華北霾之謎“破解者”：優先減排氮氧化物可令重污染“減速”
近日，一篇發表在《Science Advances》（《科學進展》）、由中德兩地科學家對霧霾重要組成成分之一——硫酸鹽形成機制探討的論文引發公眾關注。
據澎湃新聞12月25日報道，22日晚，該文通訊作者之一、中國工程院院士、清華大學環境學院院長賀克斌在接受記者採訪時稱，學術界此前認為，硫酸鹽主要形成的場所是雲裏的液態水環境（簡稱“雲水環境”）。
然而，該研究發現，在我國華北地區，大氣顆粒物表面的“結合水”中可以溶解的二氧化氮是經典雲水環境的約50倍，這種高濃度的二氧化氮環境，可以使二氧化硫迅速轉化為二次氣態污染物硫酸鹽。而這才是華北地區硫酸鹽形成的主要路徑。
賀克斌介紹，該研究意味着，如果能把氮氧化物減排提到更優先的位置上，便可以把硫酸鹽的形成有效抑制住，那麼重污染天氣的快速形成便會“減速”。
據瞭解，硫酸鹽是細顆粒物（PM2.5）的重要“貢獻”成分之一。
資料圖
新華社曾報道稱，這項研究“破解了北京及華北地區霧霾最主要組分硫酸鹽的形成之謎”。
經典理論：雲水環境中臭氧等氧化作用形成硫酸鹽
“重霾污染天氣的形成，基本不是由於一次排放的顆粒污染物，而主要是因為二次氣態污染物的化學轉化。其中，在迅速增多的二次污染物中，硫酸鹽的質量比大概佔到20%，這樣的比例是很高的。”22日晚，中國工程院院士、清華大學環境學院院長賀克斌説。
同一天，南開大學環境科學與工程學院教授、國家環境保護城市環境顆粒物污染防治重點實驗室主任馮銀廠也向記者證實，硫酸鹽是細顆粒物（PM2.5）的重要“貢獻”成分之一。
事實上，硫酸鹽構成大氣污染物的基本構成原理一直非常明確，即二氧化硫在大氣中進行化學反應形成硫酸鹽。
據賀克斌介紹，過去歐美研究發展的經典理論是，硫酸鹽主要在雲水環境中形成。
賀克斌（資料圖）
在這種雲水環境裏，硫酸鹽的形成主要靠過氧化氫和臭氧對二氧化硫進行氧化。相較之下，雲水環境中溶解的二氧化氮濃度很低，對二氧化硫的氧化作用幾乎可忽略不計。
最新研究：二氧化氮的氧化作用其實被忽視
值得關注的是，此次研究顯示，經典雲水環境可被忽略的二氧化氮氧化在我國特有的重霾環境下成為作用明顯的因素。
22日晚，賀克斌向記者解釋課題組如何發現了華北地區大氣中二氧化氮對硫酸鹽形成的重要作用：
“之前大家便有過疑問，觀測到二氧化硫作為反應原料（前體物）和臭氧等傳統氧化劑濃度很低的情況下，還是能夠形成大量的硫酸鹽。後來發現二氧化氮的濃度比較高，本研究就是循着這個思路往下進行的。”
“另外，學術界對顆粒物吸濕後表面氧化反應形成硫酸鹽的速率更高也有共識，但是具體的原因沒有進一步‘縷清楚’”。
“所以説，這次的成果並不是説發現了一個生成硫酸鹽的新機制，而是説原來認為排序不重要的機制現在變成目前最重要的了。”
“詳細來説，該研究發現，在我國華北地區，大氣中存在大量的顆粒物，當濕度較大時，顆粒物的表面便會吸附水分，充分潤濕，形成顆粒物‘結合水’。此時，溶解於結合水的二氧化氮的濃度大約是經典雲水環境中的50倍左右，可以迅速氧化二氧化硫形成硫酸鹽。”
“此外，在重污染天氣形成過程中，由於氨、礦物塵等鹼性物質在北京及華北地區的大量存在，使得顆粒物結合水的pH遠高於美國等地區，呈現出特有的偏中性環境。而在這種中性環境下，二氧化硫的氧化速率也會急速提升。”賀克斌説。
澎湃新聞此前報道，今年11月來自中國中科院及美國、英國和以色列等國多家科研機構聯合完成的一項研究也曾有類似結論。該研究指出，硫酸鹽在倫敦和中國產生機理的不同主要在於，中國的氨氮排放對硫酸鹽的形成有重要作用。
22日，中國環境研究院副院長柴發合也表示，儘管他還尚未詳細瞭解該研究，不過學術界有一種看法是，在二氧化氮的作用下，特別是在濕度增加的時候，硫酸鹽的形成速度確實會加快。
精準治霾：應更注重二氧化氮和二氧化硫協同減排
賀克斌表示，大氣污染物科學減排應遵從不同成分各自的大氣化學規律協同治理，才能起到事半功倍的作用。
而對於抑制硫酸鹽快速生成來講，就應更加註重二氧化氮和二氧化硫的協同減排。
這就意味着，如果能把氮氧化物減排提到更優先的位置上，便可以把硫酸鹽的形成有效抑制住，重污染天氣的快速形成就會因此“減速”。
澎湃新聞注意到，7月5日，中國工程院曾對過去三年大氣污染行動進行中期評估。評估報告顯示，二氧化硫減排效果最明顯的措施是重點行業提標改造、燃煤鍋爐整治和產業結構調整，分別貢獻減排量的39%、29%和22%；氮氧化物減排效果顯著的措施有重點行業提標改造、產業結構調整和黃標車及老舊車輛淘汰與油品升級，分別貢獻減排量的63%、20%和9%。
“氮氧化物的主要來源還是燃煤，其次是機動車，尤其是冬季供暖期，燃煤的佔比更高。”賀克斌説道。
值得注意的是，上述評估報告顯示，今後將更多利用理論模型進行精準治霾。
“近幾年改善主要的貢獻是末端治理，其實今後還需要更多延伸到能源和產業結構的調整。”
賀克斌認為，通過數值模擬模型逐步吸納此類研究成果，並逐漸優化減排應對措施，可以進一步提高實際減排措施的精準度。
（文/澎湃新聞記者温瀟瀟）