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木虫 (职业作家)

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[交流] 中国霾是中性的与伦敦夺命大雾成分不同已有39人参与

11月18日报道，1952年12月笼罩伦敦上空5天的一场大雾，夺走多达1.2万人的宝贵生命，其成因数十年来令科学家费解；现在，肆虐在中国上空的雾霾同样令人不堪其扰。二者有什么共同点？是否有区别？一支国际科研团队在最新一期《美国国家科学院院刊》上发表的研究成果揭示了夺命雾霾的成因。

　　虽然人们早已了解，伦敦大雾致人死亡可能由燃煤排放造成，但大雾和污染“夺命二人组”的确切化学过程在过去60年并未被完全揭示。由美国、中国、以色列和英国研究人员通过实验室实验和在中国进行的大气测量发现，伦敦夺命大雾与中国雾霾具有相同的化学反应过程。

　　硫酸盐是雾的最大贡献者，家居使用燃煤和发电厂燃煤排放的二氧化硫形成硫酸微粒。最新研究揭示了二氧化硫变成硫酸的过程。燃煤的另一副产品氮氧化物最初以自然雾的形态发生，也推动了这一进程。自然雾中包含尺寸为数十微米的较大颗粒，这些雾粒蒸发后就会形成覆盖全城的较小酸性霾粒子，从而造成了当年的伦敦惨剧。这一空气化学过程也发生在当下的中国雾霾中。

　　但与伦敦雾的不同之处在于，中国霾来源于尺寸小得多的纳米颗粒。在中国，二氧化硫主要由发电厂排放，二氧化氮来源于发电厂和汽车，而与硫酸发生了中和作用的氨，绝大多数来自肥料的使用和汽车尾气排放，这些物质的相互作用导致了中国的雾霾。值得关注的是，伦敦雾是强酸性的，而中国霾基本上是中性的。

　　德克萨斯农工大学的特聘教授张人一表示，中国政府在过去10年一直致力于减少空气污染，因此，更好地了解空气化学过程是开展有效监管行动的关键。这项最新研究成果解开伦敦雾成因之谜的同时，也给中国治理雾霾、改善空气质量提供了思路——减少氮氧化物和氨氮的排放，这或是遏制硫酸盐形成进而减少雾霾的有效之道。

　　总编辑圈点

　　冬城雾重，“霾”字一提，人人愤懑怨怼。除却抱怨，竟也人人似专家，指天指地。但我们口中所述有多少是真实的科学？又有多少是人云亦云，是无知公众号洗脑的结果？我们需要真正科学的数据纠正偏差，更希望这些科学能够帮助“有关部门”尽快拿出行之有效之法。

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文武行

1楼 2016-11-18 20:16:59

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天涯量子

新虫 (初入文坛)

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★
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此篇发表于去年11月18日的科技新闻报道与去年12月21日发表的另一篇科技新闻报道大同小异：中德研究人员宣布破解北京及华北重度雾霾主要成分形成之谜，并建议转移方向加大力度去控制氮氧化物的排放。其实，与这两篇论文大致相同的内容早在 2015 年的 3 月份就已经被本天涯量子发表在新浪博客上了，此前已经读过此篇博文的人并不会觉得这个所谓雾霾谜底已被破解的新闻给他们带来了多少惊喜。本天涯量子甚至比这两篇论文写得更加具体细致：氮氧化物不仅是自催化氧化剂，也是二氧化硫的氧化剂，控制氮氧化物的排放方法可以借鉴加美两国的能源政策，亦即用甲醇汽油替代纯汽油，以图降低车用发动机的燃烧温度。

现在本天涯量子想补充进该博文的内容是：1）加拿大普惠航空发动机公司正在开发贫氧燃气涡扇级间补氧燃烧技术，让燃烧过程在加长的展期展空里进行，以图降低航空发动机的燃烧温度峰值，希望中国的同行们不要错过这一技术竞争机会。2）车用柴油发动机的多年使用经验证明，燃气再循环装置（EGR）和尿素选择性催化还原装置（DEF/SCR）是降低和转化氮氧化物的实用技术，希望中国的发电厂工程师们能够移植这一技术。

本天涯量子两年前发表的这篇博文与中德美英以等国科学家两月前发表的这两篇论文之间主要不同点是，霾粒胶核是带负电荷的，而不是以硝酸铵和硫酸铵的形式呈电中性的。这两篇论文的主要虚弱无力之处是没有做硝酸源/硫酸源/氨气源的物料核算，就得出雾霾成份是硝酸铵和硫酸铵的结论。氨气的主要释放源是化肥分解和养殖场动植物蛋白质分解，它们无论如何厉害的排放氨气也是比不过机车飞机电厂日夜不停的排放氮氧化物的。其实，到了冬天，氨气的亨利系数大降，蛋白质的酶解速度也大降，按照该论点推论，雾霾概率也应该大降才对，事实上正好相反。

说到毒性，大家必须注意到，亚硫酸根和亚硝酸根通过对于血红蛋白中的亚铁离子的螯合作用，阻碍血红蛋白与氧分子的可逆结合与脱附，所以它们的毒性是不可置疑的。假如中国的雾霾天空中没有氮氧化物的自催化氧化作用，没有二氧化氮对二氧化硫的氧化作用，那么就会重现60多年前的伦敦亚硫酸根毒雾事件。

说到霾粒胶核的带电性与电中性，我们还须注意到它们的气味特征。本天涯量子在研发 IMS 测试仪的经历中记得，带电荷的气相分散物的嗅觉冲击力和电中性的气相分散物是?h然不同的。比如，带负电荷的气相分散物的气味有点像童年时期在河滩上玩耍童趣时闻到过的那种，也有点像中国雾霾天中的那种：从鹅卵石堆中翻捡出互击时能冒出电火星的石头，实际上就是火石（chert），用两个大块的火石对击河滩上的野草，会有一股特殊的呛鼻气味。电火星是从火石中飞出的 FPU 冷激电子与火石正电荷中和时产生的，FPU 冷激电子被野草中的挥发性有机物载持时会形成能在空气中飘散的负电荷分散物。在研发过程中偶然发现，如果在餐厅里用手指剥过甜橙皮，回到工作场所，IMS 总成的信噪比会有极大的恶化降低，因为橙皮中的精油分子对 IMS 的初级离子源有极大的载持屏蔽能力。此后，公司制定了纪律，甜橙不可带进公司里。本天涯量子提起这个公司技术秘闻的目的是，提示环保部门评估一下在城市上空喷洒少量的橙皮精油来作为催动霾粒聚合的成核中心的技术可行性和经济可行性，因为霾粒胶核是带负电荷的，而能够中和它的正电荷还在慢吞吞的由大气电场驱动的迁移途中，所以通过霾粒聚合来改变霾粒的斯托克斯沉降流定律的粒径因子也是个无奈选择之一。但是，最经济可行的办法依然是本天涯量子在博文中介绍的反向电场沉降法，请参阅本天涯量子的有关博文（深度思考中国的雾霾灾害天气）。

题外话，橙皮精油不但对 IMS 检测仪有饱和屏蔽作用，对警犬嗅觉检测也有饱和屏蔽作用，比如用橙皮涂擦装了新币的信封，警犬检出新币的成功率会非常的低，这是 TSA 官员事后透露的。