氨氣竟是霧霾的促進劑
銨鹽是氨在PM2.5中的主要存在形式,其主要有硫酸銨和硝酸銨。硫酸銨、硝酸銨分別由二氧化硫、氮氧化物的氧化產(chǎn)物和氨中和反應(yīng)生成。
關(guān)于硫酸銨、硝酸銨在PM2.5中的質(zhì)量濃度,多位接受財新記者采訪的科學(xué)家所持看法比王躍思還要“激進”。
宋宇認為,在平日的輕污染天氣中,硫酸銨、硝酸銨總質(zhì)量在PM2.5總質(zhì)量中占比為30%左右,部分重污染天會超過60%。宋宇多年致力于大氣擴散的數(shù)值模擬、大氣污染源解析等方面的研究。
北京環(huán)科院大氣所所長彭應(yīng)登的研究數(shù)據(jù)顯示,兩者平時約占30%多,但重度霧霾時能突破50%,“像北京,今年最嚴重時,占到50%多!
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授劉學(xué)軍的研究數(shù)據(jù)也顯示,平時占比15%-30%,嚴重時高于50%。
在空氣學(xué)者眼中,霧霾或灰霾與氨的關(guān)系顯而易見。
燃煤、汽車尾氣污染源等排放出的二氧化硫、氮氧化物,在大氣中先氧化成氣態(tài)硫酸、硝酸,再與農(nóng)業(yè)、工業(yè)排放的過量氨氣中和,生成硫酸銨、硝酸銨顆粒物。
在充分吸收水分后,上述顆粒物的直徑漲到可以接近可見光的波段,消光作用極強。其消光效能是粗顆粒物的5倍左右。這樣的細顆粒物達到特定濃度后,灰霾天氣就會出現(xiàn)。
氨溶于水,1體積水能溶解700體積的氨,這意味著當大氣濕度增高時,氨會更容易與水進行反應(yīng),水又吸收了二氧化硫和二氧化氮,變成液相亞硫酸和亞硝酸。在合適的氧化反應(yīng)條件下,(后兩者)就會轉(zhuǎn)化成硫酸和硝酸,與氨發(fā)生中和反應(yīng),生成顆粒態(tài)的硫酸銨和硝酸銨。大氣中的氨對顆粒物的形成和增長起著極其重要的作用,可以說是大氣霾污染的生成促進劑。
相比質(zhì)量濃度,用銨離子的摩爾濃度來說明氨污染嚴重性。摩爾表示物質(zhì)的量,銨離子摩爾濃度指單位體積內(nèi)銨(NH4+,氨分子衍生出的陽離子)的摩爾量,而非質(zhì)量。
在北京,銨離子在PM2.5無機鹽中所占的摩爾濃度,天氣良好時約10%,重污染天氣里,銨離子在PM2.5無機鹽中的摩爾濃度達50%。并且,在重污染天氣中,銨離子在所有污染成份中的摩爾濃度排第一位。
氨污染的可怕,還在于其在重污染天氣里具有爆發(fā)效應(yīng)。從清潔天變成污染天時,與氨直接相關(guān)的硫酸銨、硝酸銨的濃度增長非常快,可達十幾倍,而其他污染物質(zhì)如有機碳(OC)等的濃度只增長幾倍。
所謂重污染天氣,常伴隨著高相對濕度和小風(fēng),這很利于二氧化硫、氮氧化物、氨在大氣中的積累。氨可以提高液滴的堿性,液相環(huán)境可能成為二氧化硫氧化的主要場所。液滴中生成的硫酸銨和硝酸銨在空氣中進一步積累,便成為大氣能見度的致命殺手。
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