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用核分析技術解析來源:尋找PM2.5的“核指紋”

发布时间:2014-4-24 09:14    来自: 中国科学报

    眼下雖已四月,採暖季早已結束,但京津冀及周邊的霧霾問題仍是公眾關注的焦點。而且,諸如PM2.5來源等一些相關基礎性問題仍未有定論,使得霧霾治理缺乏科學依據。環保部副部長吳曉青曾表示,“底數不清、機理不明、技術不足”是制約我國大氣污染防治工作的瓶頸之一。

  近日,《中國科學報》記者在採訪一些核技術專家時了解到,使用核分析技術,有望為突破十面“霾伏”提供更精准的“武器”。

  PM2.5來源仍然說不清

  在PM2.5來源中,幾大“禍首”分別是揚塵、燃煤、尾氣排放和工業排放。然而,究竟誰是“老大”、各佔比例多少一直沒有確切數據。

  “隻有摸清產生霧霾的主要因素,治理才能有的放矢。”環保部有關負責人透露說,為防范由於污染源頭不清造成的認識混亂及治理資源浪費,環保部已開始部署污染源解析工作,並且有步驟推進。

  所謂源解析,就是分析PM2.5組分,弄清產生這些組分的排放源,進而有的放矢地指導污染治理工作。

  中國環境科學研究院副院長柴發合表示,我國目前在大氣污染治理方面存在的問題是監測較多,源解析的研究工作較少,污染源解析涉及的輸入數據(元素、同位素、種態、有機物、次級污染離子)不多,取樣周期較短,導致源解析結果粗糙,不能完全回答到底有多少種主要污染源、這些污染源是本地來的還是外地來的、各佔多少份額等問題。

  “由於源解析輸入數據的種類缺少,得到的源解析結果代表性較差,不同分析結果之間爭議較大,主要污染源種類不全,污染源溯源和追蹤難以深入進行。”中國原子能科學研究院“千人計劃”特聘研究員崔大慶表示,源解析存在的瓶頸問題需要更好的解決方法,而利用先進的核分析技術結合精細化的源解析,將是求解治霾之困的良方。

  具有兩大優勢的“標准方法”

  “核分析技術有兩大優勢。”中科院院士柴之芳在接受記者採訪時說,一是不破壞樣品,二是准確度高,“這兩條也是最重要的”。

  與化學分析方法相比,核分析技術無須溶液,不容易沾污樣品,也不容易造成樣品組分損失,因此分析數據的質量高很多。柴之芳表示,核分析技術在國際上是一個“標准方法”。

  1994年,國際原子能機構組織了由30個國家參加的“大氣污染監測和評價中的核分析技術”研究項目,首次肯定了核分析技術在PM10和PM2.5顆粒物源解析中的作用。

  其實,中國在這方面並不落后。中國原子能科學研究院、中科院高能所、中科院上海應物所等機構都曾做過相關工作。

  柴之芳告訴記者,中科院高能所早在上世紀80年代就專門成立了一個“氣”組,利用核分析技術研究京津冀大氣污染溯源,還包括沙塵暴的源解析等。“現在的污染情況有所變化,但方法很多是一樣的。”

  例如,中子活化分析和全反射X熒光分析具有非破壞、高准度、高靈敏和無污染以及多元素同時分析等特點,可測定PM2.5中四五十種元素﹔二次離子質譜和加速器質譜可進行PM2.5樣品同位素豐度分析等。

  “中國原子能科學研究院、中科院高能所、中科院上海應物所等科研單位具有上述工作所需的反應堆、加速器等大科學平台,與中國環境科學研究院的系統工作結合,可在現有基礎上迅速行動起來。”中國原子能科學研究院副院長柳衛平說。

  組建“聯合部隊”應對挑戰

  PM2.5問題已迫在眉睫,核科學家們也都摩拳擦掌,隨時准備投入這場治霾的戰斗中。

  崔大慶認為,這需要建立一支“聯合作戰部隊”,發揮核分析技術在高靈敏度、高准確度、超痕量多元素、多種同位素分析方面的優勢,聯合常規分析手段,針對PM2.5污染源解析面臨的指紋成分輸入不足、源解析結果代表性不強、污染源溯源困難等問題展開研究,提高灰霾形成機制的研究水平。“簡而言之,就是找到求解灰霾精確來源之謎的‘核指紋’。”

  除技術門檻和設備要求較高外,柴之芳坦言,核分析技術也不是萬能的,所以必須強強聯合、優勢互補,將核方法和比較成熟的常規方法結合起來。

  目前,很多核分析手段已十分成熟,隻要通過一些大氣監測的適應性改造,便可發揮作用。柳衛平表示,希望用一兩年時間形成一幅完整的技術使用場景“拼圖”,有多種技術手段供環保部門選擇,滿足突發性的來源判定和日常性的監測技術兩方面需求。

  “到那時,我們核科學家可以自豪地說:核電為降低PM2.5出了力,核分析技術為判斷PM2.5來源作出了貢獻。”柳衛平說。

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