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剥开雾霾中的“地质因子”

[日期:2017-06-29] 来源:  作者: [字体: ]

  近日,由河南省地矿局完成的“南太行东麓地气灾害防治可研报告”项目引起业内广泛关注。

  报告提出,南太行地下气体泄露或者突发性排气现象一方面会直接危害人群健康,导致严重灾难;另一方面会破坏环境,破坏人类赖以生存的家园。因此,需要通过调查基本查明工作区内地下气体的成因机理、迁移扩散规律,以及气液渗透或逸出引发的地质环境问题,有针对性地提出预防与治理对策与方法,提出合理有效的地下有害气液渗透长期监测方案,并建立报警系统,以期达到防止或减轻地下有害气体对地质环境及人民群众的正常生产、生活影响的目的,这对于保障人民生命财产安全及国民经济的可持续发展是完全必要的,且具有长远意义。

  雾霾的成因众说纷纭。雾霾“歼灭战”注定是一场持久战。

  今年,李克强总理为落实《政府工作报告》工作加入一项新任务,即设立专项资金,组织相关学科优秀科学家,集中攻关雾霾形成机理与治理。他强调,雾霾涉及人民群众健康,人民群众对此有很大的期盼,可以说雾霾已经成为“民生之痛”。所以,当务之急便是要抓紧时间进行大规模、高质量的观测研究,找到治理雾霾的有效对策,给人民群众一个交代。

  努力搞清楚雾霾形成机理,率先开展雾霾形成地质作用机理研究,河南省地矿局走在了全国前列。

  探明雾霾成因才能科学治理

  我国是一个发展中国家,人口众多,所用能源大都是煤炭、石油、天然气等化石类非绿色能源,若要用几十年的时间走完发达国家300年走过的发展路程,必然会面临“生态困境”。

  “雾霾的产生和土壤、地下水体污染主要有人类活动(地表到大气对流层空间)、地质作用(构造活动和地球深部气体释放)和气候气象(湿度、风力和降雨强度)三大部分因素造成。”河南省学术技术带头人、河南省地矿局二级教授卢予北博士在接受记者采访时表示。

  事实上,地上空间的人类活动及污染物排放易发现和治理,而地球深部的地质作用则不宜发现和治理。研究人员在对北京和济南两大城市的雾霾组分进行测试后发现,两地地壳元素分别占到12%和20.6%。

  近年来,由河南省地矿局完成的“南太行东麓地气灾害防治可研报告”等项目和野外地质工作实践表明,雾霾和土壤、地下水污染、地质作用(地气排出)密切相关。

  “只有探明雾霾形成原因,才能为科学治理雾霾提供支撑。”卢予北说。

  雾霾中被忽视的“地质因素”

  在卢予北看来,雾霾成因包括地质因素、人类活动及人口密度、气候气象因素等。“这3种因素同时具备时,则可能产生雾霾。”卢予北解释说,雾霾是悬浮在大气中气溶胶体颗粒,若只有颗粒状污染物而没有水汽时形成不了雾霾,只会在地面产生粉尘;当空气中湿度达到一定值和颗粒状污染物形成胶体颗粒时,在空中悬浮不能及时沉降地面则会形成雾霾;当风力或降水强度较大时,空中悬浮的雾霾在外力的作用下及时降至地面,则雾霾减轻或消失。

  在解释华北地区雾霾缘何严重时,卢予北说,华北地区的地势处于中国地势第三级阶梯,地理位置处于内蒙古、山西、陕西第二级阶梯下游,地质条件处于深部断裂交汇处和地震带集中区,人口密度最大,气候条件属于半湿区,同时具备了以上条件,华北地区雾霾较其它地区就变得更加严重和频发。

  具体而言,地质因素主要指地势及地理位置、地质构造活动、地气(含火山喷发、煤田地火);人类活动及人口密度因素主要包括燃煤、燃气、燃油等化石类能源消耗(工业、发电、汽车尾气、农村冬季取暖)、建筑及公路扬尘、餐饮厨房油烟、森林大火、吸烟人群等;气候因素主要包括湿度、风力风向、降水强度等。据统计,雾霾在相对湿度60%~90%时极易形成。

  雾霾中被忽视的“地质因素”究竟是怎样的?地球动力学理论认为,地球内部具有巨大的能量,并且是活动的,存在着活动频发期和相对平静期。除了火山、地震、地球龟裂(裂解)和煤田地火排放气体外,地球整个活动构造部分都在向浅部地层和大气中排放气体,就像人体皮肤一样时时刻刻有分泌物产生。

  据杜乐天教授的研究结果表明,这些气体成分十分复杂,至少包括水、二氧化碳、氮等十余种之多,这些都是造成大气、地下水、土壤污染和人体伤害的主要原因之一。同时,大量文献和证据显示,地震、温室效应、雾霾和地下气体喷发或溢出有关。

  地质因素与雾霾形成密切相关

  显然,弄清楚在雾霾形成过程中所涉及的地质科学问题非常重要。雾霾、地下水体和土壤污染涉及的地质科学问题主要有地质作用下区域地下气体的成因机理、迁移模式和扩散规律,地下气体分布与地质构造、地震、地热和雾霾的关系,地下气体资源综合利用,以及地下气体排放调查评价及监测治理。

  严重的雾霾天气难道完全是由工业污染、汽车尾气排放和燃煤造成的吗?这些是形成雾霾的罪魁祸首?这种观点显然有失偏颇。卢予北认为,以前家家户户用燃煤取暖做饭,我国古代完全没有工业污染,而且人类活动影响很小。但是据历史文献记载,在古代,我国也常常出现雾霾天气,这也是目前雾霾成因众说纷纭、难有全面科学合理解释最有力的反证。

  卢予北今年1月份曾专程赴山西多地煤矿进行调研。调研后,他更加坚定了雾霾形成还有地质因素作用的结果。他说,山西省是我国煤炭主产地,在内蒙古、山西燃煤火电厂较多,且有几百处煤田地火常年自燃,在冬季当地农村家家户户和厂矿企业还需要通过燃煤进行取暖生活,但是他们的雾霾远没有我国东部严重。因此,从深层次方面和地学理论考虑,地质因素在雾霾形成中的作用举足轻重。

  雾霾的形成和地下水体、土壤污染主要是由地质作用、人类活动和气候气象共同作用的结果,缺一不可。其中,地质作用和人类活动产生大量的粉尘或固态颗粒,气候气象达到一定程度时,可以聚集大气中固态颗粒形成气溶胶体物,为雾霾创造了环境条件。

  当前雾霾和地下环境严重态势是环境容量和承载能力超过了允许值,也就是说,地球深部的排气携带着带电粒子,与粉尘带电粒子相互作用,使得原有的大气浮力平衡遭到破坏,从而使大气浮力丧失。

  除此之外,局部的雾霾不一定全部是当地工业、农业、生活排放引起的,与地理位置和周边环境密切相关。任何一个地区或局部的雾霾成因和类型不是固定不变的,而是相对变化的,雾霾的治理是一个全局性的统一行动,仅靠局部治理其成效不大。而开发利用深部地热资源,不但可以替代传统化石类能源、节能减排,更重要的是可以有序控制地下能量的释放(地震、火山喷发及地气无序溢出)。

 

  “在资源与环境并重的新常态下,地质工作者任重道远,应当围绕当前环境和雾霾问题,利用大地质理念和学科交叉理念进一步研究雾霾和环境的地质成因,加大力度推进地热清洁能源开发利用。同时,政府应鼓励和支持相关专项研究及监测,对河南省雾霾、地下水和土壤污染这些‘看不见’的地质作用影响因素进行调查评价,推进并支持民生地质工作,为河南省环境污染攻坚战提供技术支撑和决策依据,还蓝天于人民。”卢予北最后建议说。





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