PM2.5的罪魁祸首:挥发性有机物(VOCs)
2015-10-08 浏览:1311 分享:
更多

以PM2.5为代表的细粒子污染,已成为我国目前城市空气污染中最重要的污染源,并渐渐为大众所了解。然而人们不知道的是:在PM 2.5形成之前,还有一个最最重要的前体物———VOCs(挥发性有机物)。正是它的万千变化,让细粒子污染渐趋严重。


VOCs的身影最早出现在美国洛杉矶。位于西海岸的洛杉矶,三面环山,一面临海,长年阳光明媚。然而,上世纪40-50年代,这个美丽的港口城市逐渐被阴云笼罩。人们发现,每年夏季的正午或午后,这里的天空经常会出现一片浑沌不清的浅蓝色烟雾,而远离城市1公里外的松林莫名其妙地成片枯死,柑橘减产;更多的居民开始患上各种眼疾和呼吸道疾病。到1955年,洛杉矶已有400多名65岁以上的老人相继去世。


这就是著名的洛杉机光化学烟雾事件。也正是从这一年起,美国科学家开始着手探究,究竟是谁在谋杀洛杉矶的天空及人群?


经美国科学家不懈努力,人们发现这是一种新型大气污染,是由汽车尾气和其它工业生产排放出来的大量碳氢化合物和氮氧化物,在阳光紫外线作用下,最终变成了让人致病或致命的毒气。

pm1.jpg
美国PM2.5构成分析(数据来源: 美国环保署,EPA)

      作为一种危险的挥发性有机物VOCs,此时虽然已经在美国西海岸肇事闯祸,但半个世纪后,它潜伏的身影才影影绰绰地出现在科学家视野之中。就是今天,关于大气VOCs的研究,仍属世界最前沿科学领域。

  危险的信号:近几年低浓度、高毒性的VOCs在PM2.5中的比重上升很快

  人类生存所必需的空气,一旦被污染,对被污染区域的所有人都将是灭顶之灾。可要在看不见摸不着的近地大气层中去准确搜寻出一个个的影子杀手,对全球科学家而言,一直是一个巨大的挑战。

  在我国,上世纪80年代之前,大气污染主要表现为煤烟型污染,即以二氧化硫的颗粒物污染为主,然而80年代之后,城市化加速,经济规模扩张,各大城市机动车保有量也随之迅猛增长,国内的兰州、北京、上海、广州等大城市相继出现光化学烟雾污染,引起大气化学科学家们的注意。

      尤其近几年,珠三角、长三角、京津冀等经济发达地区大气污染日趋严重,灰霾天变得越来越多,这使得臭氧和PM 2 .5所代表的细粒子污染,渐渐发展为大城市和区域空气污染的首要大敌。这其中以北京地区的空气污染比较有代表性。

pm2.jpg
中国PM2.5构成分析 (数据来源清华大学,郝吉明院士,2008)

      然而,长期以来,由于VOCs在大气中的含量很低,一般都在PPbv(十亿分之一体积比)级,国内现有的监测和分析手段不足,使得VOCs的研究进展相对缓慢,且早期大多数研究属于零星式研究,缺乏对污染物质有计划和系统的研究。

  研究VOCs,首先要求测量和分析仪器相对精准以及大大小小所有实验过程的准确无误,常规的气相色谱/质谱仪(GC/MS)只能检测出大气中ppm级气体,比如氮气、氧气、二氧化碳等无机气体,对VOCs无能为力。

  于是,大气所科学家自己动手对仪器进行研究改良。经过几年的探索,我国科学家已经研制出了一套大气痕量有机污染物两步深冷冻浓缩进样系统,并完善系列检测方法,使仪器灵敏度整整提高了一百万倍。