-9ebe-3ba89e97f1fe(open access!)
把significance裡面的主要內容稍作翻譯吧(本人非專業人士)
Exceedingly high levels of fine particulate matter (PM) occur frequently in China, but the mechanism of severe haze formation remains unclear. From atmospheric measurements in
two Chinese megacities and laboratory experiments, we show that the oxidation of SO2 by NO2 occurs efficiently in aqueous media under two polluted conditions: first, during the formation
of the 1952 London Fog via in-cloud oxidation; and second, on fine PM with NH3 neutralization during severe haze in China. We suggest that effective haze mitigation is achievable by intervening in the sulfate formation process with NH3 and NO2 emission control measures. Hence, our results explain the outstanding sulfur problem during the historic London Fog formation and elucidate the chemical mechanism of severe haze in China.
超高水平的可吸入微粒(PM)在中國頻繁出現,但嚴重霧霾的形成機制尚不清楚。通過對兩個中國城市(西安和北京,譯者注)的大氣測量和研究室實驗,結果顯示在兩種污染條件下二氧化氮能夠以水為媒介有效氧化二氧化硫:一是1952年倫敦霧的形成是在雲中氧化,二是中國嚴重霧霾期間,以PM為媒介,經過氨氣中和。我們建議通過控制氨氣和二氧化氮排放以干預硫酸鹽形成的方式來有效緩解霧霾。由此,我們的結果解釋了歷史上倫敦霧形成期間突出的硫問題,並闡明了中國嚴重霧霾的化學機理。
再看conclusion部分,(節選部分結論)
The sulfate formation was greatly facilitated by high RH, low temperature, and the presence of large fog droplets, yielding elevated sulfuric acid levels that persisted throughout the event. The particle acidity was regulated by temperature, and water evaporation from fog droplets at warmer temperature resulted in concentrated sulfate acid particles, explaining the highly acidic nature of the London Fog.
Interestingly, we show that the same sulfur problem persists presently to contribute to severe haze formation in China, although the fine PM is mainly nonacidic. Major emission sources in China include industry (for SO2, VOCs, and NO x) and traffic (for VOCs and NOx), because of its fast-growing economy and urbanization . Also, there has been a rapid increase in the production and use of nitrogen fertilizers in China, leading to high NH3 emissions. In addition, traffic emissions have been suggested to represent an important urban NH3 source. High emissions of these organic and inorganic PM precursors result in large secondary production of SO42?, NO 3 ?, NH4+, and SOA in China, via the combined atmospheric photochemical and aqueous processes
高濃度的烷烴,低溫以及大霧液滴的存在都會極大加速硫酸鹽形成,產生持續整個事件的較高硫酸濃度。微粒的酸度受到溫度和溫暖條件下霧滴水分蒸發的影響,導致更濃的硫酸微粒產生,引起倫敦霧的高酸度。
有趣的是,雖然中國可吸入小顆粒都是非酸性的,我們的結果顯示同樣的硫問題也存在並作為中國嚴重霧霾的成因之一。中國由於快速的經濟發展和城市化進程,主要排放源包括工業生產(排放二氧化硫,可揮發性有機物和氮氧化物)和交通運輸(可揮發性有機物和氮氧化物)。快速增加的氮肥生產與使用導致了氨氣的大量排放。此外,交通運輸也是城市氨排放的重要來源。大量排放這些有機和無機的PM前體會導致大量硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和二次有機氣溶膠通過大氣光化學和溶液里的系列反應而產生。
回到題主的問題來,根據一部分結論內容 The formation of the 1952 London 「Killer」 Fog is still mysterious in terms of the detailed chemical mechanism for SO2 conversion to sulfate. 倫敦殺人霧二氧化硫變成硫酸鹽的具體化學機理仍然還是個迷。
私自揣測,以彼時之思路與技術手段,恐怕是沒有什麼PM數據的吧。
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxNjM0NTY4MQ==mid=2654567129idx=1sn=1719cd5b4399b62d4277775490a0ec3fchksm=803be5e7b74c6cf1f4406638abb6c03a917fc5fe380c9cb83358390b9c1cd752635516cf1afcscene=0key=fe4410a4c5efc39cb82e38084f9fdf478b5fb7498fe80e064cb92f37256481c4c76817960cfae74d1a82f73f7a6fe74fascene=7uin=MTM2MzQzNzY4MQ%3D%3Ddevicetype=android-19version=26031933nettype=WIFIpass_ticket=1d2w33vpptBY3nCsQT2fE00Lkmeimgl6wTKNnwYuyjhzcMQ1X2THFoIcf3Ou%2F1pjwx_header=1
建議你看看這個,很清楚[侵刪哈]
中國有一個地方和倫敦的霧霾類似,臨汾。
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