【奥运与北大(科技篇系列之三)】区域和全球大气化学团队:用科研为北京奥运撑起蓝色的天空

【编者按】2008年的中国,将注定成为被历史铭记的传奇。“同一个世界 同一个梦想”,这是13亿中国人民向全世界表达的美好畅想。坚强乐观的华夏儿女正敞开胸怀拥抱世界,迎接奥运盛典的到来。在这个古老而充满现代气息的国家,五大洲的朋友将共叙友谊、共创奇迹,共同见证和平、友谊、进步的奥林匹克圣火第一次在神州大地上熊熊燃起。

2008年的北大,将绽放青春而夺目的华彩。“我参与、我奉献、我快乐”,这也是北大人向全世界发出的真诚心声。110周年校庆的钟声仍在回响,古希腊奥林匹亚的圣火即将照耀古老而又青春的燕园。百年圣火、百年北大,奥林匹克精神与北大精神交相辉映;四枚乒乓球奥运金牌将在燕园决出;近二十项科技奥运攻关项目落户未名湖畔;三千余名北大志愿者分赴十余座竞赛场馆,北大人的奥运梦想,即将在这个夏天一一实现。

《奥运与北大》专题栏目的推出,是展现百年北大为践行奥运理想而努力工作的窗口,是北大师生为奥运所付出的长期不懈努力的真实写照。这里有北大为奥运工作筹备所迈出的每一个坚实脚步,这里有我们为奥运奉献出的每一个真诚微笑,这里留有每一个关心北大成长、期待奥运荣光的北大人最直接的表达。

2008,让我们为奥运加油,为北大喝彩

区域和全球大气化学团队:用科研为北京奥运撑起蓝色的天空

2008年3月18日,北京迎来了第一次沙尘暴,而这次场沙尘天气也是截至北京奥运会开幕前仅有的一次。相比2001年3~5月间18次满天黄沙天气,对于居住在北京多年的人来说,这无异于是个了不起的“奇迹”,而这对于北京大学长江学者朱彤教授和北京大学 “区域和全球大气化学” 教育部创新团队来说,却是在预料和掌控之中的研究目标。

自1999年来北大环境与工程科学学院任教的朱彤教授,目前承担着奥运空气质量保障相关项目“北京与周边地区大气污染物输送、转化及北京市空气质量目标研究”技术组组长的职责,负责项目总体方案的设计和实施、组织大型区域污染综合观测、制定区域污染控制方案。

该项目始于2005年10月,当时为制定2008年北京奥运会期间空气质量保证方案和北京空气质量达标政策,北京市环保局承担了该项目,技术牵头单位为北大环境科学与工程学院的“区域和全球大气化学团队”,北京市科委资助2600万元,北京大学承担了七个项目中的三个。该项目提出的《第29届奥运会北京空气质量保障方案北京周边省区市措施》已被国务院批准采纳,并在天津、河北、山西、内蒙古、山东等5省市实施。

 
资料图:“鸟巢”上空蓝天白云。 中新社发 王东明 摄

奥运空气质量保障:一项非同寻常的系统工程

北京的空气状况在上世纪90年代就已经引起政府和公众的关注。“在80年代,唐孝炎院士就带领国内学者开展北京空气污染研究,90年代起唐孝炎院士主持了北京的“蓝天工程”项目,以及后来的北京空气达标战略研究项目等,”朱彤教授介绍说,“在研究过程中,大家发现还有更多的问题需要回答。”朱教授所说的问题之一就是北京空气的复杂性:地处华北地区的北京,周围省市的污染物可以通过空气输送到北京,对空气质量造成影响。因此,仅仅靠北京市的努力还不够,需要周边省市的联动治理。

在这一共识性理念的指导下,加上北京奥运会的空气质量控制目标的要求,“北京与周边地区大气污染物输送、转化及北京市空气质量目标研究”应运而生。“我们希望借此了解北京及周边地区空气污染的成因,作为制定相关政策的依据;再一个是推动北京市和周边省市共同努力,制定相应控制措施。”

项目组提出的《第29届奥运会北京空气质量保障方案北京周边省区市措施》确定了具体可行北京周边四省区市大气污染防治措施,在进而系统分析了这些措施的污染减排潜力、实施可行性及对保障北京奥运会期间空气质量的环境效果后,最终提出的建议被国务院批准采纳,并在华北5省市得到实施。其中的一些结论有:北京及周边地区的大气污染呈现出典型的大气复合污染特性和区域性特征,前者以大气二次污染最为明显;夏季北京本地污染源贡献占总污染的70-80%,周边地区贡献约20-30%,在有利于周边输送的天气条件下,周边所占的比例更高,因此对于北京奥运期间的污染排放控制方案在对北京市最大限度的控制后,还不能够完全满足奥运的需求,需要对于周边的重点地区进行排放源削减;2007年8月17-20日车辆单双号限行期间,观测到机动车排放的污染物氮氧化合物、挥发性有机化学物、一氧化碳的浓度或排放量有明显下降,为保障北京奥运空气质量,需要采取更严格和全面的空气污染控制措施……

该项目提出的措施建议是在经济发展和政策许可的范围内所制定的,尽量减少对公众的不利影响。比如规定所有黄标车限行,对于超标的生产企业,依据现有法规进行关停;对于要求十一五内完成排放达标的企业,则要求他们加大力度、在奥运前完成目标。

围绕这一核心任务,项目组几年来还做了大量工作,其中机动车管制、奥运保障应急方案等引起了公众的很大关注。“总体来讲,三年来我们的工作侧重各有不同:2006年在于找到区域性空气污染的来源、传输和转化的物理、化学过程,2007年主要进行交通限行措施效果的研究和评估,今年则主要针对奥运空气质量实施效果、分析和提炼可以长期实施的政策、空气污染对人体健康的影响。”

2006年,为获取北京及周边地区大气一次/二次污染物输送及二次污染物形成的三维观测数据,并为进一步研究北京及周边地区的大气污染奠定基础,由朱彤教授作为首席科学家,组织实施了华北地区大气环境(大气化学及大气物理)的大型综合观测国际合作计划CAREBEIJING,并按照项目计划,于2006年8-9月,2007年1-2月,2007年8-9月成功地组织了两次夏季和一次冬季大型综合观测。在2008年奥运会和残奥会期间,正在开在第三次夏季观测,即CAREBEIJING-2008。近20家国内外研究机构、上百名研究人员和学生参与了观测实验,还有不少国外机构主动要求参与。通过CAREBIJING-2006的观测实验,基本找到了北京和周边大气污染的主要成因,主要研究结果已经投稿,在国际一流学术刊物《地球物理研究-大气》以专刊形式发表。CAREBEIJING-2007、CAREBEIJING-2008的研究结果也将在国际一流学术刊物发表。

机动车作为主要的城市空气污染的“罪魁祸首”,历来受到环保专家和公众的重视。2007年8月“好运北京”测试赛期间,项目组对单双号出行、错峰上下班等削减行使车辆等措施进行空气质量监测,初步得到了削减机动车总量对改善空气质量影响大小的测量数据,为奥运会期间空气质量达标做准备。“项目组根据监测的数据,制定了空气质量保障的应对方案,但是考虑到北京市还有几天高温、高湿这样小概率性极端不利天气,我们于今年4月份向北京市环保局提交了‘应急方案’。” 应急方案就是进一步挖掘可控的潜力,对于近日公布的应急方案有可能对公众造成的不安,朱教授解释道:“这样做,一个很重要的目的就是要告诉大家:即使在奥运期间出现极端不利的天气条件,我们也做好了准备。”在近日环境保护部发布的奥运空气质量应急方案中规定,北京市在实行机动车单号单日行驶、双号双日行驶等措施的基础上,再暂停行驶部分机动车。凡机动车号牌尾号与应急措施当日日期尾号相同的,暂停行驶。比如21号是单号,按“单双号出行”规定,只允许牌号尾数为“1、3、5、7、9”的社会车辆出行。应急措施,则是在这个基础上再停驶牌号尾数为“1”的机动车。

对于一度成为社会热点的空气质量的中国与世卫标准之争,多年在国外科研机构从事研究、并身为国际全球大气化学科学指导委员会委员的朱彤教授有着自己的看法。“世界卫生组织所制定的不是强制性标准,只是指导性意见,每个国家都可以参照它,并根据自身经济发展水平和承受能力制定各国的标准。指导性意见只是一个‘标杆’,没有硬性要求,比如关于颗粒物含量世界卫生组织的意见包含针对三个不同阶段、不同目标的宽泛、中等、严格意见。世界范围内与北京类似规模的城市都难以做到‘严格意见’的要求。”朱彤教授指出,一般情况下,相比世界卫生组织的意见,各国具体的标准都要相对宽松一些。

团队合作:保证项目的顺利进展

北京市本身的特殊地理状况造成了该项目实施的复杂性,而这仅仅是“冰山一角”,项目组还面临技术、社会发展、区域协调等方面的现实问题。由于空气污染有着复杂的因素,包括物理、化学、光照、大气等,课题组为此做了深入、系统的基础性研究,包括对臭氧的大量现场观测等等;2007年,监控机动车尾气排放期间,动用了卫星遥感、飞机航测、铁塔、地面雷达等先进技术和手段。

“正如所有的环境问题都不是孤立的一样,空气污染控制也不仅仅是自然科学研究所能解决的。幸好我们是一个综合型研究团队,由二十余名老师和60余名研究生组成,其中不仅有唐孝炎、张远航、胡敏、邵敏等大气化学领域的科学家,也有陈家宜、毛节太、蔡旭辉、张庆红等大气物理、气象、数值模拟等领域的科学家,他们从自然科学的角度寻找空气污染产生的原因。此外,我们还有像张世秋教授这样的环境经济学家,她以社会科学的思路和角度进行经济和政策分析,并提出控制措施建议。”张世秋教授从北京周边经济发展、污染源结构、政府法规条例等方面进行研究,对周边地区采取具体控制措施的制定提供了重要依据和政策建议。

科学研究的结论需要结合现实情况才有可能发挥效果。朱教授介绍说,“科学家的观点一般都是从最理想的情况下出发、提出的最直接的解决途径,但是否能够实施,需要由业务主管部分来判断和细化。”因此,在实施过程中与政府层面沟通时,需要把科学发现的问题提炼出来、与现实环境找到恰当的结合点,并用清晰的语言针对性地提出建议,这样下来,才能够准确地从政府的角度找到问题的解决方案,并让其理解和接受。由于空气质量保障背后是和当地经济利益密切相关的企业限排、整治,项目组在进展中需要不断寻找与自地方政府的有效合作途径。

“地方官员对于项目的积极性取决于对于他们的认识,在早些年我们的确需要下力气与周边的省市沟通、交流、协调,中间也有我们自身的调整。在国务院成立协调小组后,我们的很多工作也就纳入了其中,与政府层面对接的问题改善了很多。”朱彤表示。

奥运后的北京:蓝天之外还有更重要的环保遗产

北京奥运会即将拉开大幕,对于北京空气质量保障的效果,朱彤又有怎样的评价?“我很欣慰地看到空气质量控制措施在稳步地实施并取得了积极的成效,大家的努力没有白费。当然,北京的空气质量要进一步改善,还有很多工作要做,包括解决北京自身的问题和周边地区的联动问题。”

在该项目进行中,大量的学生参与到与国际一流的科学家的合作研究中,不仅提高了学生们的专业水平和国际合作经验,更重要的是这些学生将是中国未来推动空气质量研究和环境保护的重要力量。因此,通过奥运空气质量保障措施的研究,我们培养出一大批环境保护领域的高水平专业人才。

在朱彤看来,奥运会为中国环保提供了一个极好的机会。“奥运后,包括机动车单双号上路等临时性措施会取消,而它带给国人的环境保护意识则是一大笔财富。”奥运会为大家提供了一个体会便捷交通、良好空气的机会,广大市民会更加自觉遵守相关法规政策,政府也将采取更为到位的措施,包括:更加严格的机动车排放标准,鼓励低油耗、小排量机动车,优化城市交通线路、减少拥堵;从长远看,使用替代能源并推进其市场化将是根本的解决出路。

朱彤进一步指出,奥运会的举办给中国公共社会注入很强的环保意识,这正好与中国经济发展到一定阶段所出现的环境问题相契合,既是很好的科学试验,也是很好的社会试验。“奥运会后,会有各方的评价,也会有一些环保方面经验,必将引起人们的重视,推动整个社会的意识提升和环境改善。从这个意义上讲,这都是奥运留下的宝贵遗产。”据朱彤介绍,北京奥运空气质量保障的经验可以为世界上其他城市参考和借鉴,如上海世博会可以吸取和采纳北京奥运会的相关做法和经验。不仅如此,朱彤教授目前正在国际全球大气化学科学指导委员主持编写“超大城市对空气质量和气候影响”的评估报告,对全球城市化过程中如何面对和解决空气质量恶化和气候变化的问题进行分析和探讨,北京奥运会空气保障研究的成果将是该报告的一个重要部分。

 

编辑:文尚

 

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