空氣是人類(lèi)賴(lài)以生存的必要條件,即便不考慮燃油質(zhì)量差引起的大氣污染后果,產(chǎn)品質(zhì)量不達標以次充好謀利,廠(chǎng)家和監管機構的職業(yè)操守何在?
圖1霧霾深鎖的京城
2015年,央視315晚會(huì )中有一檔節目《記者調查:調和汽油的“秘密”》曝光了山東省東營(yíng)市、濱州市許多不法廠(chǎng)商通過(guò)將劣質(zhì)汽油和石腦油、芳烴等添加劑調和生產(chǎn)較高品號“調和汽油”。調查組記者曾委托中國科學(xué)院大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院何裕建教授課題組對各燃油樣品進(jìn)行了成分分析,證實(shí)汽油中含有甲縮醛等非法添加物等。這不僅容易造成汽車(chē)動(dòng)力不足,還會(huì )影響人類(lèi)健康。
近期,我們了解到,何裕建教授課題組一直在關(guān)注燃油質(zhì)量,并用三年多的時(shí)間完成了“機動(dòng)車(chē)燃油質(zhì)量及尾氣排放與北京市大氣污染的相關(guān)性”的研究,論文正式發(fā)表在近期《中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報》(2017年5月34卷3期,P304-317;http://journal.ucas.ac.cn/CN/article/downloadArticleFile.do?attachType=PDF&id=12467)。通過(guò)介紹,我們有幸采訪(fǎng)到何教授,聽(tīng)他講解這項研究背后的故事和重要結果。
【關(guān)于研究的初衷】
近年來(lái),不同研究人員對北京市大氣污染的產(chǎn)生給出了各自的研究結果,不同的研究結果之間存在明顯的差異甚至矛盾。因此,有必要研究清楚北京大氣污染的真實(shí)起因。
何裕建說(shuō):“作為一名化學(xué)科研工作者,有興趣和能力對大氣污染成因進(jìn)行徹底的分析,為公眾服務(wù)。全國范圍內的大氣污染面積很大,我們以北京市為點(diǎn)進(jìn)行了研究,希望通過(guò)我們的努力盡可能了解和接近真相,促進(jìn)我們生存環(huán)境的改善?!?
大概從2013年起,“霧霾”成為年度關(guān)鍵詞。有報告顯示,中國最大的500個(gè)城市中,只有不到1%的城市達到世界衛生組織推薦的空氣質(zhì)量標準。除此之外,世界上污染最嚴重的10個(gè)城市,有7個(gè)在中國。2013年1月的北京,只有5天不是霧霾天,全年北京市大氣PM2.5超標189天,年均值為89.5μg/m3。霧霾如此“高調”的闖進(jìn)人們的生活,被霧霾籠罩著(zhù)的每個(gè)人都有權利知道這背后的成因和真相是什么。
何裕建回憶道:“我們也從2013年起就開(kāi)始認真關(guān)注霧霾為什么如此嚴重的成因。事實(shí)上,最初我和楊昆昊等項目主要參與者對汽車(chē)燃油質(zhì)量和汽車(chē)尾氣排放是否是造成北京市大氣污染的最主要原因也只是猜想?!?
何裕建說(shuō),回憶起這三年多的時(shí)間里,經(jīng)歷了許多難忘的故事,因為燃油管控的原因,其中最困難的莫過(guò)于如何到各個(gè)加油站順利地取到燃油樣品。何教授介紹,他們想盡了各種辦法采取燃油樣品。其中,有一部分樣品來(lái)自于2015年央視315記者調查組交由他們進(jìn)行分析的,還有一部分是通過(guò)一些特殊渠道獲得的。北京市區和市郊有近千家加油站,為保證汽油樣品能夠盡可能有代表性,他們共獲取了不同品牌的燃油樣品100多個(gè)。
【主要研究結果】
何裕建課題組的研究表明,北京市四種常見(jiàn)品牌的汽油錳含量超標0.5~1.5倍;ZSH、ZSY和S牌汽油鐵含量略超過(guò)標準,其中ZSH超標0.42倍;四種常見(jiàn)品牌的汽油鉛含量全部超標,最高超標倍數為2.1倍。(樣品品牌名用符號代替)
課題組測定了北京市不同品牌燃油中硫、氮含量。國V汽油和柴油標準均規定硫含量為10 mg/kg,測定結果顯示S牌汽油的硫含量超過(guò)了國家標準;ZSH和BD兩個(gè)柴油樣品的硫含量均明顯超標,其中ZSH柴油樣品超標1倍,BD柴油樣品超標高達33倍。北京市售每種燃油樣品中均有較高含量的氮,尤其是S牌汽油其含氮量高達1462 mg/kg。無(wú)疑,這將產(chǎn)生較多的氮氧化物污染。但遺憾的是,目前我國燃油標準中沒(méi)有氮含量標準。
國V標準規定,汽油中芳烴含量標準為40%(體積分數),折合成質(zhì)量分數約為50%。課題組研究表明,北京市的ZSH、ZSY和FC三種品牌的汽油芳烴含量分別為56.7%、52.3%和77.1%(質(zhì)量分數),均不符合國家標準。柴油中芳烴含量標準為11%(質(zhì)量分數),取樣的兩種柴油中的芳烴含量均較低,符合國標。上面的結果表明,目前北京市面上的汽油基本上芳烴含量明顯超標。
課題組收集了數千個(gè)數據,采用統計的方法研究了北京市2013年11月至2015年10月的各主要大氣成分污染狀況,并估算了汽車(chē)污染物排放的貢獻率。結果表明,在供暖季,北京市汽車(chē)尾氣排放的CO、NO2和SO2分別占總CO、NO2和SO2排放的30.1%、72.4%和6.6%;在非供暖季,汽車(chē)尾氣排放的CO、NO2和SO2分別占總CO、NO2和SO2排放的53.3%、74.3%和20.3%,而北京市汽車(chē)HC排放全年平均分擔率約為67.8%。供暖季大氣邊界層高度的下降及北京市燃煤排放將協(xié)同加劇重污染天氣的出現。在無(wú)風(fēng)無(wú)雨的天氣狀態(tài)下,一周的積累,大氣污染即可達重度狀態(tài)。
圖2 在供暖季,所有排放源排放導致的大氣NO2日均增加濃度為41.0 μg/m3,而在非供暖季為28.0 μg/m3
大氣污染物二氧化氮NO2呈棕色;臭氧O3主要為光反應引起,呈現淡藍色;而大氣顆粒物主要為灰黑色。這可合理解釋霧霾天的大氣常呈棕灰色,而有陽(yáng)光時(shí)略帶淡藍色的原因。此外,課題組對PM2.5值進(jìn)行了定量模擬,得到了較好的經(jīng)驗式,可較準確地預測北京市大氣污染情況(圖3)。
圖3 理論預測與實(shí)際值相吻合
何裕建和他的團隊進(jìn)行的這項長(cháng)達三年之久的研究明確指出,燃油質(zhì)量不達標和汽車(chē)尾氣排放是北京市大氣污染的主要原因,綜合效應超過(guò)50%。這與上世紀美國洛杉磯的大氣污染起因是一致的,這結果雖然令人意外,卻也在意料之中。
為有效治理北京市大氣污染,根據研究結果,他們提出如下建議:
1)合理降低燃油使用量;
2)堅決執行對燃油質(zhì)量的監管與違法問(wèn)責制,嚴防不合格燃油進(jìn)入市場(chǎng);
3)提高燃油芳烴含量標準至國際標準(35%),增補燃油的氮含量標準(
4)實(shí)行更加嚴格的汽車(chē)尾氣排放標準;
5)淘汰老舊車(chē)輛,強制要求廠(chǎng)方給汽車(chē)配置三元轉換器并定期更換,降低尾氣污染物(CO、HC和NO2)排放;
6)提高供暖燃煤的質(zhì)量,降低其S、N含量;
7)提高供暖燃煤的燃燒效率,降低CO和HC的排放。
【結束語(yǔ)】
何裕建說(shuō),除上海外,北京市燃油標準和監管比國內其他地區都嚴,但依然普遍存在燃油重金屬含量、硫含量和芳烴含量等的超標現象,國內其它地區和城市的燃油質(zhì)量更可想而知。何教授憂(yōu)慮和無(wú)奈地說(shuō):空氣是人類(lèi)賴(lài)以生存的必要條件,退一萬(wàn)步講,即便不考慮燃油質(zhì)量差引起的大氣污染后果,產(chǎn)品質(zhì)量不達標以次充好謀利,廠(chǎng)家和監管機構的職業(yè)操守何在?中國廠(chǎng)家為了謀利出現過(guò)連人喝的牛奶也敢做成三聚氰胺毒奶的案例,何況汽車(chē)“喝”的燃油?他們什么事不敢干?值得警惕和深思!
在采訪(fǎng)過(guò)程中,我們深刻地感受到了何教授課題組在無(wú)相關(guān)經(jīng)費資助下完成此項目的難度、努力和堅持,更感受到了他們的強烈社會(huì )責任感和良知。