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中國霧霾形成機理的深度分析

http://www.CRNTT.com   2014-10-23 11:40:00

2、中國“霧霾”形成機理的深度分析 　　通過對氣溶膠顆粒的成份進行DNA測序，發現1300多種微生物。表明中國霧霾頻發和嚴重性與我國東部地區水土環境面源污染、大量滋生微生物種群有直接關聯。長期以來，我國經濟發展方式粗放，產業結構和布局不合理，污染物排放總量居高不下。如北京已被2000多座垃圾場包圍，每天垃圾處理缺口8000噸，仍以每年8-10%速度增長。見圖3-4。面對嚴峻形勢，我國加強土壤環境保護和污染治理，堅決向土壤污染宣戰。 　　中國嚴重霧霾快速形成與擴散，與微生物繁殖有關。微生物繁殖速度驚人。圖5表明，當微生物飄移到大氣中吸附在氣溶膠凝結核表面，進入生命周期遲緩期；當土壤中水分蒸發，攜帶氨氮營養物與氣溶膠凝結核結合，為微生物生長提供水分、養料和氧氣，使微生物進入對數生長期。 　　附著在氣溶膠顆粒上的微生物在適宜條件下迅速繁殖，使氣溶膠體積迅速增大，最終形成霧霾。如常溫常壓下，氣溶膠顆粒只有0.1微米，但隨微生物迅速繁殖，體積可迅速增長到2.5微米、5微米，甚至10微米。圖6顯示霧霾指數突變，左圖最高點在中午12∶00附近；右圖最高點在凌晨00∶00附近。按傳統解釋，指數高點應有污染突發性事故發生，但事實上並沒有，這只能用微生物快速分裂解釋。 　　3、大氣中微生物繁殖條件分析 　　微生物繁殖條件是溫度、水分、氧氣和養分。研究發現，微生物溫度適應能力強，在水分蒸發進入大氣，隨空氣溫度降低會再次凝結，冬季成霜，春季成霧；物體懸浮狀態接觸空氣面積最大，使吸附在凝結核表面微生物獲得充分氧氣。 　　微生物生長最重要的養分是氨氮，氨氮融入氣溶膠與微生物相遇，成為微生物快速繁殖的營養劑。氨氮來源於土壤和水源富營養化污染。改革開放以來，中國經濟快速發展，也帶來嚴重環境代價，圖7顯示中國2012年GDP增長7.8%，外部環境損失占GDP的9.2%。 　　我國每年化肥使用量4000萬噸，是美國、印度總和，畝均施用量是美國3倍。江蘇畝均化肥施用量是全國4-5倍。圖8為污染狀況。我國每年COD排放2400萬噸，氨氮排放245萬噸，遠超環境容量。 　　有專家指出：“許多土壤污染地區已超過土壤的自淨能力，沒有外來的治理干預，千百年後土壤也無法自淨，有的地塊永遠都無法自淨，甚至出現環境報復。”我國每年由於土壤污染而導致的糧食減產達到100億公斤。 　　富營養水體中的氨氮會隨土壤水分蒸發，揮發到大氣中，成為微生物營養劑。筆者實驗證明了這一點，如圖9-12所示。 　　筆者實驗在低溫高效熱泵型蒸餾裝置中進行，對土壤中提取的水在43℃進行真空蒸餾。疾控中心對蒸餾水成份進行鑒定發現，蒸餾水消除原水中礦物質和重金屬等物質，而氨氮等富營養物含量較高。這為前面論述提供有力支撐。研究表明，土壤含水量80克/千克，土壤水分散失引起氨揮發量最高，如表2所示。圖13顯示碳銨處理氨揮發動力學曲線。 　　圖14虛線為假設傳統霧霾濃度發展趨勢，實線為微生物、水分及氨氮作用下霧霾濃度發展趨勢線。冬春季節夜間氣象條件有利於水份蒸騰凝結和微生物繁殖，尤其冷空氣南下造成空氣水份加速凝結，極易形成嚴重霧霾；白天水分蒸騰作用隨大氣濕度增大而減弱，溫度上升也使水分凝結作用減弱，使水分和氨氮減少，微生物活性減弱，霧霾強度下降。

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