據(jù)中科院有關(guān)人士介紹，中科院大氣物理研究所研究員張與同行合作，研究了北京大氣中PM2.5化學(xué)成分的季節(jié)變化和來源分析。發(fā)現(xiàn)北京市可吸入顆粒物(PM2.5)有六個(gè)重要來源，即土壤粉塵。燃煤、生物質(zhì)燃燒、汽車尾氣和垃圾焚燒、工業(yè)污染和二次無機(jī)氣溶膠。這些來源的平均貢獻(xiàn)分別為15%、18%、12%、4%和25%

據(jù)介紹，研究人員對2009-2010年不同季節(jié)采集的121對聚四氟乙烯和應(yīng)時(shí)膜的PM2.5樣品進(jìn)行了分析，獲得了北京四季PM2.5質(zhì)量濃度、29種元素、9種離子和8種有機(jī)碳和無機(jī)碳組分的數(shù)據(jù)，并探討了北京不同季節(jié)PM2.5的主要貢獻(xiàn)來源。

研究表明，春季沙塵天氣往往對氣溶膠有重要影響，秋冬季節(jié)，建筑工地的浮塵和街道的重懸塵是土壤粉塵的主要來源。煤燃燒源的貢獻(xiàn)在冬季最大，而生物質(zhì)燃燒源的貢獻(xiàn)春季和秋季較高，冬季和夏季較低。工業(yè)污染源貢獻(xiàn)夏季和秋季較高。由硫酸鹽和硝酸鹽組成的次生無機(jī)氣溶膠在夏季和春季貢獻(xiàn)最大。

研究表明，北京南部是硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽等6種主要成分來源可能性最高的地區(qū)。來自北京南部的氣流往往攜帶高濃度的二次無機(jī)氣溶膠和碳質(zhì)氣溶膠，而西北氣團(tuán)則含有較多的土壤粉塵和碳質(zhì)氣溶膠。北京發(fā)生霧霾時(shí)，由于偏南氣流，二次無機(jī)氣溶膠濃度會(huì)變得很高，這可能與高濕云中強(qiáng)烈的非均質(zhì)反應(yīng)和光化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。

研究人員認(rèn)為，如果將煤炭燃燒、工業(yè)污染和二次無機(jī)氣溶膠三種來源結(jié)合起來，化石燃料燃燒的排放將成為北京市PM2.5污染的主要來源。北京周邊省份工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，會(huì)帶來跨境傳播的污染。要控制北京本地空空氣污染，不僅要改善能源結(jié)構(gòu)，還要在區(qū)域內(nèi)共同防治。

這一成果已發(fā)表在國際期刊《大氣化學(xué)與物理》上。參與研究的還有中國環(huán)境科學(xué)研究院、環(huán)境保護(hù)部、中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所、北京大學(xué)和Xi交通大學(xué)。

氣溶膠是液體或固體顆粒在空氣體中的懸浮體系。它們可以作為水滴和冰晶的凝結(jié)核，太陽輻射的吸收體和散射體，參與各種化學(xué)循環(huán)，是大氣的重要組成部分。霧、煙、霾、輕霧、塵、煙都是自然或人為原因造成的大氣氣溶膠。

氣溶膠按來源可分為一次氣溶膠和二次有機(jī)氣溶膠。它們可以來自自然來源，如風(fēng)揚(yáng)起的細(xì)塵和塵埃、海水飛濺蒸發(fā)的鹽粒、火山噴發(fā)造成的散落物、森林燃燒產(chǎn)生的煙塵等。它們也可以來自人工來源，如燃燒化石和非化石燃料、運(yùn)輸以及各種行業(yè)的煙塵。

天然氣溶膠

天然氣溶膠:云、霧、霾、煙、海鹽等。

生物氣溶膠:含有微生物或生物大分子等生物物質(zhì)的粒子稱為生物氣溶膠，含有微生物的粒子稱為微生物氣溶膠。

人類產(chǎn)生的氣溶膠

工業(yè)氣溶膠:殺蟲劑，消毒劑和衛(wèi)生消毒劑，洗滌劑和清潔劑，蠟，油漆和發(fā)膠。

食用氣霧劑:生奶油。

用來描述氣溶膠粒子大小的常用術(shù)語是當(dāng)量直徑，它是粒子直徑的可測量指標(biāo)。不規(guī)則顆粒的當(dāng)量直徑是物理性質(zhì)相同的球形顆粒的直徑。

一般有空空氣動(dòng)力當(dāng)量直徑、機(jī)動(dòng)性當(dāng)量直徑、質(zhì)量當(dāng)量直徑、表面當(dāng)量直徑、擴(kuò)散當(dāng)量直徑等。例如，空空氣動(dòng)力直徑是與不規(guī)則顆粒具有相同單位密度的球形顆粒的直徑。一般來說，半徑小于1微米的顆粒大多是由氣體向顆粒成核、凝聚、團(tuán)聚而產(chǎn)生的；較大的顆粒是由固體和液體破裂等機(jī)械過程形成的。它們的結(jié)構(gòu)可以是均勻的，也可以是多相的。

產(chǎn)生的氣溶膠仍可能參與大氣中的化學(xué)反應(yīng)或物理過程。液體氣溶膠粒子一般為球形，固體粒子形狀不規(guī)則，半徑為0.001 ~ 100微米。粒徑范圍為10-1至101微米的氣溶膠在大氣光學(xué)、大氣輻射、大氣化學(xué)、空氣污染和云物理學(xué)中發(fā)揮著重要作用。小粒徑氣溶膠濃度受凝結(jié)限制，大粒徑氣溶膠濃度受沉降限制。在大氣中沉降顆粒的過程中，當(dāng)阻力和重力平衡時(shí)，各種顆粒的沉降速度是不同的。

青蛙隕石

所謂二次有機(jī)氣溶膠，是指排放到大氣中的氣態(tài)或顆粒狀污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的大氣顆粒物。換句話說，二次有機(jī)氣溶膠實(shí)際上是一種獨(dú)立于排放源的新產(chǎn)生的大氣顆粒物。因此，在源分析中，二次有機(jī)氣溶膠通常被單獨(dú)作為污染源來研究。

二次有機(jī)氣溶膠產(chǎn)生的光化學(xué)反應(yīng)非常復(fù)雜，許多大氣污染物可以參與光化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)可分為氣態(tài)污染物之間的反應(yīng)和大氣顆粒物界面污染物之間的反應(yīng)。正是因?yàn)檫@種復(fù)雜性，“二次有機(jī)氣溶膠”才可以被視為污染物來源分析的“籃子”，任何來源的污染物最終都有可能被歸入“二次有機(jī)氣溶膠”的籃子。這也是為什么之前熱起來的“汽車尾氣”沒有出現(xiàn)在張任劍老師的這篇論文里的原因。

根據(jù)張文的數(shù)據(jù)，二次有機(jī)氣溶膠主要反映硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽的貢獻(xiàn)，也就是說，這些二次有機(jī)氣溶膠可能主要是由SO2、NOx和NH4反應(yīng)產(chǎn)生的。這三種污染物的來源眾所周知，主要是燃煤和汽車尾氣。因此，實(shí)際上二次有機(jī)氣溶膠間接來源于煤炭燃燒、工業(yè)生產(chǎn)和汽車尾氣，汽車尾氣的貢獻(xiàn)超過4%。

另外，多說一句，相比年初王月思老師發(fā)布的源解析數(shù)據(jù)，這一次張老師的數(shù)據(jù)缺乏有機(jī)物的解析，有些有機(jī)物往往是指示汽車尾氣排放的良好“分子標(biāo)記”。沒有這些指標(biāo)，張燦老師只是將汽車尾氣貢獻(xiàn)的一部分籠統(tǒng)地歸為“二次有機(jī)氣溶膠”。同樣，被熱起來的“做菜”的貢獻(xiàn)，也無法在張老師的出處分析結(jié)果中體現(xiàn)出來。

其實(shí)這里要說的是，所謂的氣溶膠源分析，使用指標(biāo)的不同，分析方法的不同，都能在結(jié)果上造成很大的差異。所以任何關(guān)于PM2.5來源的所謂“明確”的新聞報(bào)道都是片面的，沒有一個(gè)科學(xué)研究者敢說他的結(jié)果“明確”了來源。只要知道一個(gè)大概的結(jié)果，詳細(xì)排放行為的貢獻(xiàn)是不確定的，不要過度解讀。更何況，本文研究的是2009-2010年初的情況，不一定和2011-2013年P(guān)M2.5被媒體熱議的情況一樣，這些結(jié)果就不用說了。

土豆餃子

所謂的二次有機(jī)氣溶膠。首先是“次要”。什么是「次要」？在本文空空氣顆粒物污染源分類體系中，土壤粉塵、燃煤、生物質(zhì)燃燒、汽車尾氣和垃圾焚燒、工業(yè)污染作為空未經(jīng)過復(fù)雜轉(zhuǎn)化的空氣顆粒物污染物作為“初級(jí)氣溶膠”。所謂二次有機(jī)氣溶膠，實(shí)際上是指發(fā)生了復(fù)雜的轉(zhuǎn)化和物理化學(xué)反應(yīng)，很難明確界定空氣體顆粒污染物的初始來源，它實(shí)際上是由以前的“一次氣溶膠”或同一來源的非顆粒污染物通過光化學(xué)反應(yīng)或其他復(fù)雜方式轉(zhuǎn)化而來的新的空氣體顆粒污染物。

然后是“氣溶膠”，顆粒小于一定尺寸，通常為100微米。液體粒子和固體粒子都會(huì)在空氣體中穩(wěn)定懸停，形成以空氣體為分散劑的膠體狀態(tài)。比如霧是由小水滴形成的近地H2O氣溶膠，浮塵天氣是由無機(jī)沙粒和來自土壤的灰塵形成的近地氣溶膠，以二氧化硅為主要懸浮粒子。霾是由復(fù)雜污染物形成的近地面氣溶膠。而云是遠(yuǎn)地表的H2O氣溶膠。

在二次有機(jī)氣溶膠的產(chǎn)生過程中，汽車尾氣中的氮氧化物和煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫是參與這些復(fù)雜變化并產(chǎn)生二次有機(jī)氣溶膠的最重要的物質(zhì)來源。含硫煤和汽油、柴油燃燒產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物等氣態(tài)污染物，往往會(huì)在空氣體中繼續(xù)氧化轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和硝酸鹽，成為顆粒污染物，但這些顆粒污染物不會(huì)停止轉(zhuǎn)化，會(huì)吸附空氣體中的水蒸氣，成為小液滴，但轉(zhuǎn)化仍不會(huì)停止。酸性小液滴會(huì)繼續(xù)吸附其他一次和二次污染物，然后繼續(xù)下去，結(jié)果燃煤、汽車和生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的污染物轉(zhuǎn)化為所謂的“二次有機(jī)氣溶膠”。

PM2.5可形成氣溶膠。然而，氣溶膠不必超過PM2.5標(biāo)準(zhǔn)。氣溶膠產(chǎn)生包括一次氣溶膠和二次有機(jī)氣溶膠，兩者都是由液體或固體細(xì)顆粒懸浮在空氣體中引起的，可以直接以氣溶膠的形式產(chǎn)生，也可以只在后期變化時(shí)產(chǎn)生，而PM2.5是粒徑的測量標(biāo)準(zhǔn)，小于2.5微米的都在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。從這個(gè)意義上說，氣溶膠的產(chǎn)生是可能的，但從形成機(jī)理上說，粒徑只是形成氣溶膠。在氣溶膠形成之前還需要其他因素，但PM2.5往往以氣溶膠的形式出現(xiàn)。其實(shí)氣溶膠的產(chǎn)生并不是單一的，總是和大量的粒子有關(guān)。從這個(gè)意義上來說，PM2.5和氣溶膠并沒有直接的關(guān)系，但它們往往是一起產(chǎn)生和出現(xiàn)的。

這個(gè)結(jié)論信息量很大。關(guān)于如何將“復(fù)合污染”的分析分配到各個(gè)貢獻(xiàn)源，有很多假設(shè)性的理論，一般人可能不是很懂。但是這些數(shù)據(jù)將來很可能會(huì)改變。比如“二次無機(jī)氣溶膠”的成因？還有多少來源轉(zhuǎn)化為二次污染物？汽車尾氣和垃圾焚燒的4%是包括全部排放，還是僅指剩余部分的轉(zhuǎn)化？“一次污染物”如何產(chǎn)生二次有機(jī)氣溶膠等許多問題都很復(fù)雜。空氣污染物很多，除了一些特別穩(wěn)定的化合物，在環(huán)境中基本不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?，F(xiàn)在的研究是在不同尺度的煙箱中進(jìn)行的，成分條件可控，還遠(yuǎn)沒有搞清楚。