城市空气污染调查:广州怎么了(五)

2009-04-16 00:37:55 来源: 新民周刊(上海)
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从ABC到霾

已有13个大城市被定义为褐云覆盖的热点城市。包括:曼谷、北京、开罗、达卡、卡拉奇、加尔各答、拉各斯、孟买、新德里、汉城、上海、深圳和德黑兰。

撰稿·陈 冰(记者)

2009年2月18日,联合国环境规划署 (UNEP)发布《北京2008 奥林匹克运动会——最后的环境评估》报告,指出北京“付出了重大努力,在比赛期间集中改进北京的空气质量”,并且“空气质量极大改善了”。

研究表示,为奥林匹克运动会采取的特别措施,同时也因8月份的天气情况,使一氧化碳(CO)减少47%; 二氧化氮(NO2)减少38%;挥发性有机化合物(VOC)减少30%; 可吸入颗粒物(PM10)减少20%; 二氧化硫(SO2)减少14%。蓝天天数(API指数为100或以上)从在2000年的少于180天增加到2008年的274天。

然而,报告注意到,“保持重大改进后的北京空气质量”依然是个挑战。北京未来空气质量挑战可能集中于更小的颗粒物(PM2.5),在当前中国并未列入标准,但它仍引起健康问题。

就在此报告发布前的3个月,联合国环境规划署还发布了一个大气褐云报告,讲述气候变化影响之大,成因之复杂。其中,中国的北京、上海和深圳以及孟买、德黑兰、曼谷、开罗等13个城市被定义为褐云覆盖的城市,这些城市煤灰水平是所有人造微粒总量的10%。

“ABC”

关于褐云的研究,起源于20世纪90年代后期实施的一个国际科学合作项目——“印度洋试验”。

在1995年到1999年期间,一群科学家们在印度洋上空动用轮船、飞机等众多力量,对这里的空气展开实验和研究。他们发现在印度洋、南亚、东南亚和中国南部上空,存在着一个面积相当于美国大陆大小、厚度约3公里的褐色云团,由于是在亚洲地区发现,因此称其为“亚洲褐色云团”(Asian Brown Clouds,简称为ABC)。

2002年“亚洲褐色云团”的说法甫一提出,就在国际社会上引起轩然大波。各种针对亚洲环境的指责与非议也随之而来。然而,随着进一步的研究发现,亚洲褐色云团并不是亚洲独有的现象,在美洲、欧洲以及非洲等世界其他地区都有褐色云团的存在,只不过在北美的东海岸和欧洲的部分地区,寒冷的冬季可以使褐云冻结,减少其影响程度。

2003年2月,中国科学院大气物理研究所研究员石广玉以联合国环境规划署褐色云团科学工作组成员的身份,参加了在瑞士日内瓦举行的工作组会议。在此次会议上,他发言提出,既然褐色云团不是亚洲所特有,就应取消“亚洲褐色云团”这一名称。这一要求立即得到印度等亚洲国家同行们的强烈支持。最后,经过商议,决定将“亚洲褐色云团”更名为Atmospheric Brown Clouds,即“大气褐色云团”,但仍保留ABC的简称。

大气褐色云团是指以细颗粒物为主,悬浮在大气对流层中的大片污染物。其成分包括含碳颗粒物、有机颗粒物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐以及沙尘等。联合国环境规划署在报告中指出,褐云的成因是燃烧化石燃料和传统生物燃料,在某些地区,从某种意义上来说,直接加重了温室效应的影响。这是因为大气褐云中的灰尘和煤烟颗粒可以吸收阳光、加热空气,另外,其中包含的气体如臭氧将会加重二氧化碳引起的温室效应。

“亚洲褐色云团”事件之后,中国政府对大气褐色云团问题给予了高度的关注,国务院领导要求国家环保总局尽快组织开展科学研究。在2002年,由环境科学研究院牵头,北京大学环境科学与工程学院等单位参与,成立了一项针对褐色云团的研究项目——中国大气褐色云综合影响及应对战略。

参与这一研究项目的北京大学环境科学与工程学院教授邵敏告诉记者,大众颇感陌生的褐色云团特指印度洋试验的研究结果,即在远离人类活动的高空有大量霾层存在。“但在学术上,灰霾与褐色云团所反映的大气状况其实是一回事。因为褐色云团的图像主要来自于卫星遥感图片,根据不同状况,其颜色可深可浅,包括褐色、棕色、灰褐色、灰色等。”

不过,两者之间也有着微妙的差别:一次灰霾天气,以城市为中心,可能扩大到周围区域;而成片的褐色云团,则是一个区域性问题,对包括我国在内的广大地区乃至全球气候和环境产生很大影响。

城市与“调光器”

在我国的许多城市,人们都会明显感觉到天空经常灰蒙蒙的一片,大气能见度很低。气象专家将这种全球常见的低能见度事件称之为灰霾(霾),造成灰霾天气的正是我们头顶上的这片褐色云团。

已有13个大城市被定义为褐云覆盖的热点城市。包括:曼谷、北京、开罗、达卡、卡拉奇、加尔各答、拉各斯、孟买、新德里、汉城、上海、深圳和德黑兰。

大气褐云可通过两种方法减少抵达地球表面的阳光:一些微小颗粒如燃烧煤炭和其他化石燃料产生的酸性因子,将紫外线反射回大气空间。其他的成因同样和化石燃料及传统薪材燃烧相关,尤其是煤炭,在抵达地面前吸收了一部分阳光。这些城市变得更加暗或者光线不稳定,就如同使用了调光器一样。

上海和新德里,“调光器”的功率大约在10%-25%之间。广州自上个世纪70年代开始记录日光强度,证实有20%的下降。1950到1990年间,中国对于日光强度的记录证明每年有3%-4%的下降,这种趋势在1970年之后达到高峰。对于印度整个国家,光线渐暗的趋势在1960到2000年之间,以每年2%的速度下降,而在1980到2004年则翻了一番。

2007年1月19日,长三角地区就曾遭遇罕见的空气重度污染。其中,上海市区完全笼罩在灰色尘霾之中,能见度小于600米。按照气象专家的解释,“霾”天气预报一般分为三级:轻度霾、中度霾和重度霾。其中轻度霾指空气相对湿度小于等于80%,且能见度大于5千米且小于10千米的霾天气;中度霾指空气相对湿度小于等于80%,且能见度大于2千米且小于等于5千米的霾天气;而重度霾则指空气相对湿度小于等于80%,且能见度小于等于2千米的霾天气。由此不难看出,上海当天的霾天气已经是重中之重。

复旦大学大气化学研究中心主任庄国顺曾经发表过一篇论文描述当天的空气状况——那一天上海市空气中PM10和PM2.5的浓度,分别达到过每立方米744微克和466微克。而世界卫生组织空气质量准则的推荐值是PM10和PM2.5的日平均浓度分别不宜超出每立方米50微克和10微克。

在中国的国家标准中,空气污染指数为50时,对应的PM10浓度为每立方米50微克,刚好符合世界卫生组织的推荐值。而那一天上海市区的空气污染指数高达413。

北京大学环境科学与工程学院院长张远航教授研究珠三角大气污染20余年,他们的研究表明:珠三角空气有很多污染物,其中那些粒径小于2.5微米的细颗粒物(PM2.5),是造成能见度衰退的主要因素。

作为张远航教授的同事,邵敏指出,“虽然灰霾是气象问题,但本质是污染问题。我们认为,空气污染是导致灰霾的内因。我国经济的持续高速发展,尤其是快速城市化和机动车急剧增加导致的大气污染日趋严重,大气颗粒物的排放总量一直维持较高的水平,空气质量未达到国家二级标准的城市占2/3。大气气态污染物和细颗粒物浓度升高、大气能见度显著下降、大气环境质量恶化趋势向较大区域蔓延,颗粒物及气体污染引起的大气复合污染进而发生的能见度降低的灰霾天气日益严重。”

威胁多方

人们之所以对灰霾天气越来越重视,是因为它对人体的健康产生巨大危害。

联合国环境规划署公布的报告显示,空气中直径小于2.5微米的可吸入颗粒物(PM2.5)浓度上升每立方米20微克的话,中国和印度每年会有34万人因此而死亡。因为那些细小的颗粒物不仅可以进入血液,影响肺部组织,诱发慢性呼吸系统疾病,甚至还会引起癌变。褐色云团相关的PM2.5所致经济损失,将分别占到中国GDP的3.6%以及印度GDP的2.2%。

遗憾的是,在中国现行的空气质量国家标准中,只有老三样——二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物(PM10),尚没有关于PM2.5的规定。邵敏告诉记者,要将PM2.5纳入国家标准,还将会是一个漫长的过程。估计近期国家环保部门会将臭氧纳入国家标准。“这将是一个重大转变,它标志着我国从单向污染指标的控制向复合控制转变。作为典型的二次污染物,臭氧控制代表着国家开始针对二次污染物进行大气污染治理。”

臭氧破坏植物的二氧化碳吸收能力,导致更多的二氧化碳留在大气中,从而加剧温室效应。高浓度臭氧还会降低植物生长力,导致农作物产量下降。这些常识大家早已了然于胸。然而,在这一标准实施之前,我们还不得不面对一连串让人心惊胆寒的恐怖数据:上海1980-1989年气温超过34℃时,死亡率急剧上升。而世界卫生组织定量评价显示,自从1970年代中期以来发生的气候变暖所产生的效应导致了2000年全球15万人的死亡,并且这些影响在将来将变得更大。

预计21世纪末,正在进行的变暖将使潜在的疟疾传播区由原来占世界人口45%的地域扩大到占世界人口60%的地域,即每年将新增病例5000万~8000万。全球每年有3亿~5亿人次感染蚊虫传染病,如果全球气候变暖明显,将增加3-4倍,将有40%~60%的人口生活在传播带。

由于灰霾的主要成分为气溶胶或(和)臭氧及其后体物等大气成分。大气气溶胶可远距离洲际输送,横跨太平洋、大西洋,因而大气气溶胶同时对区域气候异常及全球气候环境变化有着极其重要的影响。气溶胶可在高空形成对气候和环境有重大影响的大气褐色云团。

大气褐云通过反射阳光和吸收空气热量,遮盖了地球表面。这两种减弱光线的现象将对地球表面进行“人工降温”,根据联合国环境署的褐云报告,和温室气体排放相连的全球气温上升,将由于褐云存在而使温度下降20%到80%。如果褐云一夜消失,全球气温可能会上升2摄氏度。加上在20世纪业已增长的0.75摄氏度,褐云的消失将会使全球气温上升大大超过2摄氏度,这个事实已经被很多科学家考虑为非常严重和危险的情况。

情况的复杂性就在于此。一方面,褐云可以吸收太阳光线的热量,在一定程度上对温室效应起到缓解作用。但另一方面,其中含有的颗粒物和臭氧气体,则会加剧温室效应。正如邵敏所言,“研究才刚刚开始,要想说清楚,还早得很呢。”

褐云对于温室变暖现象的减缓,在一定程度上可以构成印度自1950年代以来,在全球变暖的大趋势下反而没有受到很大影响的解释。尤其是从1月到5月的旱季。从某种程度上来说,也可以用来解释印度夜晚气温上升的趋势,远远大于白昼气温上升的幅度。

同理,中国大陆每年平均气温在过去半个世纪里上升超过1摄氏度。但青藏高原,中国北部,西北部及东北部却没有经受同样的温度上升。形成对比的是,中国西南及东部中央气温却下降了0.1到0.3摄氏度不等。“温室气体效应,大气褐云和城市化快速发展可以解释中国这一冷热增长不均的现象。”

大气褐云和全球变暖因此很可能会改变原有的东亚季风模式,并导致中国“北旱南涝”的局面进一步加剧。在中国和印度,极端降雨天气,即超过100毫米的天数明显增加,超过150毫米的大暴雨降雨天数则翻了一番。更惊人的是,为大多数亚洲河流提供水源的冰川,即印度-库什-喜马拉雅-西藏冰川受到巨大影响,正在以更快的速度融化。中国科学院估计自1950年以来,冰川已经缩小了5%,而中国近47000座冰川在过去四分之一世纪里减小了3000平方公里。

胡彦 本文来源:新民周刊 责任编辑:王晓易_NE0011
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