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中國城市霾汙染分布蛋形結構的啟示

(2015-03-04 06:21:15) 下一個

《穹頂之下》的發表在世界範圍引起了巨大的衝擊和反響。翔實的調查,推論和分析,以一個母親的名義向我們的企業,行政部門以及整個社會呼籲,解決嚴重的霾汙染問題時不我待。縱觀《穹頂之下》,就是作者指出的三個問題:霧霾是什麽?它從哪裏來?我們怎麽辦?

霧霾是什麽?霧是自然現象,霾主要是人類活動的結果。實際上,我們的周圍霾無時不在,隻是強度不同而已。一定強度的霾遇到了相對大的霧,就可能形成大規模的霧霾現象。大氣環境和我們的身體都有自淨能力。當空氣中的霾強度超過了大氣的自淨能力,汙染就會持續存在,還可能不斷增強。如果通過呼吸進入身體的霾的成分超過了人體的自淨能力,人類的健康就會受到損害。

那麽霾到底是從哪裏來的呢?可以說不同的區域,霾的來源不同。在重點的城市區域,通過每小時的空氣質量監測,看到的是十到幾十個點的零散分布和每個點24小時的連續曲線。很難給出霾汙染詳細的地理分布。“不識廬山真麵目,隻緣身在此山中”。衛星遙感技術我們提供了直接監察霾汙染源的工具。《穹頂之下》中引用的應當是公開發表的0.25-0.5公裏分辨率的NASA-MODIS衛星圖像,可以做大尺度或者說天氣尺度的觀測分析,但很難說明霾的形成和源。高分辨率(< 10米)衛星圖像可以直接用於霾生成源的監測分析,進一步甚至可以成為執法的依據。根據我們對中國幾個城市的高分辨率衛星圖像分析,霾生成源的分布基本都形成了一個蛋形結構(圖1, a & b)。  1 a) 法國SPOT衛星圖像(5米分辨率)北京市  2012/9/29               b)提取的霾分布層

 

12012929日,晴空,無風, 北京市區的法國SPOT衛星圖像(5米分辨率)和 分離的霾分布層。可以明顯地看出一個蛋形結構的分布。蛋黃和蛋清部分分別對應於市中心的汽車尾氣和城市外緣擴展地區揚塵所造成的霾汙染。通過衛星圖像的譜分析可以斷定,市中心區域汽車尾氣造成的霾成分的顆粒的直徑,遠遠小於城市外緣的揚塵。這種蛋形結構在北京市不同時間的衛星圖像中,以及中國的其它城市的衛星圖像中,也可以發現。

這個蛋形結構告訴我們,先不要責怪周圍城市的汙染對北京市的影響。北京市當地的空氣環境本身就不健康,足以造成空氣質量的超標汙染。而由大規模的天氣狀況帶來的其它城市的霧霾,隻不過是雪上加霜,或者霜上加雪?

那麽,麵對這樣的蛋形霾汙染分布,我們應當怎麽辦呢? 長期來說,當然,我們可以進行產業結構調整,汽車和汽油的質量改進等等。但這將是一個複雜的係統工程,政府和各個方麵來參與和執行,至少需要幾年甚至十幾年時間。其實根據以上結果,我們在短期之內就可以對工地揚塵造成的霾汙染源進行治理,沒有難度,也不需要很高的成本,隻要加大執法的力度,會很快見到效果。

應當指出,看似蛋黃和蛋清的分布沒有相互關係。實際上,城市外緣的揚塵直接影響到城市空氣的自淨能力,或者說使城市的空氣自淨能力達到飽和。從而直接影響的市中心汽車尾氣的擴散和分解。可以預期當城市外緣的揚塵得到有效的控製,市中心汽車尾氣所產生的霾汙染也將會得到改善。

 

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閱讀 ()評論 (6)
評論
戎歌 回複 悄悄話 回複 '海上雲' 的評論 : 謝謝海才光臨!這一篇是專門為環保官員寫的。他們不太懂專業細節。隻好通過事實和邏輯推理來使他們明白。台灣最近也遇到霧霾的麻煩,我們正在聯係,看看能不能幫到他們!
海上雲 回複 悄悄話 有幸巧遇專家,謝謝戎哥分享. ;))
戎歌 回複 悄悄話 回複 '雪中梅' 的評論 : 位卑未敢忘憂國!
雪中梅 回複 悄悄話 還有空氣不流通,氣壓帶的分布等原因造成的。(汙染物一方麵來自汽車的排泄,一方麵來自工廠的廢氣和廢水,還有其它方麵的。。。)所以在氣候的方麵應是很重要的一個因素。查找原因,認真治理,希望能夠改善空氣汙染的問題。
戎歌 回複 悄悄話 回複 '瀛客' 的評論 : 謝謝鼓勵。
瀛客 回複 悄悄話 有理有論,有根有據,短小精悍,一目了然。
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