尋找PM2.5的“核指紋”
眼下雖已四月,采暖季早已結(jié)束,但京津冀及周邊的霧霾問題仍是公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。而且,諸如PM2.5來源等一些相關(guān)基礎(chǔ)性問題仍未有定論,使得霧霾治理缺乏科學(xué)依據(jù)。環(huán)保部副部長吳曉青曾表示,“底數(shù)不清、機(jī)理不明、技術(shù)不足”是制約我國大氣污染防治工作的瓶頸之一。
近日,《中國科學(xué)報(bào)》記者在采訪一些核技術(shù)專家時(shí)了解到,使用核分析技術(shù),有望為突破十面“霾伏”提供更精準(zhǔn)的“武器”。
PM2.5來源仍然說不清
在PM2.5來源中,幾大“禍?zhǔn)?rdquo;分別是揚(yáng)塵、燃煤、尾氣排放和工業(yè)排放。然而,究竟誰是“老大”、各占比例多少一直沒有確切數(shù)據(jù)。
“只有摸清產(chǎn)生霧霾的主要因素,治理才能有的放矢。”環(huán)保部有關(guān)負(fù)責(zé)人透露說,為防范由于污染源頭不清造成的認(rèn)識(shí)混亂及治理資源浪費(fèi),環(huán)保部已開始部署污染源解析工作,并且有步驟推進(jìn)。
所謂源解析,就是分析PM2.5組分,弄清產(chǎn)生這些組分的排放源,進(jìn)而有的放矢地指導(dǎo)污染治理工作。
中國環(huán)境科學(xué)研究院副院長柴發(fā)合表示,我國目前在大氣污染治理方面存在的問題是監(jiān)測(cè)較多,源解析的研究工作較少,污染源解析涉及的輸入數(shù)據(jù)(元素、同位素、種態(tài)、有機(jī)物、次級(jí)污染離子)不多,取樣周期較短,導(dǎo)致源解析結(jié)果粗糙,不能完全回答到底有多少種主要污染源、這些污染源是本地來的還是外地來的、各占多少份額等問題。
“由于源解析輸入數(shù)據(jù)的種類缺少,得到的源解析結(jié)果代表性較差,不同分析結(jié)果之間爭議較大,主要污染源種類不全,污染源溯源和追蹤難以深入進(jìn)行。”中國原子能科學(xué)研究院“千人計(jì)劃”特聘研究員崔大慶表示,源解析存在的瓶頸問題需要更好的解決方法,而利用先進(jìn)的核分析技術(shù)結(jié)合精細(xì)化的源解析,將是求解治霾之困的良方。
具有兩大優(yōu)勢(shì)的“標(biāo)準(zhǔn)方法”
“核分析技術(shù)有兩大優(yōu)勢(shì)。”中科院院士柴之芳在接受記者采訪時(shí)說,一是不破壞樣品,二是準(zhǔn)確度高,“這兩條也是最重要的”。
與化學(xué)分析方法相比,核分析技術(shù)無須溶液,不容易沾污樣品,也不容易造成樣品組分損失,因此分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量高很多。柴之芳表示,核分析技術(shù)在國際上是一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)方法”。
1994年,國際原子能機(jī)構(gòu)組織了由30個(gè)國家參加的“大氣污染監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)中的核分析技術(shù)”研究項(xiàng)目,首次肯定了核分析技術(shù)在PM10和PM2.5顆粒物源解析中的作用。
其實(shí),中國在這方面并不落后。中國原子能科學(xué)研究院、中科院高能所、中科院上海應(yīng)物所等機(jī)構(gòu)都曾做過相關(guān)工作。
柴之芳告訴記者,中科院高能所早在上世紀(jì)80年代就專門成立了一個(gè)“氣”組,利用核分析技術(shù)研究京津冀大氣污染溯源,還包括沙塵暴的源解析等。“現(xiàn)在的污染情況有所變化,但方法很多是一樣的。”
例如,中子活化分析和全反射X熒光分析具有非破壞、高準(zhǔn)度、高靈敏和無污染以及多元素同時(shí)分析等特點(diǎn),可測(cè)定PM2.5中四五十種元素;二次離子質(zhì)譜和加速器質(zhì)譜可進(jìn)行PM2.5樣品同位素豐度分析等。
“中國原子能科學(xué)研究院、中科院高能所、中科院上海應(yīng)物所等科研單位具有上述工作所需的反應(yīng)堆、加速器等大科學(xué)平臺(tái),與中國環(huán)境科學(xué)研究院的系統(tǒng)工作結(jié)合,可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上迅速行動(dòng)起來。”中國原子能科學(xué)研究院副院長柳衛(wèi)平說。
組建“聯(lián)合部隊(duì)”應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)
PM2.5問題已迫在眉睫,核科學(xué)家們也都摩拳擦掌,隨時(shí)準(zhǔn)備投入這場(chǎng)治霾的戰(zhàn)斗中。
崔大慶認(rèn)為,這需要建立一支“聯(lián)合作戰(zhàn)部隊(duì)”,發(fā)揮核分析技術(shù)在高靈敏度、高準(zhǔn)確度、超痕量多元素、多種同位素分析方面的優(yōu)勢(shì),聯(lián)合常規(guī)分析手段,針對(duì)PM2.5污染源解析面臨的指紋成分輸入不足、源解析結(jié)果代表性不強(qiáng)、污染源溯源困難等問題展開研究,提高灰霾形成機(jī)制的研究水平。“簡而言之,就是找到求解灰霾精確來源之謎的‘核指紋’。”
除技術(shù)門檻和設(shè)備要求較高外,柴之芳坦言,核分析技術(shù)也不是萬能的,所以必須強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),將核方法和比較成熟的常規(guī)方法結(jié)合起來。
目前,很多核分析手段已十分成熟,只要通過一些大氣監(jiān)測(cè)的適應(yīng)性改造,便可發(fā)揮作用。柳衛(wèi)平表示,希望用一兩年時(shí)間形成一幅完整的技術(shù)使用場(chǎng)景“拼圖”,有多種技術(shù)手段供環(huán)保部門選擇,滿足突發(fā)性的來源判定和日常性的監(jiān)測(cè)技術(shù)兩方面需求。
“到那時(shí),我們核科學(xué)家可以自豪地說:核電為降低PM2.5出了力,核分析技術(shù)為判斷PM2.5來源作出了貢獻(xiàn)。”柳衛(wèi)平說。
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