圖/王偉賓
□本報記者譚勇本報通訊員周強
霧霾成因眾說紛紜。霧霾「殲滅戰」,註定是一場持久戰。
3月17日下午,李克強總理為落實《政府工作報告》工作加入一項新任務:設立專項資金,組織相關學科優秀科學家,集中攻關霧霾形成機理與治理。他強調,霧霾涉及人民群眾健康,人民群眾對此有很大期盼,可以說已經成為「民生之痛」、當務之急。所以我們更要抓緊時間進行大規模、高質量的觀測研究,找到治理霧霾的有效對策,給人民群眾一個交代。
努力搞清楚霧霾形成機理,率先開展霧霾形成地質作用機理研究,河南無疑走在了全國前列。
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探明霧霾成因才能科學治理
中國是一個發展中國家,人口眾多,所用能源大都是煤炭、石油、天然氣等化石類非綠色能源,若要用幾十年的時間,走完發達國家三百年走過的發展路程,必然會面臨「生態困境」。
正如恩格斯在《自然辯證法》中警告人類的那樣:「我們不要過分陶醉於我們人類對自然界的勝利。對於每一次這樣的勝利,自然界都對我們進行報復。每一次勝利,起初確實取得了我們預期的結果,但是往後和再往後卻發生完全不同的、出乎預料的影響,常常把最初的結果又消除了。」
霧霾無疑是自然界的「報復」之一,也是人與自然不協調的表現之一。「霧霾的產生和土壤、地下水體汙染主要有人類活動(地表到大氣對流層空間)、地質作用(構造活動和地球深部氣體釋放)和氣候氣象(溼度、風力和降雨強度)三大部分因素造成。」河南省學術技術帶頭人、省地礦局二級教授盧予北博士在接受本報記者獨家採訪時表示。
事實上,地上空間的人類活動及汙染物排放易發現和治理,而地球深部的地質作用則不宜發現和治理。據北京和濟南對霧霾組分的測試,地殼元素分別佔到12%和20.6%。近年來,省地礦局已經先後完成的《南太行東麓地氣災害防治可研報告》等項目和野外地質工作實踐表明,其地下水和土壤汙染指數超標,這些都證實了霧霾和土壤、地下水汙染與地質作用(地氣排出)密切相關。
「探明霧霾形成原因,才能為科學治理霧霾提供支撐。」盧予北說。
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霧霾形成被忽視的「地質因素」
在盧予北看來,霧霾成因包括地質因素、人類活動及人口密度、氣候氣象因素等。「這3種因素同時具備時,則可能產生霧霾。」盧予北解釋說,霧霾是懸浮在大氣中氣溶膠體顆粒,若只有顆粒狀汙染物而沒有水汽時形成不了霧霾,只會在地面產生粉塵;當空氣中溼度達到一定值和顆粒狀汙染物形成膠體顆粒時,在空中懸浮不能及時沉降地面則形成霧霾;當風力或降水強度較大時,空中懸浮的霧霾在外力作用下及時降至地面,則霧霾減輕或消失。
在解釋華北地區霧霾緣何嚴重時,盧予北說,華北地區的地勢處於中國地勢第三級階梯,地理位置處於內蒙古、山西、陝西第二級階梯下遊,地質條件處於深部斷裂交匯處和地震帶集中區,人口密度最大,氣候條件屬於半溼區,同時具備了以上條件,華北地區霧霾較其他地區更加嚴重和頻發。
具體而言,地質因素主要指地勢及地理位置、地質構造活動、地氣(含火山噴發、煤田地火);人類活動及人口密度因素主要包括燃煤、燃氣、燃油等化石類能源消耗(工業、發電、汽車尾氣、農村冬季取暖)、建築及公路揚塵、餐飲廚房油煙、森林大火、吸菸人群等;氣候因素主要包括溼度、風力風向、降水強度等,據統計,霧霾在相對溼度60%~90%時極易形成。
霧霾中被忽視的「地質因素」究竟是怎樣的?地球動力學理論認為,地球內部具有巨大的能量,並且是活動的,存在著活動頻發期和相對平靜期。除了火山、地震、地球龜裂(裂解)和煤田地火排放氣體外,地球整個活動構造部分都在向淺部地層和大氣中排放氣體,就像人體皮膚一樣時時刻刻有分泌物產生。
據杜樂天教授的研究結果表明,這些氣體成分十分複雜,至少包括水、二氧化碳、氮等十餘種之多,這些都是造成大氣、地下水、土壤汙染和人身傷害的主要原因之一。同時,大量文獻和證據證明,地震、溫室效應、霧霾和地下氣體噴發或溢出有關。
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地質因素與霧霾形成密切相關
那麼,在霧霾形成中,弄清楚涉及的地質科學問題非常重要。霧霾、地下水體和土壤汙染涉及的地質科學問題主要有地質作用下區域地下氣體的成因機理、遷移模式和擴散規律,地下氣體分布與地質構造、地震、地熱和霧霾的關係,地下氣體資源綜合利用,以及地下氣體排放調查評價及監測治理。
嚴重的霧霾天氣難道完全是由工業汙染、汽車尾氣排放和燃煤造成的嗎?這些是形成霧霾的罪魁禍首?這種觀點顯然有失偏頗。盧予北認為,以前家家戶戶用燃煤取暖做飯,中國古代完全沒有工業汙染,且人類活動影響很小。但據歷史文獻記載,古代中國也常常出現霧霾天氣,這也是目前霧霾成因眾說紛紜、難有全面科學合理解釋最有力的反證。
在1月份專程赴山西煤礦調研後,盧予北更加堅定了霧霾形成還有地質因素作用的結果。盧予北說,山西是我國煤炭主產地,在內蒙古、山西燃煤火電廠較多,且有幾百處煤田地火常年自燃,在冬季農村家家戶戶和廠礦企業燃煤取暖生活,但他們的霧霾遠沒有中國東部嚴重。因此,從深層次方面和地學理論考慮,地質因素在霧霾形成中的作用舉足輕重。
霧霾的形成和地下水體、土壤汙染主要由地質作用、人類活動和氣候氣象共同作用的結果,缺一不可。其中,地質作用和人類活動產生大量的粉塵或固態顆粒,氣候氣象達到一定程度時,可以聚集大氣中固態顆粒形成氣溶膠體物,為霧霾創造了環境條件。
當前霧霾和地下環境嚴重態勢是環境容量和承載能力超過了允許值,也就是說,地球深部的排氣攜帶著帶電粒子,與粉塵帶電粒子相互作用,使得原有的大氣浮力平衡遭到破壞,從而使大氣浮力喪失。
除此之外,局部的霧霾不一定全部是當地工業、農業、生活排放引起,與地理位置和周邊環境密切相關。任何一個地區或局部的霧霾成因和類型不是固定不變的,而是相對變化的,霧霾的治理是一個全局性的統一行動,僅靠局部治理其成效不大。而開發利用深部地熱資源,不但可以替代傳統化石類能源、節能減排,更重要的是可以有序控制地下能量的釋放(地震、火山噴發及地氣無序溢出)。
「在資源與環境並重的新常態下,地質工作者任重道遠,應當圍繞當前環境和霧霾問題,利用大地質理念和學科交叉理念進一步研究霧霾和環境的地質成因,加大力度推進地熱清潔能源開發利用。同時,政府應鼓勵和支持相關專項研究及監測,把河南霧霾、地下水和土壤汙染『看不見』的地質作用影響因素進行調查評價,推進並支持民生地質工作,為河南環境汙染攻堅戰提供技術支撐和決策依據,還藍天於人民。」盧予北最後建議說。