黑碳?xì)馊苣z對(duì)大氣環(huán)境的影響與控制
黑碳?xì)馊苣z是大氣氣溶膠的重要組成部分,主要是由富含碳的物質(zhì)不完全燃燒產(chǎn)生的,比如化石原料和生物質(zhì)原料燃燒等。黑碳?xì)馊苣z具有較為特殊的物理化學(xué)性質(zhì)。黑碳?xì)馊苣z具有多孔性,粒徑約在(0. 01~1) μm。在化學(xué)成分上非常接近于石墨, 在溫度高于400 ℃時(shí)才可以發(fā)生氧化。黑碳?xì)馊苣z對(duì)可見光和部分紅外光譜有很強(qiáng)的吸收能力,它在大氣中的各種化學(xué)和光化學(xué)反應(yīng)、非均相反應(yīng)以及氣粒轉(zhuǎn)化過程中起著重要作用。
一、黑碳的影響
盡管黑碳?xì)馊苣z在大氣氣溶膠成分中所占比例較小,一般占百分之幾到百分之十幾, 在大氣中濃度一般也較低。但它對(duì)環(huán)境的影響卻不容忽視,具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面:
一是對(duì)大氣環(huán)境的影響:由于黑碳?xì)馊苣z在從可見光到紅外的波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)太陽(yáng)輻射都有強(qiáng)烈的吸收效應(yīng), 所以對(duì)區(qū)域和全球氣候有著重要的影響。2000年的IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change,聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì))報(bào)告指出,黑碳?xì)馊苣z能夠?qū)е抡妮椛鋸?qiáng)迫, 從而極大地減弱氣溶膠對(duì)地球的冷卻效果。部分學(xué)者的研究表明,減少黑碳和有機(jī)碳的排放比減少二氧化碳和甲烷的排放更能減慢全球變暖。
二是對(duì)人體健康的影響:由于黑碳?xì)馊苣z具有吸附性,黑碳?xì)馊苣z的表面能夠吸附其它污染物(如多環(huán)芳烴類、重金屬等),可以通過呼吸作用,夾帶所吸附的有毒物質(zhì)進(jìn)入人體,從而引起呼吸系統(tǒng)哮喘以及心血管病、癌癥等疾病的發(fā)生,危害人類健康。此外,大量的黑碳?xì)馊苣z可明顯地降低大氣能見度;沉降附著在建筑物表面會(huì)破壞建筑物外觀;沉降到植物葉面會(huì)阻滯植物呼吸和光合作用從而降低農(nóng)作物產(chǎn)量等。
二、黑碳的控制途徑
由于民用燃煤是我國(guó)黑碳最主要的排放源,因此減少黑碳首先應(yīng)當(dāng)控制民用燃煤的排放。在國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目的資助下,中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所傅家謨?cè)菏款I(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目組針對(duì)我國(guó)黑碳源排放清單中最重要、最復(fù)雜的民用煤燃燒部分,通過系統(tǒng)實(shí)測(cè)一系列燃煤黑碳排放因子,初步估算出了黑碳排放總量;研究結(jié)果指出,在黑碳排放因子的各種影響因素中,煤的種類的影響最為顯著,燃燒形式其次,爐灶類型的影響相對(duì)最。幻裼萌济喝裟車(yán)格控制中等變質(zhì)程度煙煤的使用、減少使用塊煤燃燒、大力推廣和普及蜂窩煤的使用,可以極大減少黑碳的排放量。根據(jù)初步估算,禁止將中等變質(zhì)的煙煤用作為民用燃煤可使黑碳排放量減少60%以上,如果進(jìn)一步禁止使用塊煤而普及使用蜂窩煤則可使黑碳排放量減少95%以上。
目前,北京市正在采取的許多污染控制措施都可以控制或減少黑碳的排放。如對(duì)城八區(qū)內(nèi)的燃煤鍋爐實(shí)施清潔能源改造,可以減少煤炭使用量;對(duì)平房文保區(qū)實(shí)施的“煤改電”工程,可以減少民用燃煤的使用;嚴(yán)格鍋爐煙氣排放標(biāo)準(zhǔn),可促進(jìn)各類燃煤鍋爐的污染治理;提高機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)、加快淘汰和治理黃標(biāo)車,可以減少交通過程中的黑碳排放;取消城鄉(xiāng)結(jié)合部地區(qū)的原煤散燒等,實(shí)施型煤替代,也是減少黑碳排放的重要手段。
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