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5个亿建“世界最大”雾霾实验室 意义何在?

行业上下游中国仪表网2014年03月10日 15:28人气:4848

  中国仪表网讯   近日中科院拟在北京怀柔建立“世界最大雾霾实验室”的消息迎来民众纷纷议论。5个亿建一个“烟雾箱”来研究雾霾值得吗?“烟雾箱”究竟是一种什么样的实验室?有什么用?
  

(雾霾实验室)
 
  ■名词解释
  
  就是“大气环境模拟舱”
  
  近日在京举行的“大气灰霾追因与控制”科学与技术前沿论坛上,中科院生态环境研究中心贺泓研究员建议,应加快建设大型“大气环境模拟舱”,为我国大气环境研究和灰霾治理提供重要平台。大气环境模拟舱就是俗称的“烟雾箱系统”,是研究大气痕量气体反应演化的关键技术,在舱内可模拟过去、现在及将来的各种或特定大气状态,研究大气二次污染的形成机制。
  
  环保部环境标准研究所王宗爽博士曾在《国外环境烟雾箱及其应用研究现状》一文中也有介绍,环境烟雾箱是通过人工模拟大气环境,研究大气中的物质化学转化的动态规律,为大气污染防治对策的制定提供科学依据。
  
  ■工作原理
  
  惰性材料制成容器模拟大气层
  
  据介绍,环境烟雾箱的工作原理是:用惰性材料(塑料薄膜、玻璃、不锈钢等)制成的容器模拟大气层;采用一定的光源模拟不同波长的太阳光辐射,室外烟雾箱可直接利用自然阳光;配备零空气发生装置产生洁净空气作为箱的清洗气和稀释气;在一定反应条件下向箱中注射模拟反应气体,通过各种有效监测分析仪器,了解其中的反应物和产物随时间变化的情况。
  
  目前,我国已有一些“烟雾箱”用于科学研究,比较大的有环科院和中科院的两个烟雾箱。
  
  ■焦点
  
  有必要建“全球最大”的吗?
  
  体积越大,壁面影响越小
  
  据媒体报道,中科院拟建“世界最大雾霾实验室”,对此问题,贺泓研究员表示不方便透露更多。那么实验室大小和实验效果有必然联系吗?
  
  查阅相关资料可发现,由于实际大气是没有边界的,尽管烟雾箱大多用惰性材料制成,但应用烟雾箱进行模拟实验却会不可避免地受到“壁效应”的影响,烟雾箱壁面可能吸收、吸附或释放化学物质,而且有些反应可能发生在壁面上,这些都会影响实验结果。
  
  由于体积越大,比表面积(指单位质量物料所具有的总面积)越小,壁效应就相对变小,模拟实验就更加接近实际大气的情况,因此近10年来建设的环境烟雾箱体积在不断增大,最大为370立方米。

  预算5个亿是不是太高?
  
  系统复杂,操作费用较高
  
  关于雾霾实验室的相关报道指出,“烟雾箱作为一个庞大的大气环境模拟系统研究计划的组成部分,目前尚未得到发改委批复,而因为整个大气环境模拟系统的计划比较庞大,目前初步预计需5亿元预算。”对此,中科院专家表示尚无定论。
  
  研究资料显示,室外环境烟雾箱几乎不受空间限制,通常体积较大(在几十到几百立方米之间),因为其光源多采用太阳光,光强度、温度和相对湿度的可控性较差,且不能移动,所以通常都有保护外罩和大流量零空气发生系统,并配备先进的监测分析仪器。相较于室内烟雾箱,室外烟雾箱由于系统复杂,所以通常操作费用较高。
  
  
  烟雾箱有多大科研价值?
  
  受访专家认为有意义
  
  对于烟雾箱的科研价值,北京大学环境科学与工程学院副院长邵敏给予了肯定,他表示,自己很多年前就倡导烟雾箱的研究,现在也十分认可其研究意义。
  
  从《国外环境烟雾箱及其应用研究现状》一文中可知,从上世纪70年代开始,国内外多个单位如美国加利福尼亚大学和北京大学等,都建立了各自的环境烟雾箱开展大气化学模拟研究,尤其是光化学烟雾研究,但国内的环境烟雾箱体积较小,而且所进行的应用研究不具系统性。
  
  应用环境烟雾箱进行大气环境化学模拟研究,不但能够排除复杂的气象、地形等因素的影响,从而在可以控制且能重复的条件下单纯地模拟大气中的化学反应过程,提炼出大气化学反应的本质,获得反应的机制,而且还可以开发并验证大气化学模式,其研究成果将为大气污染防治对策的制定提供科学依据。
  
  国外“烟雾箱”主要研究哪些内容?
  
  有关于机动车尾气的研究
  
  目前,国外很多科研工作者应用自己建设的环境烟雾箱开展了广泛的大气环境化学模拟研究,取得了大量有价值的科学数据,所进行的应用研究主要集中在以下几个方面。
  
  ●研究臭氧等污染物的寿命
  
  大气光化学污染机理研究主要从光辐射条件下各种物质之间的反应出发,模拟研究各类挥发性有机化合物、半挥发性有机化合物及无机气体化合物,在环境大气中发生的光化学反应,产生臭氧等大气氧化剂,确定它们在环境大气中的寿命,从而明确复杂的大气光化学烟雾的污染规律。
  
  ●研究人造气体对大气的危害
  
  随着全球工业的快速发展,各种人造气体不断释放到大气环境中,这些物质在大气中的迁移转化会对大气环境产生什么样的深远影响如果可以预测,就可以避免发生类似氟利昂造成平流层臭氧减少的问题。
  
  ●研究机动车尾气颗粒物
  
  开展燃烧源可吸入颗粒物研究,主要集中在机动车尾气形成气溶胶的产量和粒径分布等,对其转化、分解和吸附及吸湿性能和沉降能力的影响尚没有考虑。
  
  他山之石
  
  欧洲光化学烟雾箱长啥样?
  
  作为室外环境烟雾箱的代表,欧洲光化学烟雾箱为两个大小相同的环境烟雾箱,半球形,直径9.2米,体积204立方米。整个装置由光化学反应舱、冷却系统、空气净化系统、采样分析系统和计算机控制系统构成。箱体材料为FEPTEFLON,厚度0.127毫米,对波长范围在280~640毫米的太阳光透过率大于80%;箱顶安装了一个气动阀,调节内部压力始终大于舱外大气压力330pa;在整个模拟箱的外部安装可拆卸的半球形铝板保护层,保护烟雾箱;底板上的两部大混合风扇能产生4000m3/h的空气流动量,以保证实验过程中气袋内的物质均匀分布;为减少太阳照射造成箱内温度波动,在底板下面安装了循环水冷却管,防止箱内温度有较大的变化。在两个箱内部都装有光谱仪,在线分析反应产物。
  
  相关资料
  
  烟雾箱分好多种
  
  ●根据使用地点
  
  室外烟雾箱:优点是可利用自然光,使模拟实验较为真实;缺点是光强度、温度和相对湿度的可控性不强,难以进行重复性实验;
  
  室内烟雾箱:优点是能够提供准确的实验条件控制,实验能重复进行,但人工光源不能很好地模拟阳光,某些模拟反应与实际大气中的反应不一致。
  
  ●根据体积大小
  
  微型烟雾箱:体积从几升到几十升;
  
  小型烟雾箱:体积从100升到5立方米;
  
  大型烟雾箱:5立方米到几百立方米。大型烟雾箱的优点是壁效应小,能较好地模拟大气化学反应。
  
  ●根据能否移动
  
  固定烟雾箱:大多放置在专门的实验室中,拥有专门配套的仪器和设备,可以快速及时分析样品。
  
  可移动烟雾箱:可以根据实验目的,把烟雾箱运到实验地点,现场采集大气样品或来自污染源的样品进行具有区域和大气污染源的针对性研究。
  
  科技治霾
  
  ◎监测
  
  大气颗粒物散射光粒径谱仪
  
  3秒钟采集一次PM2.5数据。
  
  ◎解因
  
  “大气环境PM2.5污染现状及成因分析”课题研究
  
  对症下药找到雾霾“病源”。
  
  ◎去毒
  
  电厂循环水及烟气余热深度回收技术
  
  减少工业及供热燃烧排放,氮氧化物去除19.4%,烟尘去除16.7%。
  
  ◎吸尘
  
  “应对PM2.5空气污染的北京造林工程关键技术研究与示范”项目
  
  绿化覆盖率每增加10%可使空气中PM10的含量降低3%左右;使总悬浮颗粒物下降15%~20%。
  
  (原标题:本报记者揭秘雾霾实验室)
(本文来源:半岛晨报转载请注明出处
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