雾霾综述.ppt

雾霾 1952年 伦敦烟雾事件 夺走了12000人的生命 10万人住院治疗 雾和霾的区别 1 相对湿度雾主要是以水汽为主 雾的相对湿度一般在90 以上 而霾在80 以下 2 能见度从能见度上讲 能见度在1km以下的统称为雾 能见度在1km以上的我们叫轻雾 但是霾的能见度好些 大概在1km以上但小于10km的就属于灰霾现象3 颜色从辨别颜色来讲 纯洁的雾应该是白色或者是灰色的 霾有点发黄的颜色 雾霾天气的危害 对公众生活的影响 主要包括影响出行 影响身体健康和影响人们的情绪等方面 对社会管理和政府公信力产生重要的影响 对工农业生产和旅游业产生严重的影响 主要包括造成农业水产 养殖业和旅游业的严重损失 对生态系统产生影响 雾霾对草莓种植的危害 一 雾霾对设施内温度的影响雾霾天气会影响光照 直接影响生产设施内的温度 下图记录了设施内中午时温度的变化情况与雾霾污染的关系 可以看出 随雾霾污染的不同 设施内温度出现不同的波动 雾霾严重时 光照弱 设施内温度下降明显 雾霾较弱时 设施内温度随着光照的增强 温度也明显上升 设施内温度随雾霾变化的趋势明显 分析发现 设施内温度与雾霾天气成显著负相关 p 0 05 二 雾霾对光合有效辐射的影响 雾霾严重时会影响光照 直接影响设施内的光合有效辐射 使用便携式光合蒸腾仪对设施内光合有效辐射进行连续监测和记录 从下图中可以看出 雾霾发生会有效影响设施内的光合有效辐射 当iaqi较高时 光合有效辐射有明显的下降趋势 当iaqi较低时 光合有效辐射有规律的上升 由图3可见 光合有效辐射的高值都出现在iaqi较低时 当iaqi大于300时 光合有效辐射值都在500 e m 2 s 1以下 通过分析发现 雾霾污染指数与设施内光合有效辐射成显著 0 01 负相关 图中还可以看出3月8 12日 污染指数降低 光照并没有升高而是降低 原因是当时天气以阴天为主 因此 雾霾可以影响设施内光照 但影响光照的不只是雾霾 还有天气等其他因素 雾霾直接影响设施内的光合有效辐射 进而影响设施内草莓叶片的光合作用情况 使用便携式光合蒸腾仪对设施内草莓叶片的光合速率进行连续监测和记录 从图中可以看出 iaqi对草莓光合速率的影响与对设施内光照的影响情况基本一致 随着雾霾污染指数的不断变化 设施内草莓光合速率有明显上升和下降的趋势 从图中还可以看出 光合速率为20 40 mol m 2 s 1的高值都集中在较低的iaqi区域内 当iaqi大于200时 光合速率基本在5 mol m 2 s 1附近 通过分析发现 草莓光合速率同iaqi成显著 0 01 负相关性 三 雾霾对草莓光合速率的影响 四 雾霾对草莓产量的影响 以北京为例 北京设施种植草莓一般在8月下旬至9月上旬进行定植 第二年1月进入花果期 一直产果到4月底五月初 1 3月份正是北京雾霾天气较严重的时期 因此 草莓的大部分生长期都处在雾霾天气较严重时期 本研究选取北京郊区30家草莓生产基地 主要针对雾霾对设施草莓生长 病虫害发生情况以及草莓产量的影响等情况作了调查 通过监测 已知雾霾会影响设施内有效辐射 进而影响草莓光合作用 影响草莓的生长 开花 授粉和结果等 据农民介绍 2月连续一周的重度雾霾对草莓生产产生了很大的影响 雾霾天气严重时 草莓长势弱 不开花 已经开花的不长果 已经长好的果实 不变红 已经变红的果实口感也不甜 通过对30家基地调查 草莓减产4500 15000kg hm2 见下表 调查发现 严重的雾霾天气除了会影响草莓的生长 造成减产外 还会导致设施内草莓病害高发 由于雾霾会影响光照 为了保持设施内足够的温度 并且不受雾霾污染的影响 设施会减少通风 这样会在设施内产生高湿的环境 适温高湿的环境有利于白粉病 灰霉病等病害的发生与流行 进而影响草莓的品质和质量 雾霾污染对虫害发生情况影响不明显 结论通过对北京设施草莓生产受雾霾污染影响情况的监测和调查 发现雾霾污染对设施内温度 有效光合辐射以及草莓的光合作用等都有显著的影响 不利于草莓的生长 通过对多家生产基地的调查发现 雾霾导致草莓不同程度的减产 同时雾霾天气还会加重病害发生 影响草莓质量 今后应开展如何应对与解决雾霾对农业生产 尤其是对具有高附加值的设施农业生产的影响等方面的研究 雾霾天气的自我防护 1 雾霾天气少开窗雾霾天气不主张早晚开窗通风 最好等太阳出来再开窗通风 2 外出戴口罩如果外出可以戴上口罩 这样可以有效防止粉尘颗粒进入体内 口罩以棉质口罩最好 因为一些人对无纺布过敏 而棉质口罩一般人都不过敏 而且易清洗 3 多喝桐桔梗茶桐桔梗茶有清火滤肺尘功能 可以有效的协助人体排出体内积聚的pm2 5颗粒物及其他有害物质 4 适量补充维生素d冬季雾多 日照少 由于紫外线照射不足 人体内维生素d生成不足 有些人还会产生精神懒散 情绪低落等现象 必要时可补充一些维生素d 5 饮食清淡多喝水雾天的饮食宜选择清淡易消化且富含维生素的食物 多饮水 多吃新鲜蔬菜和水果 这样不仅可补充各种维生素和无机盐 还能起到润肺除燥 祛痰止咳 健脾补肾的作用 蘑菇 食物简介 提高肺脏抗毒能力 清肺原理 在干燥的情况下 肺部容易导致积累毒素 蘑菇有很好的养肺滋阴的功效 可以帮肺脏抗击毒素 莲藕 食物简介 它的根根叶叶 花须果实 都可滋补入药 清肺原理 熟莲藕可以补心生血 健胃开脾 滋养强壮 清热润肺 山药 食物简介 含大量淀粉和蛋白质 还有维生素 脂肪 胆碱等成分 以及碘 钙 铁 磷等人体不可缺少的无机盐和微量元素 清肺原理 含一种多糖蛋白质的混合物 黏蛋白 对人体具有特殊的保健作用 补脾养胃 补肺益肾 雪梨 食物简介 含苹果酸 柠檬酸 维生素b1 b2 c 胡萝卜素等微量元素 清肺原理 白色入肺 故白色食物都对肺有保养功效 雪梨水份大 性略寒 可以生津润燥 清热化痰 银耳 食物简介 银耳有 菌中之冠 的美称 既是名贵的营养滋补佳品 又是扶正强壮的补药 清肺原理 同为白色食物 银耳性更温润 比雪梨更适合体寒或肠胃不好的人 同时又有益气清肠的作用 世界各国针对雾霾天气的形成原因开展了大量的研究工作 但归结起来主要包括以下几个方面 城市能源结构的长期不合理 主要能源结构以煤炭为主 煤炭资源的利用给大气带来了严重的负荷 如粉尘 co2 so2 nox等 城市经济结构的不合理 总体能源效率偏低 以我国为例 我国城市工业用能比例过高 服务业以高污染排放的餐饮业和旅馆业为主 现代服务业发展滞后 总体能源效率偏低 机动车污染突出 相关研究结果表明我国机动车尾气排放对城市雾霾的直接贡献率大于1 4 雾霾天气的成因 大气污染防治措施的严重落后 主要表现为大气环境质量标准低 如我国的 空气质量标准 在2012年以前未对pm2 5进行规定 执法不严和监管不力以及末端治理的弊病等 区域经济和能源结构的整体不合理加剧了区域中心城市雾霾的污染 一项研究表明 北京市大约有30 40 的大气污染来源于周边区域 基于统计学方法分析雾霾的成因 一 指标的选取1 空气质量指标 选取18个城市在2013年11月每日的aqi数据 并选择将11月份每天的aqi相加来反映该月的空气质量水平 2 衡量城市规模的指标 面积 人口 3 衡量机动车排放污染的指标 机动车量 单位面积机动车量 人均机动车保有量 4 衡量工业排放污染的指标 第二产业增加值 第二产业占比 将 个 变量分为 类 第 类 城市规模 第 类 工业企业排放 第 类 机动车排放 散点图分析 由图 可知 从城市规模上来看 与 人口并没有明显的线性关系或者同方向变化的趋势 但与面积则有比较明显的正相关趋势 由图 可知 从工业污染排放方面来看 第二产业增加值与 也没有明显的线性关系或同方向变化的趋势 但第二产业占比与 则有一个相对明显的同方向变化的正相关趋势 由图 可知 从机动车污染排放方面来看 机动车量与 没有显著的线性关系或同方向变化趋势 但单位面积机动车量 人均机动车保有量与 有相对明显的负相关变化趋势 结论 城市面积 第二产业占比 单位面积机动车辆是具有显著影响的因素 其具体表现为 1 城市面积与雾霾污染程度呈正相关关系 城市面积越大 雾霾污染倾向越严重 2 第二产业占比与雾霾污染程度呈正相关关系 第二产业占比越大 雾霾污染的严重程度越大 3 单位面积机动车量与雾霾污染具有负相关关系 这是因为人口密度大的大型城市多有实行机动车限行的措施 基于以上结论 缓解我国雾霾污染的有效方法有 1 面积大的城市更应注意区域间的协调配合以防治雾霾污染 2 第二产业占比大的工业城市应该特别注意雾霾的防治 3 短期内机动车限行是一种有效的措施 人工影响消减雾霾 1 人工增雨消减雾霾关于人工增雨消减雾霾的效果以及风在降雨冲刷过程中的作用还有待研究 有专家指出 雨后雾霾消散主要靠伴随在降雨过程中的风 仅仅 靠雨水冲洗 没有风吹 人工降雨的消霾效率可能不会太高 即便人工增雨对清除雾霾有较好的效果 前提必须有降水形成的条件 2 人工消雾消减雾霾另一种人工影响消减雾霾的方式是人工消雾 使雾滴或冰晶携带霾粒子降落到地面或扩散出去 雾通常被按照温度特征分为过冷雾 暖雾和冰雾 0 20 温度范围内出现的雾是过冷雾 主要由大量过冷液态水滴组成 暖雾是由温度在0 以上的暖水滴组成 20 以下生成的雾被称为冰雾 人工消过冷雾和暖雾的原理和方法是不同的 2 1人工消过冷雾过冷雾是由过冷水滴和水汽组成 可以通过播撒催化剂产生大量冰晶来消除 人工消过冷雾播撒致冷剂如干冰 液氮等产生局部过低温度 通过同质核化冻结产生大量冰晶落到地面 同时过冷云滴蒸发消失使雾消散 2 2人工消暖雾人工消暖雾的方式主要有两种 一种是播撒吸湿性物质 如盐粉 尿素 cacl2和有机高分子物质等 另一种是热力动力混合法 两种消雾方式的作用原理不同 播撒吸湿性物质主要是利用吸湿性物质吸收水汽凝结增长 使雾中小雾滴蒸发产生大滴 诱发碰并过程 使雾滴变大 雾滴谱拓宽从而使雾滴沉降消散 热力动力混合法就是应用喷气发动机改装的热力动力消雾系统 发动机产生高温气体 随动力场扩散 形成一个较大范围的高温区 使雾滴蒸发 达到局部消雾 3 人工消减干霾 针对空气中灰霾遍布却没有雾的天气 由于大气干燥 水汽少 目前还没有有效手段消除空气中污染物 当今各界人士也纷纷提出各种遏制雾霾的新方法 很多方法还不够成熟 缺乏严谨的科学论证 其中包括喷水地球工程法和城市风道法 这两种方法可操作性较强 经济环保 为人工影响消减雾霾提供了新方向 新思路 3 1喷水地球工程法有专家提出向大气中喷水清除大气中pm2 5及其他污染物 在建筑物的屋顶上安装喷水装置向建筑物外大气喷水 或建水塔将水引向高处 然后向周围的大气喷水来清除大气中的污染物 所喷出水可在地面上重新收集起来做再次喷水使用 节约水资源 该方法的基本原理是通过湿沉降过程有效清除大气污染物 湿沉降的消除系数 主要与气溶胶粒子的尺度 水滴大小和降水强度相关 图1为消除系数与气溶胶粒子尺度和水滴尺度 0 2 2 0mm 的关系图 图中设定的降水强度为1mm h 相当于小雨强度 根据专家研究 在不同pm2 5初始浓度和消除系数条件下 喷水地球工程法可使pm2 5质量浓度在较短时间内 几分钟到几小时 降低到国家环境空气质量标准35 g m3 但由图2可以看出 只有当消除系数大于等于1 0时 pm2 5质量浓度才能较快减小 而图1表明 0 2mm的水滴对0 003 5 0 m的气溶胶颗粒的消除系数小于1 0 可见 0 2mm的水滴对pm2 5的消除效果并不理想 解决这一矛盾的途径有两种 增大降水强度和减小水滴尺度 增大降水强度不符合节约水资源的要求 也有可能造成水灾减小水滴尺度是可行的 现在具备制造微米级水滴的技术 只是更小水滴的消除系数与气溶胶粒子尺度的关系还不清楚 需要详细的理论计算和实验验证 3 2城市风道法从2013年开始 城市建立风道 借风 除霾的方法引起政府和社会的关注 城市风道又叫城市通风廊道 在静稳无风 大气扩散条件差的气象条件下 污染物容易堆积 因此 把郊外相对清洁的风引进主城区 将污染物吹走成为备选除霾方式之一 1 马斯河谷烟雾事件1930年12月 整个比利时大雾笼罩 气候反常 马斯河谷工业区工厂排放的大量烟雾弥漫在河谷上空无法扩散 上千人发生呼吸道疾病 一周内有60多人死亡 是同期正常死亡人数的10多倍 马斯河谷烟雾事件是20世纪最早记录下的大气污染惨案 2 多诺拉烟雾事件1948年10月 美国宾夕法尼亚州多诺拉小镇的工厂排放的含有有毒有害物质的气体及金属微粒在气候反常的情况下聚集在山谷中积存不散 严重污染了大气 人们在短时间内大量吸入这些有害的气体 引起各种症状 全城14000人中有6000人眼痛 喉咙痛 头痛胸闷 呕吐 腹泻 20多人死亡 3 洛杉矶烟雾事件1952年12月 在一次光化学烟雾事件中 美国洛杉矶市65岁以上的老人死亡400多人 1955年9月 由于大气污染和高温 短短两天之内 65岁以上的老人又死亡400余人 直到20世纪70年代 洛杉矶市还被称为 美国的烟雾城 4 伦敦烟雾事件1952年12月 伦敦连续4天被浓雾笼罩 能见度极低 造成1 2万人死亡 这是和平时期伦敦遭受的最大灾难 这一事件直接推动了1956年 英国洁净空气法案 的通过 经过近30年努力 伦敦才甩掉了 雾都 的帽子 全球雾霾事件 国外雾霾防治的实践 1 英国英国是全世界最早开展工业革命的国家 工业污染的排放使其一度成为世界上城市雾霾天气最严重的国家 英国政府为了摆脱雾霾的影响 制定了多部法律法规 奠定了控制空气污染的基础 1863年和1874年 英国议会通过两部 产业环境发展法 的颁布 限制了重污染企业的污染排放 用法律来规范制碱行业的污染物排放标准 20世纪初 英国在这两部法律的基础上颁布了 制碱法 但1952年的伦敦烟雾事件证明 这些法律并没有从根本上解决伦敦的雾霾问题 因此英国制定了更加严格的法律 清洁空气法 应运而生 该法在1958年经过修改后日趋完善 成为英国治理雾霾的基础性法律之一 除了立法之外 英国在法律执行方面也格外严格 英国实行谁污染谁治理的原则 但由污染企业付费 专门的环保公司进行治理 杜绝了治理过程中企业玩弄手段的可能 在处罚方面 英国对污染企业处以重罚 不设置罚款的最高限额 提高企业的违法成本 对污染企业形成了强大的威慑作用 2 美国美国是世界上最大的发达国家 其国内城市洛杉矶 是世界上空气污染最 严重的大城市之一 美国为治理城市雾霾 主要采取了以下措施 第一 制定大气污染防治方面的法律法规 为治理雾霾提供法律保障 1963年美国政府颁布了 清洁空气法案 并在4年后颁布了 空气质量法案 这两部法律是美国对国内空气质量监督和管理的基础性法律文件 1970年 美国政府成立了专门的环保机构 国家环保署 加强环境保护方面的工作力度 一年之后 国家环境空气质量标准 出台 该法案求对6种大气污染物进行监管 美国环保署在1997年公布了对大气中pm2 5含量的控制标准 该标准要求美国各州的空气标准 即每立方米大气中的pm2 5含量不得超过65微克 并在2006年将该标准再次提升 确保了美国本土的空气质量 有效防止了雾霾的产生 3 意大利意大利作为老牌发达国家 在工业化完成之后也深受雾霾天气的困扰 据相关研究数据 在工业化完成后 意大利有48个省会城市空气质量极度恶化 大气污染物排放严重超标 意大利产生雾霾的主要原因是由于火力发电中固体颗粒物的过度排放 因此1966年意大利政府颁布了 空气污染防治措施 这是意大利颁布的第一部与防治雾霾相关的法令 对意大利的雾霾治理起到基础性的指导作用 此后意大利政府又颁布了一系列的防治大气污染的法律法令 对火力发电与工业废气排放起到了很好的规制作用 除此之外 意大利国家和地方政府针对雾霾状况 还采取了其他措施来应对空气污染 例如逐步淘汰火力发电厂 推动天然气发电和热电联产 国外雾霾防治的经验无疑 雾霾防治是一项复杂的技术 制度与法律问题 前述各国在雾霾防治中的具体做法 是依据本国的工业结构 能源结构及民众的生活方式来采取的各种针对行措施 并取得了较好的效果 总结各国在雾霾防治中的做法 具体有如下的经验可以值得借鉴 1 建立健全法律和监管体系 从以上发达国家的经验我们可以看到 治理雾霾首先要有一个健全的法律体系和全国统一的空气质量标准体系 在牢固的法律基础上 各国根据不同地区的气候