近日,中国科学院大气物理研究所研究员张仁健课题组发布的一份研究报告,在社会上引起不小的争论。这份报告称北京PM2.5有6个重要来源,其中,汽车尾气所占比例不到4%。
一石激起千层浪。中国科学院、北京环保局、汽车行业人士等纷纷对这一观点展开了热烈的讨论。问题的焦点在于,雾霾成为很多城市实施汽车限购的重要理由,并被认为是城市污染的元凶。国家环保部2011年 《中国机动车污染防治年报》的统计结果显示,机动车污染日益严重,已经是大气环境最突出、最紧迫的问题之一。
如果张仁健的报告成立,那么将颠覆大气污染此前的定论,还汽车以清白。这其实是很多汽车行业人士以及那些限购城市持币待购的消费者愿意看到的。
汽车尾气只有不到4%的贡献率,事实果真如此吗?
4%的贡献度如平地惊雷
2013年12月底,中科院大气物理研究所研究员张仁健课题组对外公布,通过对北京地区PM2.5化学组成及源解析季节变化研究发现,北京PM2.5有6个重要来源,分别是土壤尘、燃煤、生物质燃烧、汽车尾气与垃圾焚烧、工业污染和二次无机气溶胶,它们的平均贡献分别为15%、18%、12%、4%、25%和26%。其中关于北京 “汽车尾气与垃圾焚烧”对雾霾的平均贡献只有4%的研究结论与此前环保部及中科院其他课题组等多家研究机构的结论大相径庭。
此前,国内一些研究单位认为机动车的贡献在10%~50%之间,也有的认为在20%~30%之间,支持这些结论的还不乏张仁健的同事,比如同在中科院大气物理研究所的王跃思课题组。
张仁健的研究成果发表在国际知名期刊 《大气化学与物理学》 (At-mosphericChemistryandPhysics,简称ACP)上。论文显示,11名作者分别来自8个不同的机构,其中包括环境保护部华南环境科学研究所、台北 “中央研究院”、中国科学院地球环境研究所、北京大学、西安交通大学。此外,该研究所选的观测点也位于北大。
科研人员对2009~2010年不同季节在北京城区采集的121对特氟龙和石英膜PM2.5样品进行分析,探讨不同季节影响北京PM2.5的主要污染源。
研究显示,沙尘天气常对春季气溶胶有重要影响,而在秋冬季节,来自建设工地的浮尘和街道的再悬浮尘是土壤尘的主要来源。燃煤源在冬季贡献最大,生物质燃烧源贡献在春、秋季较高,冬、夏季较低。工业污染源贡献在夏秋季节较高。硫酸盐、硝酸盐等组成的二次无机气溶胶在夏季和春季的贡献最高。
研究表明,来自北京南部的气流常携带较高浓度的二次无机气溶胶和含碳气溶胶,西北向的气团则含有较多的土壤尘和含碳气溶胶。北京发生雾霾时,来自南向的气流会使二次无机气溶胶的浓度变得很大,这可能与高湿度的云雾中较强的非均相反应以及较强的光化学反应有关。
研究人员表示,如果将燃煤、工业污染和二次无机气溶胶三个来源合并起来,化石燃料燃烧排放成为北京PM2.5污染的主要来源。北京周边省份快速发展的工业生产会带来跨境传输的污染。治理北京本地空气污染,不仅需要改善能源结构,还需要区域联合防治。
定量研究遭多方讨伐
1月初,中国科学院组织召开新闻通气会,称 “这一数字被严重低估”。
在新闻通气会上,该院生态环境研究中心研究员、 “大气灰霾追因与控制”专项首席科学家贺泓称,之所以出现这个结论,与采用的源解析方法本身、研究对象的采样数量、研究者主观因素等多个原因有关。
“更为重要的是,张仁健的论文没有对PM2.5的二次来源进行分析。”贺泓说,大气细粒子PM2.5分为一次源 (直接排放)和二次源 (二次生成),一次来源是指污染源直接向大气中排放颗粒物;二次来源则是指污染源排放的气态污染物在大气中经过复杂的物理化学过程产生的颗粒物(如二次无机气溶胶和二次有机气溶胶),而该论文指出机动车对PM2.5的贡献不足4%,其研究结果未包含机动车排放的气体污染物形成二次颗粒物对PM2.5的贡献。
在当天上午北京市环保局召开的新闻发布会上,该局相关负责人在会上回答媒体记者提问时持类似说法:“他 (指张仁健)文中写了一个二次无机气溶胶占26%,那个有相当大一部分就是尾气排放后转化过去的。”
也有人质疑,用2009年和2010年的数据作参照来说明目前的情况,根基也不牢固。
贺泓说,可以确定的是,根据“大气灰霾追因与控制”专项的初步研究结果,机动车对灰霾形成的贡献存在较大的低估现象。 “北京这种大城市,机动车是大气污染物的主要来源之一,即使一般认为的机动车贡献PM2.5的20%~30%也可能存在低估现象,进一步的定量研究正在进行中。”
张仁健的论文目前能够在网络上查到的只有英文版,并无中文版,而且论文相关中文信息已经分别从中科院以及大气物理研究所的官网撤下。
对于外界对张仁健的质疑,以及中科院官方的解释,记者通过电子邮件向张仁健征求意见。他回复记者:“抱歉,无法接受采访。现在有很多这方面的成果,我的代表性成果只是其中之一,还有许多其他新成果,也要多宣传,不要光盯这一个。这就是一个学术研究成果。”
中科院发布会对于论文的解释已经开始导致公众对于张仁健专业性的质疑。
记者查阅了中科院公布的资料,张仁健1997年在中国科学院大气物理所获博士学位。主要从事气溶胶、沙尘暴、大气化学和全球变化的研究与教学工作。现任中国颗粒学会副理事长、北京粉体技术协会副理事长、中国颗粒学会气溶胶专业委员会主任、国际气溶胶学会 (IARA)执行委员、亚洲气溶胶学会 (AARA)执行委员,曾获得国家环保部环保科技一等奖、国家科学技术进步二等奖和中国科学院自然科学一等奖。从这份资料来看,张仁健的学科背景显然是过硬的。
体系不成 权威也要受质疑
对于汽车是否是北京大气主要污染源之一,也有相当一部分人做过研究。
国家环保部以及不少机构公布的材料显示,通过监测,我国城市空气开始呈现出煤烟和机动车尾气复合污染的特点。一些地区灰霾、酸雨和光化学烟雾等区域性大气污染问题频繁发生,这些问题的产生都与车辆尾气排放密切相关。
中国汽车工业协会顾问杜芳慈告诉记者,出现4%的争论是好事,以前一边倒的意见开始出现不同声音,对于探究雾霾的成因和汽车的关系很有帮助。“这说明大家开始认真研究这个问题,也说明过去的研究不够,今后要加强。对于大气污染源的构成一定要科学。”
杜芳慈提醒记者,以前人们在大气污染的研究上积累了不少数据,但是在分析上出现了问题,没有一套科学的分担率的研究。 “我从1995年起就呼吁建立一套科学的分析程序,但是至今没有实现。”
目前北京市环保局的数据,被很多人采纳,也被认为是具有权威的。杜芳慈告诉记者,北京市环保局公布的汽车尾气贡献率,最高时曾达到80%,后来慢慢集中到22%左右。但是仔细分析这个数据可以看出,大气污染源的几个构成部分的比重相加,甚至都没有达到100%,缺的那部分是什么?没有人知道。 “北京市环保局的数据不能让人信服。张仁健的数据虽然引起很多方面的质疑,但最少他的数据中各污染源比重相加的结果是100%。”杜芳慈说。
杜芳慈还告诉记者,汽车尾气对大气污染的分担率是很严肃的事情,有些研究机构都能够精确到小数点后一位,但北京市环保局及其他一些地方的数据是分担20%~30%,这个跨度非常大,说明研究者心中没数,数据就会缺乏说服力。
向空气中排放颗粒物的汽车,主要是柴油车。欧洲的汽车中50%都是柴油车,但是当地在实行欧Ⅱ (相当于中国的国二)时,天依然是蓝蓝的。“欧洲的柴油车比重比中国高,但是却没有出现雾霾的情况,这该如何解释呢?”杜芳慈说。
另外一个例子就是,2013年 “十一”期间,北京有上百万辆汽车出城,按说北京空气中的PM2.5浓度应该降低,但事实上却是出现了比较严重的雾霾天,分别是在9月26日至10月1日与10月4日至7日。
也有网友拿北京的机动车保有量与世界上其他城市作对比。 “北京520万辆,巴黎500万辆,东京800万辆,纽约1280万辆,圣保罗700万辆,比较这些城市的雾霾情况,不就大致清楚汽车尾气的影响程度了吗?”有人表示。
不过事情远比简单地列举车辆数字复杂。拿纽约、东京、伦敦、巴黎四个城市和北京做对比,北京机动车保有量已经是最大的城市,但北京的城市道路长度只有其他城市的一半,道路密度只有它们的1/4左右。道路面积率也是1/4甚至是1/5。另外,日本爱知大学教授李春利的一项研究显示,东京的轨道交通出行比例为86%,而北京是12%。这些都会对大气污染源的分析结果产生影响。
杜芳慈说,加快建立一套科学的分担率体系,是分析大气污染的当务之急。(请图片作者与本报联系稿费事宜)(本报记者 周庆文)
延伸阅读
专家意见华中科大兼职教授刘盛强 美日英德四国自上世纪90年代以来汽车保有量虽然不断增长,但这些国家近十年的空气污染物总数是趋于稳定的。例如,美国近几年的CO、HC、NOx等汽车排放物总量比未控制前的1960年降低了97%、96%、76%。而对国内北京、上海、广州、西安、济南等国内5个汽车保有量超百万辆的城市的汽车保有量和汽车污染物的数据进行分析得出的结果,与上述国家的相关系数结果相吻合。
“大气灰霾追因与控制”专项组带头人王跃思 在源解析过程中,我们会把大气中PM2.5的各个原始来源搞清楚,这样污染来了政府才能知道是谁造成的,才能有的放矢地控制。
源解析的方法不确定性很大,难度也非常大,科学家需要自己来解方程,这个方程有无数个解,挑哪个因子,跟科学家本身的经验有关系,所以各个科学家做出源解析都会有差别。
根据我们的观测结果,26%的二次无机气溶胶中至少有一半是由汽车造成的,这13%加上4%,就是17%了,你再看他论文中占比15%的土壤尘,包括道路扬尘和建筑工地扬尘,那北京的道路扬尘是谁造成的?还是汽车,再把这里面的7.5%拿出来,汽车占比已经达到24.5%。
(周庆文 整理)