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雾霾污染的原因分析及对策概论

  

一、关于雾霾与雾霾污染的区别

1、大气污染包括风沙、有害微粒和化学气体等等。大风和雾霾只是各类污染的载体,只有准确的掌握造成各种大气污染的类别和原因,才能提出正确的大气污染治理方案。

2、为了治理大气污染的需要我们提出雾霾污染概念,将人类活动导致的严重雾霾称为“雾霾污染”,与自然界雾霾天气进行区别。

3、依据雾霾形成过程和危害程度对雾霾污染进行分类,我们按形成原因将雾霾分为热岛型和雾霾型;按危害方式将热岛型雾霾分为“热岛型光化学霾污染”和“热岛型固体颗粒霾污染”,将雾霾型雾霾污染分为“雾霾型雾污染”和“雾霾型霾污染”。

4、根据北京地区大气污染现状,将夏季高温季节的热岛型固体颗粒霾污染和季节交替时多发的雾霾型霾污染作为重点研究课题。

  

二、关于大气运行规律等基础理论研究

1、地球大气运动主体的主导方向始终向东,地面风向的变化均都是由湍流和地形构造引起,不影响大气主体运行特性。台风和寒潮的异常扰动会短时影响对流层大气运行,当云团能量耗尽后大气主体运动又恢复正常。

2、近地大气层的运动受高大山体影响。秦淮线将我国近地大气分割为南、北相对独立的两个体系,只有强大寒流或台风云团才能造成两个系统的相互影响。

3、在我国华北地区以西北风为主导风向,称为主导气流,由东南流向西北方向的气流是暂短的,称为大气逆流。

4、大气运行是分层的、各层之间没有扰动一般不会发生乱层。在对流层内距离地面越高风速越大,对固体颗粒的携带能力越大。

5、大气垂直抬升的主要动力是热动力,受热的空气(或烟气)在浮力的作用下向上抬升,当向上抬升气流的热能量小于水平运动大气能量时候,垂直抬升运动终止。

6、地面山体和建筑对大气水平运动构成阻挡,称为有形阻力;地面垂直抬升气流同样对水平运动的大气构成阻挡作用,称为无形阻力。大气受这种阻力影响会发生静稳天气,是雾霾形成的主要条件。

7、距地面500米以内大气受有形阻力和无形阻力影响较大,一般把这个范围内的大气称为摩擦层。

  

三、关于热岛效应与热岛型霾污染问题研究

1、热岛效益物理模型是基础理论创新,利用热力学原理对大气运动进行分析,科学的阐述了热岛效应形成的全过程。

2、我们在世界上首先提出“热岛大气环流概念”,并以此分析影响热岛大气环流的各种因素,并建立热岛大气环流原理图。

3、如果运用热岛大气环流原理图将大气监测数据带入可以建立热岛效应物理模型。这也是大气学重要科技成果。

4、运用热岛大气概念可以阐述热岛型霾污染形成过程,对影响热岛型霾污染的主要因素进行分析并提出防范措施。

5、热岛大气环流原理图


四、关于雾霾的基础理论和雾霾污染

1、雾霾问题在大气学上是大气能见度的问题,但大气学却无法说明影响能见度的主要物理参数。如果用热力学湿空气的物理特性来解释大气能见度的问题,就可以轻松解决这个问题了。

2、大气能见度问题就是气体密度问题,按湿空气物理特性可把影响大气能见度的因素分为外因和内因两类。其外部因素主要是大气压力;内部因素是空气分子之间引力。

3、季节变换引起东南暖湿大气逆流北上是雾霾发生的前提,如果东南暖湿大气逆流被城市热岛实体阻断,则东南暖湿大气逆流与大气主导气流在城市热岛实体范围交汇融合,在这个城市上空产生高压气团并形成静稳天气,这是雾霾发生的首要条件。

4、影响雾霾强度主要因素包括东南暖湿大气逆流的剩余速度、大气中的水蒸气含量、大气中易电离气体含量、大气中尘埃总量和高压气团强度等。

5、所谓的雾霾污染是指人为因素引发的严重雾霾,当人类活动释放到大气中的污染物超过环境容量,使大气能见度急剧降低、有害固体颗粒浓度严重超标,对人的生活产生不利影响。

6、雾霾过程污染物的来源有三个方面。包括东南暖湿大气逆流携带、西北主导气流携带和雾霾影响范围内部自产的污染物。

7、雾霾分析所指的污染物数量包括:大气中水蒸气数量、固体颗粒数量、可电离气体数量和汽车尾气等。

8、目前专家都说雾霾污染是大气环境容量不够引起。但如果提高烟气排烟温度可以把污染物抬升至更高的空间,大气环境容量可以提高一个数量级,可以得到事倍功半的超级效果。

  

五、关于烟气污染物分析与烟气扩散

1、从烟气固体颗粒特性和电除尘器工作原理分析,电除尘器实际运行效率没有预想的那么高,电除尘器从理论上对PM2.5微粒作用有限。如果考虑烟气中存在PM2.5以及更小的不可监测微粒的影响,电除尘器对烟气全部尘埃去除率不会高过95%。

2、用高斯扩散模型只能对10微米以上的降尘进行环保评价,但火力发电厂烟筒烟气中10微米以上的固体颗粒的占比很低,因此仅用高斯扩散模型进行环保评估是不完整的。

3、火力发电厂烟筒烟气中小于10微米的飘尘占绝对多数,飘尘的扩散与稀释效果与排烟温度的6次方成正比,湿法脱硫湿烟气直排导致烟气落地,严重影响这些微粒的稀释和扩散。

4、根据雾霾污染形成理论分析,雾霾污染主要污染物是PM2.5(PM10)等飘尘。因此环境评价专业机构所使用的环境评价指标体系应该进行完善,增加PM2.5(PM10)的相关指标体系。

  

六、关于热岛型固体颗粒霾污染的原因与对策

1、当城市热岛效应强烈时,由于热岛大气环流速率降低,使城市产生的固体颗粒污染物扩散效果降低,大气中PM2.5浓度升高;城市热岛效应强烈时会在城市上空会形成一个固体颗粒稠密区(相对于正常的大气而言),这个固体颗粒稠密区影响了阳光的穿透性,影响大气能见度,形成热岛型固体颗粒霾污染。

  

2、北京等城市在降低城市热岛效应方面已经做了大量工作,但考虑空冷式空调系统运行过程会对外释放4-5倍的耗电量,如果利用供热系统实施集中供冷,对控制城市热岛效应会有较好的收效。

  

七、关于雾霾型霾污染的原因及对策

1、影响大气能见度的主要因素是空气分子间距离缩发生变化。导致空气分子间距离变化主要因素包括:大气压力、大气温度、凝结水、空气中尘埃数量、易电离气体数量等。

2、雾霾发生过程是物理过程,而不是专家们研究的化学过程。

3、雾霾污染主要污染物主要是脱硫湿烟气直排造成的,脱硫湿烟气排放温度只有40-50℃,污染物排放后会造成烟气落地造成污染。烟气中大量的固体颗粒PM2.5(PM10)在贴地层大气中漂浮,超过大气环境容纳量。

4、治理雾霾污染的主要对策包括:一是采取措施降低热岛效应的影响;二是禁止脱硫湿烟气直排,制定烟气最低排放温度标准。

  

八、环保专家为什么不关注脱硫湿烟气排放问题

1、他们对湿空气物理特征不太了解,把雾霾发生的原因想的过于复杂,研究问题的主要方向集中在微观领域,力求以某种化学反应过程来解释雾霾机理。

2、他们对电除尘器效率过于自信,认为经过除尘和脱硫的烟气就是“干净”的烟气。其实电除尘器的实际运行效率远远没有想象的那么好,污染物检测精度也没有那么准,所谓的“净气”并不干净。

3、经过脱硫、脱硝处理后的烟气,其主要污染物应该重新评价,如果原来二氧化硫是主要危害,脱硫后可能三氧化硫就成了烟气的主要污染物,沿用以前的认知不变就会产生南辕北辙的结果。

4、对脱硫装置的危害考虑不周,由于烟气脱硫后直接排放至大气中,烟气经过脱硫系统时可以把脱硫液中的大量固体颗粒携带到大气中,这就是许多电厂发生“石膏雨”的主要原因。其实,“石膏雨”现象本身说明了烟气的降尘已经严重超过了相关的国家标准,可惜没有引起专家们的高度重视。

5、对高斯扩散模型运用不当。其实高斯扩散模型只适用于10微米以上的“降尘”评价,对于雾霾形成的主要污染物PM2.5(PM10)并不适用。

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