抗霾戰(zhàn)場(chǎng)那些你不知道的抗霾故事

2016年12月23日，北京，上一波重度霧霾天氣散去后的第二天，下一波霧霾天氣的前一天，因?yàn)橛酗L(fēng)，讓人感覺(jué)有些冷，姚強(qiáng)坐在清華大學(xué)熱能工程系的辦公室里，不時(shí)需要與過(guò)敏性鼻炎做一下斗爭(zhēng)，紙巾不斷從抽紙盒被轉(zhuǎn)移到廢紙簍。他經(jīng)常跟人開(kāi)玩笑說(shuō)：“我這鼻炎始終好不了，和北京這霧霾天氣有很大的關(guān)系?！?/p>

公眾不熟悉的抗霾戰(zhàn)場(chǎng)

姚強(qiáng)關(guān)注空氣質(zhì)量，經(jīng)常會(huì)在微信朋友圈“播報(bào)”自己所在城市以及其他幾個(gè)國(guó)際、國(guó)內(nèi)都市的空氣質(zhì)量指數(shù)，這個(gè)習(xí)慣他已經(jīng)堅(jiān)持了很長(zhǎng)一段時(shí)間。進(jìn)入2016年12月份以來(lái)，“播報(bào)”頻率進(jìn)一步提升了，每天至少早晚兩次，很多時(shí)候還要進(jìn)行“插播”，附帶著“風(fēng)”“嚴(yán)控有效？”“僅幾小時(shí)，北京從優(yōu)進(jìn)入重度污染”等短評(píng)。

這種長(zhǎng)久的關(guān)注出于兩方面原因：作為普通大眾一員，他在意自己的生活環(huán)境是否良好；作為973項(xiàng)目“化石燃料燃燒排放PM2．5源頭控制技術(shù)的基礎(chǔ)研究”的首席科學(xué)家，霧霾與他的工作息息相關(guān)。不過(guò)，在姚強(qiáng)看來(lái)，霧霾與工作的相關(guān)性是間接的，“我們研究的是煙囪之前的事情，煙囪之后發(fā)生了什么，我們并不研究，但是會(huì)關(guān)注，霧霾的形成機(jī)制對(duì)我們的研究有影響，因此我試著去理解究竟發(fā)生了什么”。

為了方便向外人闡述，他會(huì)用一個(gè)“水箱模型”解釋霧霾天氣的形成，以及他工作的意義?！叭绻芽諝猸h(huán)境比作一個(gè)水箱的話，它里面本身有一定量的水，大氣流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致不停地有新的水流進(jìn)來(lái)，同時(shí)有部分水流出去，與此同時(shí)，還會(huì)額外有一部分污染物排進(jìn)去，這污染物可以是顆粒態(tài)的，就是一次顆粒物，也可以是氣態(tài)的。我們能夠很容易觀察到的，是這個(gè)水箱里的渾濁程度，一會(huì)兒渾濁了，一會(huì)兒不渾濁了，也就是霧霾來(lái)了又走、走了又來(lái)的現(xiàn)象。但究竟發(fā)生了什么讓它渾濁呢？有幾個(gè)變量需要注意，第一，在污染物排量一定的情況下，如果水流進(jìn)、流出的速度快，就可以讓水箱里的濁水濃度保持在一個(gè)很低的水平，而如果水流速度慢了，濁水濃度就會(huì)升高；第二，水箱本身的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，如溫度變化可能會(huì)影響排入的氣態(tài)污染物向顆粒物的轉(zhuǎn)化，還可能影響水箱里水的流動(dòng)狀態(tài)、水的總量等等，比如逆溫現(xiàn)象可以看作大大減小水箱的高度和體積，導(dǎo)致在同樣的污水量時(shí)，容納的水量變少了，水箱內(nèi)的渾濁度就迅速上升；第三，流入的水中可能包含一定量的濁水；第四，污染物的排量。要想降低水箱渾濁程度，可以從以上四個(gè)方面入手，回到我們的真實(shí)生活中，降低霧霾濃度也可以從這幾個(gè)角度考慮：讓大氣流動(dòng)快一些、控制空氣中二次顆粒物形成、顆粒物擴(kuò)散的氣候條件、減少外部污染物入境、控制顆粒物及顆粒物前體物的排放量。其中，前三項(xiàng)都和氣候環(huán)境有關(guān)，我們目前基本上無(wú)能為力，所以最重要的，就只剩下減少污染物的排放了。這正是我們?cè)谂ψ龅氖虑椤！?/p>

相比于首席科學(xué)家的稱呼，姚強(qiáng)更愿意被定位成一名工程師：“我是學(xué)工程出身的，現(xiàn)在做的也都是一些工程技術(shù)方面很具體、很細(xì)節(jié)性的研究……我們會(huì)研究燃燒過(guò)程中會(huì)形成哪些顆粒物、二次顆粒前體物，這些顆粒物和前體物的成分如何等，其中前體物主要包括氮氧化物、二氧化硫、氨氣、揮發(fā)性有機(jī)化合物等等，同時(shí)研究這些東西在燃燒過(guò)程中究竟是如何形成的，如何通過(guò)改變?nèi)紵绞胶腿紵龡l件去減少它們。”

當(dāng)然，燃燒過(guò)程設(shè)計(jì)得再精巧，也不可能完全杜絕污染物的產(chǎn)生，所以姚強(qiáng)團(tuán)隊(duì)的另一項(xiàng)任務(wù)，是如何在這些污染物進(jìn)入到大氣之前進(jìn)行攔截，他們?cè)噲D通過(guò)多種物理場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)的耦合，把它們捕獲下來(lái)。這是一個(gè)更為精細(xì)的工作，比如他們會(huì)研究在脫硫塔中如何布置液霧才能夠讓其與污染物更充分地相互作用?！白罱矣袀€(gè)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，這個(gè)領(lǐng)域很多國(guó)際上通用的公式考慮得不夠仔細(xì)，對(duì)于脫硫塔這樣的復(fù)雜系統(tǒng)無(wú)法獲得正確的預(yù)測(cè)。具體來(lái)說(shuō)，液滴到底是怎么捕獲細(xì)顆粒物的，需要科學(xué)的計(jì)算與預(yù)測(cè)，原來(lái)的預(yù)測(cè)公式?jīng)]有考慮到液滴下落過(guò)程中的形變和內(nèi)部流動(dòng)等的影響。實(shí)際上，它們?cè)谙侣溥^(guò)程中不是球型的，這對(duì)整個(gè)捕獲過(guò)程有很大影響。再有，液滴在下落時(shí)會(huì)與空氣發(fā)生作用，讓它的內(nèi)部產(chǎn)生流動(dòng)，這也是之前的公式?jīng)]有考慮到的。我們的研究修正了這些公式，可以更正確地預(yù)測(cè)效果，同時(shí)為如何改進(jìn)設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供了依據(jù)?！?/p>

“還有很多類似的這種細(xì)節(jié)需要專門(mén)研究。在外人看來(lái)，這些東西都屬于細(xì)枝末節(jié)，但其實(shí)它們能夠在很大程度上提高污染物捕獲效率?！?/p>      第1頁(yè)/共3頁(yè)   首頁(yè)   下一頁(yè)   上一頁(yè)   尾頁(yè)