科学家打算在北京怀柔建立世界最大“烟雾箱”的意义何在?

近日,有媒体报道称,中国科学家欲在北京怀柔建设世界最大的“烟雾箱”以模拟灰霾的形成和治理,项目并已得到批准。昨日,该项目筹备负责人对新京报记者表示,的确有建设此项目的意图,但其作为一庞大的大气环境模拟系统研究计划的组成部分,目前尚未得到发改委批复。

这样的一个巨型烟雾箱,在科研上来说能得到一些什么样的数据?对于治理灰霾会有直接的贡献吗?

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12个答案
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其实从之前的报道大家已经知道,二次气溶胶是北京PM2.5的重要来源,能占到大约1/4的样子。而二次气溶胶的产生,很大程度上是大气污染物在空气中进行光化学反应的结果。光化学反应是一个很复杂的体系,大气中的常量、微量和痕量物质都可以参与到反应中,因此其反应多种多样。以洛杉矶的光化学烟雾为例,科研人员先后找出了上千种反应过程。而中国大气中污染物的种类远甚于洛杉矶,所以反应过程也可能更复杂,洛杉矶的研究成果无法直接应用到北京的研究中,因此必须自主研究这些反应过程。

烟雾箱是研究大气光化学反应的主要工具,其可以隔离测试空气与实际大气,保证被观测的大气不会受到降水、刮风以及排放等因素的影响,同时又能保证光照等条件与实际条件一致。另外,在这样一个相对封闭的体系中,科研人员还可以通过调整污染物的种类和浓度验证已经观测的结果和已经推测出的假设过程。总之,烟雾箱就是个研究大气反应的实验室。至于说烟雾箱的大小,肯定是越大的烟雾箱模拟的结果越可能与实际状况类似,就像工程研究要分小试、中试一样,“小试”在北京的很多实验室都有,至少我知道的中科院三家研究所、北大、环科院都有小型的烟雾箱。而大的烟雾箱相当于中试,从小试进入中试可能存在很多问题。

通过烟雾箱得到的反应过程,可以反推参与形成二次气溶胶的污染物到底是哪些排放源排放,从而进一步推测哪些污染源更需要控制。让大家印象深刻的应该就是今年张仁健研究员文章中4%的汽车排放源了,其实汽车直接排放的PM2.5并不多,但其排放的污染物可以经过光化学反应形成PM2.5,所以说汽车排放源不止4%,但这个比例到底有多少,就需要用烟雾箱模拟提供的数据再结合计算机模拟进行推测。其他的排放过程也是一样的。同时,烟雾箱可以研究二次气溶胶形成的关键过程和关键化合物,解决问题要抓主干,这也可以为控制雾霾提供新思路。总之,经过烟雾箱研究二次气溶胶的形成,有利于抓住形成PM2.5的主要过程,从而为雾霾控制政策调整和实施提供关键性的依据甚至思路。

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关于PM2.5究竟能不能通过烟雾箱模拟,这个问题实在是比较复杂
能够影响大气污染的因素有太多

从meteorological的方面讲,相对空气湿度,风速,风向,温度,空气压强等等非常多因素
从污染物来讲,世界各地不同城市的污染成分也不是特别一致,比如Organic Carbon, Inorganic Carbon等等
从扩散机理来讲,大范围的污染物扩散,PM2.5级别和PM1以下的总体来说传播要比PM10和以上的范围广一些
然后海拔,地形地貌,局部涡流等等很多条件都能对污染产生影响

所以直接回答题主的问题

1.在科研上来说能得到一些什么样的数据?
大概想了一下,那么大的范围控制温度,压强和相对湿度可能不是很容易
最容易控制的一是污染源,二是风速和风向形成的涡流
所以我猜测能够通过改变污染源,比如内燃机的类型,燃料类型,排放气体的污染物含量来推测静止状态下污染物的扩散情况和所谓形成气溶胶的情况。。。

但是我个人对这个实验能取得的效果是持有怀疑态度的
因为就拿中国北方举例,污染物扩散半径可能达到上百公里,尤其是PM2.5级别的
这样大的范围的地形地貌,风向,湿度,温度的差别很难用一个中等体积的封闭箱子模拟
所以我认为它的有效性仅限于污染物传播效率和气溶胶形成机理
其他的还没有想到可能比较有效的机理

2. 对于治理灰霾会有直接的贡献吗?

雾霾虽然形成很多具体的机制人们还不了解
但是控制它的手段应该不难推测
最有效的也就是控制污染源了
但是北方普遍采用的火电厂发电和各种工厂
(不好意思我没有具体研究过工厂废气)
在短期来讲很难替代

至于大家更关心的小汽车排放问题
其产生的不同物质辐射的范围是不同的
对于PM2.5的颗粒其范围相比工厂什么的要小很多很多
他对于空气污染更显著的贡献可能是O3,NO, NO2等气体
一些有机碳颗粒之类的
毕竟小汽车排气标准还是比较信得过的

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支持者: 纠察来了 踏雪蒙贵

比较赞同Rockfish 这种研究可以用卫星反演 飞机采样 地面站采样 气象气球采样 等等观测方法 用卫星甚至能得到雾霾横断面的信息...... 比这个小范围试验靠谱实际多了

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Rockfish环保工程师

2014-03-03 11:42

宣传作用更大:“大家看啊,我们真的有在投入经费研究这事”。

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估计不会有太大进展,中国地理环境不同,很难模拟

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手手不乖电子DIYer,安装造价工程师

2014-03-04 09:56

安慰剂?

0 2

人家能把经费批下来,至于治理雾霾没他鸟事

0 2

意义在于 这是一个项目 这个项目有项目资金 批下来就有钱花 和cos 的意义一样~~~

0 2

Mooncaker.S帝都的加班天使

2014-03-04 10:32

今天是3月4日,第二天,空气质量指数:55。

0 9

把这笔钱用在治理污染或者关停并转上不是更好?

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