雾霾的形成,在煤的燃烧和车的方面

【专家解说】：一句话问出的问题,不是一两句话能回答清楚的：
燃煤、生物质燃料燃烧时,产生颗粒物,简称雾霾颗粒,其中pm10,pm2.5为可吸入颗粒,后者直接入肺泡.
霾指的是颗粒物,固体；雾指的是液滴,液体,两种在大气中都能起到阻挡光线作用,造成混沌的空气,在冬季北方干燥地区,多数情况下雾霾其实专指霾.研究清楚霾有重要意义,有了它形成的机理就可以有针对性的从根本上来防止霾产生.
现在一般认为霾的一个基本来源是不完全燃烧产生的.这个来源和中国国情有直接关系,在
我国有5.9亿居民在室内直接使用固体燃料做饭；4.7亿居民在室内直接使用固体燃料取暖.集中供暖也有为数极大的小锅炉,发电厂也拥有巨量的燃煤锅炉.锅炉和普通民居在燃烧产生霾的原因上有一个重要区别,低温燃烧和高温燃烧可以产生不同种类的霾.
霾的原始来源之一 用火
以木材为例,燃点300度左右（200-290）,起燃后分解为气体和液体,再被氧气氧化,火焰温度升高一倍,水分在干木材中占15%,在燃烧中起到的作用十分可疑：一方面水分使的稀释作用燃烧温度受到限制；在高温时,水分参与反应：H2O+C----H2+CO----C+H2O,反复发生,其中的碳单质极易被氧化,但在低温缺氧时也容易聚集,燃料中的杂质都会加速这个过程,如碳继续凝聚,可以产生多层微晶结构.在低温下收集这种凝聚颗粒,就是俗称的碳黑.空气中的气体不燃气体如氮气,起到稀释降温作用,这就是普通燃烧温度受限的原因.
纯的炭黑具有中空多孔结构,表面具有局部氧化的标记：形成内部吸附力强,表面活性高的双重特点,炭黑颗粒继续与其他杂质或者吸附或者发生化学反应,直径不断增大形成霾颗粒的核心.再由于多孔炭的吸附保护作用,空气中的有害物质：微生物类,如孢子,衣壳类病毒,重金属气体都有可能获得吸附保护.再有,颗粒物可以形成胶体结构,稳定存在于空气中,威胁人的呼吸系统.
之二 工业用火
再以热电厂锅炉为例.与普通燃烧不同的是,工业锅炉经过优化,燃烧温度可以达到千度以上,在大大提高燃煤热效率的同时,也带来了副作用.空气中的氮气在高温下与氧气反应,产生氮氧化物,是一种污染气体.氮氧化物进而与水分、其他杂质可以产生硝酸盐,亚硝酸盐,都可以作为硝酸盐为主一类霾的核心.燃煤中固有的硫分也被氧化,产生二氧化硫,与氮氧化物互相促进产生酸性氧化性气体,形成硫酸盐为主一类霾的核心.值得一提的是,这个过程和汽车发动机燃油的燃烧反应产生的结果类似,都有氮氧化物和二氧化硫导致的霾产生.与普通民居所涉及燃烧不同的是,工业锅炉和汽车发动机,都有尾气处理工艺来保证回收大部分的颗粒物,热电厂的除尘设施可以回收超过99%的颗粒物.但值得痛心的是,个别不负责任的热电厂其实并不使用除尘设施,造成颗粒物严重超排.
对人的影响
霾一旦产生,就很难清除,除非气象条件许可,否则雾霾天气会在大气中形成逆温效应.比如在北方地面因为雾霾而保持低温,大气高层则受阳光作用温度升高,形成底层大密度高层低密度的稳定结构.正常晴天时,地面吸收热量多,表层空气上升可以带动地面污染物向上扩散,这种扩散被逆温效应打断,造成连续不断的雾霾天.
雾霾天,影响人的心理、身体健康,严重降低幸福指数.在病理方面,雾霾对人的呼吸系统、心血管系统、孕妇的生理、生殖系统,都已经有了被证实的恶劣影响.钟南山院士关于雾霾的阐述就十分清楚的表达了雾霾对人体具有显著和慢性影响的特点.从统计意义上来说,严重雾霾会增加相当大的早死现象.
防护
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在雾霾环境中,有效防护pm2.5的口罩为N95级,但是体感憋闷,并非长时间可以采用的个人设备.对居室、教室环境来说,空气净化器可以起到过滤pm2.5的作用,其中起作用的就是一层滤网.DIY自制空气净化器和商用净化器都采用同样的滤网,起到同样的作用,在这方面可以预期空气净化器会有一个低价化的趋势.家用的吸尘器中也采用过滤装置,可以防止PM0.2-pm1的颗粒物泄露,原理其实是一样的通过过滤网这样的耗材来实现.
对个人来说尽可能避免暴露在雾霾中、暴露后及时洗净皮肤、冲洗鼻腔都是有用的.
最终解决雾霾问题,需要大力压减燃煤消耗,提高车辆用油的品质,尽可能利用其他能源如太阳能、风能、生物质能；另一方面在压减的同时,对已有的设备进行严格控制颗粒物排放,才能从源头上解决雾霾的产生.