中国测试巨型空气净化器以对抗烟雾

2018-05-14

一座60米高的烟囱矗立在中国污染最严重的城市之一的高层建筑之中。但这个烟囱并没有增加西安的烟雾,而是帮助清除了空气。由太阳驱动的室外空气净化系统过滤掉有害颗粒并将清洁的空气吹进天空。设计原型的中国科学家表示,该系统可以显着减少中国和其他地区城市地区的污染。

该技术令研究人员兴奋不已,特别是在中国,空气污染日益成为挑战。中国中国科学院西安气溶胶化学与物理重点实验室的化学家曹顺吉表示,早期的研究结果尚未公布,但前景看好。

“这当然是一个非常有趣的想法,”伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的大气科学家Donald Wuebbles说,他听说过该系统,但没有看到它的行动。 “我不知道有人在做这样的项目。”

这个由省级政府拨款200万美元建成的原型也引起了中国科学院院长白春礼上个月访问该网站的关注。曹说,中国领导人渴望创新解决空气污染问题,因为它造成了如此广泛的公共卫生问题。 2015年的全球疾病负担研究报告是一项综合全球致力于世界疾病绘图的研究,发现仅在那一年,污染就造成中国110万人过早死亡。

曹在西安提交了另一个300米高的塔楼提案。他还在与广州,河北和河南的城市进行谈判。

但该技术有其怀疑论者,他们说减少空气污染的方法要便宜得多。

堆栈效应

混凝土烟囱坐落在一个带玻璃屋顶的大型开放式结构上。太阳辐射击中玻璃加热空气,使其升高到塔底。然后空气通过工业过滤器的墙壁,然后滚出烟囱。该系统受到可再生能源发电厂的启发,可通过太阳能发电。

“这是一个设计精良,制作精良的原型,”来自Ecole NationaleSupérieurede Chimie de Montpellier的化学工程师Renaud de Richter说,他曾从事太阳能塔的工作。里希特说,曹的成功可能有助于说服投资者支持基于太阳能动力的空气通过烟囱流动的其他应用,这种技术被称为太阳能上升技术。

冬季的污染高峰期,Cao选择了这次在1月份的两周内对系统的空气过滤器进行了第一次测试。在塔和10平方公里范围内的10个监测站​​,他放置了测量颗粒物直径小于2.5微米(PM2.5)的监测器,PM2.5是一种污染中国城市的污染物。

曹发现塔在冬季每天排出500万至800万立方米的过滤空气。在研究期间,与城市其他地区的显示器相比,周围空气监测器的PM2.5浓度下降了19%。曹正在准备同行评审结果。

曹说,原型的影响是局部的,所以他建议创建大约六个分布在城市中心附近的大烟囱阵列。他还设计了一座500米高的塔。 “一个系统的影响很小。我们需要多种系统,以便大幅度减少空气污染的浓度,“他说。

更便宜的替代品

宾夕法尼亚州匹兹堡市卡内基梅隆大学研究大气颗粒物的尼尔多纳胡说,毫无疑问,通过高效微粒过滤器吸入大量空气将清洁它。但多纳休想知道这些好处是否值得建设和运营这些设施造成的环境破坏。 “我希望看到对过滤能力和资源使用的评估,”他说。多纳休说,将相同数量的电力转化为清洁电力,或者不首先排放污染物,可能实现减少污染的同一目标。

Wuebbles还担心烟囱只会过滤颗粒物质,而不会过滤二氧化硫气体和氮氧化物等对人体健康有害的颗粒物质或二氧化碳气体污染物如臭氧。 “所以,虽然天空看起来更干净,但空气质量仍然非常糟糕,”他说。

曹说,该系统已经消除了氮氧化物,氮氧化物是形成超细颗粒和臭氧的主要前体之一。他还表示,对经济的担忧被夸大了。他估计该试点项目的运行成本每年约为30,000美元。

尽管存在一些保留意见,研究人员 - 例如科罗拉多大学博尔德分校的大气科学家Jose Jimenez - 认为在追求该技术方面有优势。 “我肯定会说更值得探索它,尽管在这一点上我还不确定,”他说。

Nature 555,152-153(2018)