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【科学讲座】牟玉静:华北农村面源大气污染

2018年12月13日晚7点,中国科学院大学科学前沿进展名家系列讲座Ⅲ第180讲在玉泉路校区阶一4教室如期举行。中国科学院生态环境研究中心的牟玉静老师向同学们介绍了农村面源污染及控制措施。

牟老师先从自身体会谈到了农村的污染,以前农村一家一年使用200公斤的无烟煤,现在建了楼房需要使用2吨的烟煤,因为无烟煤的速度和热度无法满足需求。

牟老师介绍,与公众认知不同的是,现在华北农村污染比城市更严重。对于扬尘问题,城市可以通过洒水有效控制,但农村收割、翻土时的扬尘却很少有人关注;对于秸秆焚烧问题,虽然现在加强了监督,但由于是卫星监控,农民偷偷焚烧被发现的几率还是很小;而现在倡导的秸秆还田问题,虽然减少了空气污染,但是害虫大量繁衍,农民更多地施加农药;施肥合成氨加速了氮循环过程,生产了大量温室气体一氧化二氮,华北使用化肥占中国的30%,中国使用化肥又占世界的30%,这无疑造成了大量污染;农村畜牧养殖中产生的粪便也会产生大量温室气体。这些问题直接造成的环境影响就是华北地区灰霾污染严重。而且牟老师指出空气能见度降低易致人抑郁,导致发病率增高,这在大气污染对人类生产生活的影响量化中常常被忽视。

牟老师又详细分析了其成因,因为知道每个源的分担率后,制定的措施能更为有效,避免盲目下结论造成的资源浪费。测算分担率可以建立模型或者研究大气中成分,这分别是自下而上的研究和自上而下的研究,难点就在于二者很难拟合。他认为这其中有研究时观察不细致的缘故。有人研究燃煤造成的污染,从引火到完全燃烧,忽略了农村习惯封火以节省成本,这是缺氧燃烧过程,排放的污染物质比有氧燃烧更多。

从人类学会使用火之后,使用的一般都是正烧层燃技术,火焰在原煤上方,使得赤煤燃烧生成的二氧化碳与其接触燃烧生成了大量一氧化碳。伦敦烟雾事件之后有人决心改进这一技术,创作了反烧层燃技术,虽然降低了一氧化碳的排放,但依然存在很多问题,比如火焰的利用率降低,燃煤可能下滑,可能烧结炉壁等等。牟老师研究结合了二者的优势,创造了共燃技术,使挥发物质与赤煤一起燃烧。这种燃烧的利用率和污染与电厂燃烧基本相近,而且可以减少电厂运营与输电时的损耗。

在提问环节,同学问到为什么选择研究华北农村面源污染而不选择其他地区,牟老师解释:很多地区并没有大片的农田,考虑到容量问题,环境可以自净;而有些地区虽然有大片农田,但是实际种田的人并不多,只是将其当作副业。相较而言,华北的农村面源污染更严重、对污染大的贡献率更大,研究面源污染也更具代表性。(文/黄姹  图/黄姹  作者系国科大记者团成员)

牟玉静老师为同学们做精彩报告

讲座内容简介:

大气污染物对人体健康和全球变化具有显著影响,揭示其主导来源对科学控制措施的制定具有重要指导意义。本讲座将介绍华北典型农村大气污染现状、主要来源、以及切实可行的控制途径,并就相关研究的关键科学问题和技术难点与同学们进行探讨。

延伸阅读:

“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月,是中国科学院大学为本科生开设的必修课程,同时欢迎研究生与教职工参加,由中国科学院大学本科部主办,讲座召集人为徐涛院士。该课程按照数学、物理、化学等13个专业,邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展,让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展,拓宽学生的学术视野,为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。