生物质燃烧对大气的污染：新论解析大气气溶胶和雾霾

在全球范围内，生物质燃烧对大气中飘尘的贡献达21%，与海盐（20%）、矿尘（30%）和其他人为过程（24%）相当，成为大气污染的主要来源［4］。生物质燃烧排放污染物，已成为城市、区域乃至全球范围内大气的重要污染源之一，甚至影响区域和全球的气候。生物质燃烧是大气中细颗粒物的主要来源之一，不仅恶化区域空气质量，降低大气能见度，而且改变生态系统循环，产生不利于健康的效应。生物质燃烧伴随着能量和物质的转换过程，除了释放热量，还直接向环境排放大量的气体组分如SO2、NO x、NH 3、CH 4、VOC、CO、CO2等，以及黑碳（BC）等颗粒物状污染物。颗粒物中以碳质（OC、EC）颗粒组分为主［1，5］。这些组分与辐射强迫以及能见度、温室效应等环境问题直接相关［6 8］。因此，生物质燃烧不仅对区域大气环境产生影响，而且能够改变整个大气层的辐射平衡［8］，排放的颗粒物及其增加的凝结核能够直接改变光的辐射。生物质燃烧还可以促进二次污染物生成，例如大量CO和NO x的生成，可以促使O 3的生成，导致对流层O 3浓度的升高［9］。生物质燃烧对全球排放的CO 2、对流层的O 3、有机碳质颗粒（OC）和黑碳（BC）的贡献，分别达到40%、38%、39%和86%以上。中国2000年因生物质露天燃烧，向大气中排放的CO达到16.5 Tg［10］。在特定年份，生物质燃烧排放对东亚地区对流层低层大气成分造成的影响，可能远大于其他人为源排放的贡献［11］。

根据中国有关政府部门2000—2003年对全国粮食作物和经济作物产量的县级统计资料，结合谷-草比，估算秸秆年产生量约6亿t·yr-1，其中水稻、小麦、玉米秸秆共占76%左右。依据农村生活水平等基础资料，估算秸秆被露天焚烧的总量约为1.4亿t·yr-1，占其全年产量的1／4。在全球范围内，所有燃烧的农作物秸秆只占生物质燃烧的20%左右，因此秸秆露天燃烧只是生物质燃烧中很少的一部分，只占生物质燃烧总量的5%。但就是这5%生物质的露天燃烧，已成为除沙尘之外，造成城市恶劣天气的第二大原因。据统计，中国农作物废弃物的去向，除了约20%被露天燃烧，另外还有50%被用于家庭燃料，21%用于还田增肥，4%用于发酵产生沼气［12］。这意味着，每年有70%的农作物秸秆被燃烧。秸秆燃烧已成为一个连续的固定源，不断地向大气中排放污染物。(https://www.xing528.com)

虽然生物质燃烧主要发生在广大农村地区，但是已经对城市空气质量产生明显影响。合肥市2008年有21个污染天气是由于露天秸秆焚烧所造成的，秸秆焚烧诱发的污染天气占合肥全年污染天气的1／5，PM10的瞬时值高达290μg·m-3（2009年）、960μg·m-3（2007年）。2009年6月12日，南京空气“飘尘”的七成来自烧秸秆。2009年5月14日，合淮阜高速部分路段因秸秆燃烧产生的滚滚浓烟，致使5 m内看不清前方物体，高速公路路面几乎完全被烟雾淹没，焚烧点绵延20多km。1996年因焚烧秸秆烟雾巨大，成都双流机场3次被迫关闭。生物质燃烧不仅污染当地大气，而且因其排放的颗粒物，尤其细颗粒物，能随气团长距离传输，并在传输的过程中与沿途污染气溶胶混合并相互作用，形成区域性污染。生物质燃烧导致的细粒子污染及引发的相关问题，已受到世界范围的关注［13，14］。东南亚及印度半岛的生物质燃烧排放，致使西太平洋存在一条明显的输送通道，可以扩散到新加坡，影响波及中国西南、华南及华东等地区。印度半岛的排放尤其会对四川盆地低层大气环境造成重大影响。中亚、东西伯利亚及蒙古高原的生物质燃烧排放，主要影响中国东北、华北等区域，甚至会延伸至华东及华南［11］。俄罗斯西部的森林大火和农业废弃物的露天燃烧，致使PM 10、SO 2、NO 2浓度升高，严重影响了英国甚至北极的空气质量［15］。