霾：来自哪里去向何方？

2020-05-19李志帅

广州化工 2020年8期

关键词：灰霾酸碱能见度

□文/李志帅

2020年春节前后，新型冠状病毒肺炎疫情爆发，全国各地陆续启动Ι 级应急响应。正月里，国人闭门不出，工业生产和出行活动都被迫按下了停止键。在此情况下，华北地区仍4 次爆发雾霾。

根据自发的大规模排它试验，证明了疫情期间雾霾天气与工业生产、汽车尾气排放、工地扬尘、生活排放、烟火炮竹等都无太大关系。难道雾霾是天上掉下来的吗？

远看橙黄色的霾

在中国气象局《地面气象观测规范》中，灰霾天气被这样定义：大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10 千米的空气普遍有混浊现象，使远处光亮物微带黄、红色，使黑暗物微带蓝色。

霾，也称灰霾。由于空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子使得大气混浊、视野模糊，导致能见度恶化。霾的厚度比较厚，可达1～3 公里左右。由灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成的霾，其散射波长较长的光比较多，使霾看起来呈黄色或橙灰色。

霾与雾的区别，在于发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对湿度是饱和的。如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到100%就会出现饱和。一般来说，相对湿度小于80%时的能见度恶化是霾造成的，相对湿度大于90%时的能见度恶化是雾造成的。当相对湿度介于80～90%时，大气能见度恶化是霾和雾的混合物共同造成的，但其主要成分是霾。

我国存在4 个灰霾严重地区：黄淮海地区、长江河谷、四川盆地和珠江三角洲。不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报。

重工生产留下的尾巴

随着我国对热电厂二氧化硫排放标准的不断提高，燃煤含硫量也比以前有所增加，传统采用的湿法脱硫工艺已经不能满足相关要求。科研人员一直在探索可行的除霾路径。

2019 年4月，山东省科学院周勇博士在《科学与管理》第39 卷发表了文章《雾霾大爆发的根本原因：湿法脱硫取消GGH 引发PM2.5 粒数暴增》，通过对比统计数据，企图解开灰霾成因。

实验数据表明，高温烟气具有分离特性，高温烟气难以形成雾霾。调查发现，雾霾爆发后3 个月，我国轻重工业排尘都已大幅减量，而增量是烟气脱硫大量喷水降温和增加碱性物质。

试验和事实证明，脱硫工艺并不像国内外认为的那般完美无缺。脱硫在消除大气酸雨的同时，意外带来了雾霾、气溶胶、PM2.5 超标的次生灾害。脱硫大量喷水降温和增加碱性物质，与静稳天气下雾霾的爆发存在着一定的因果关系。

轻霾与重霾的秘密

轻度雾霾中烟气“大白龙”“双白龙”的形成，是因为高温干烟气经脱硫大量喷水，降为42～60℃低温湿烟气。低温水将酸性烟气与脱硫碱性物质粘在一起，空中酸碱化合成盐。低温湿烟气本来有5 种化学成分，空中水与酸碱化合成霾，5 种化学成分变成雾、霾和氮气3 种，脱硫引发的酸碱化合形成了轻微污染。

而重霾起源于此：锅炉烟气经过电除尘和湿电，携带了吸附力很强的静电，由风机吹出烟囱扩散。静稳天气的烟气具有静电吸力，快速将原来高温排放到大气中的酸性气体、碱性气体、水雾、尘霾甚至惰性气体吸附。酸碱化合后带静电的雾、霾、氮气3 种组合体，迅速向周围扩散，引发一轮又一轮的酸碱化合反应和置换反应，生成VOC、硫酸盐、铵盐、硝酸盐、碳酸盐、氮氧化物等复杂酸性盐污染物。雾霾空中化合量比烟尘量要大几十倍甚至上百倍，持续的静电吸附化合快速生成雾霾云团，最终形成了重霾。

研究人员发现，雾霾污染物来源具有这些特性：直排粉尘 ≤ 1%，原始酸碱化合物 ≤ 4%，空中吸附酸碱化合污染物 ≥ 95%。这些摆在实验桌上的化学物质包括CO2 酸性烟气、脱硫碱性物质、超净排放的粉尘、惰性气体和烟气。

由于烟气含水，是环境化合污染的根源，被认定为治霾防霾的重点对象。