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　　消除灰霾已經(jīng)成為政府、各個學(xué)科和各行業(yè)面臨的最為緊迫的課題，而運用核技術(shù)可以為消除灰霾作出三方面貢獻(xiàn)。

　　本文簡單介紹了核技術(shù)可以為消除灰霾做出貢獻(xiàn)的幾個方面，其目的就是希望包括核科技行業(yè)在內(nèi)的各行各業(yè)科技人員能在各級環(huán)境保護機構(gòu)的協(xié)調(diào)下通力合作，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，充分利用各種國有資源，早日消除灰霾，讓祖國的天常藍(lán)，水常清。

　　時間就是金錢。此起彼伏的灰霾正在嚴(yán)重危害著公眾的健康，對在各抗霾崗位上拼搏的人們來說，時間就是生命。以核治霾，大有可為。

　　核分析技術(shù)可提取PM2.5的指紋

　　核技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)家們早已開展了多年的核分析技術(shù)和大氣污染的監(jiān)測治理方面的基礎(chǔ)研究工作，開發(fā)了一些設(shè)備，但是還沒有有效途徑與環(huán)境保護部門溝通交流，使這些國家的重要資源發(fā)揮實效。

　　核分析技術(shù)與常規(guī)分析技術(shù)的不同之處在于，前者可以精準(zhǔn)地測量各種同位素的含量，對各種元素的測量也要比后者精準(zhǔn)近百倍。核分析技術(shù)是利用原子核特性所進(jìn)行的相關(guān)分析，以多種核分析技術(shù)作為PM2.5源解析輸入數(shù)據(jù)的分析手段，相對化學(xué)分析方法具有非常明顯的優(yōu)勢。

　　正如警察抓罪犯需要指紋作證據(jù)一樣，PM2.5灰霾污染物的源解析也需要同位素和元素化學(xué)的“指紋”分析。綜合地優(yōu)化使用核分析技術(shù)，可以獲取PM2.5顆粒物樣品的元素、同位素、有機物和種態(tài)的指紋信息。將上述信息與主要源項的相應(yīng)的指紋特征進(jìn)行比對，再根據(jù)風(fēng)向風(fēng)速，大氣壓差溫差分布等氣象數(shù)據(jù)分析，就可判定造成灰霾天氣的主要污染源的種類和具體方位。
當(dāng)然，核分析技術(shù)也有一定局限性。在實踐中需要考慮各種分析技術(shù)的特點和價格，確定采樣分析方案，組成核分析技術(shù)與常規(guī)技術(shù)的組合拳。如果該計劃得到實施，將大大超過現(xiàn)在國內(nèi)使用的技術(shù)，在國際上也是一個突破。

　　中國原子能科學(xué)研究院具有比較齊全的核分析設(shè)備，還有核分析和大氣污染源解析專家。早在上世紀(jì)六七十年代，該院就開展過核武器大氣層試驗造成的落下灰和放射性氣溶膠的分析檢測，其特性與PM2.5灰霾極為相近。2006年，中國國家原子能機構(gòu)（CAEA）與國際原子能機構(gòu)（IAEA）聯(lián)合成立的核保障與核保安聯(lián)合培訓(xùn)中心落戶原子能院，擁有200平方米的潔凈實驗室和二次質(zhì)譜，各種顯微鏡和微米級單顆粒物搬移裝置和制樣設(shè)備，日常分析國際國內(nèi)核材料核查活動采集的環(huán)境顆粒物樣品。這些樣品的研究方法與灰霾的采樣分析方法也十分相似。

　　核分析技術(shù)， 包括中子活化技術(shù)，全反射X光熒光分析技術(shù)和加速器質(zhì)譜等技術(shù)，用于大氣污染的監(jiān)測和相應(yīng)的源解析技術(shù)是十幾年以來國際原子能機構(gòu)長期支助的國際合作項目，為原子能院培養(yǎng)了一批專家。然而，由于缺乏行業(yè)間的溝通交流，這些資源尚未能被有效地利用到國家的抗霾工作中。

　　自2013年12月以來，在中組部千人計劃PM2.5特別防治小組的號召下，原子能院已經(jīng)和中國環(huán)境科學(xué)院、北京環(huán)境監(jiān)測中心、中科院高能所和應(yīng)用物理所和一些國外科研機構(gòu)建立了合作機制，組成了”聯(lián)軍”，制定了如下計劃：

　　1.把核分析技術(shù)和環(huán)保部門的監(jiān)測技術(shù)，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和常規(guī)分析技術(shù)緊密結(jié)合起來，盡快實施一些科研項目。

　　2.力爭在短期內(nèi)積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，逐漸把污染物環(huán)境樣品和源項的‘指紋’積累起來，形成數(shù)據(jù)庫。

　　3.經(jīng)過上述的工作取得反饋信息，將已經(jīng)具有雄厚研究基礎(chǔ)的X光熒光光譜儀，激光等離子體原子光譜儀，小型加速器質(zhì)譜儀等設(shè)備定型生產(chǎn)，為環(huán)保抗霾工作提供方便耐用、精確度高、經(jīng)濟性好的分析儀器。原子能院已經(jīng)將環(huán)保部門提供的PM2.5樣品進(jìn)行了初步測試，分析取得了比預(yù)期更好的結(jié)果。

　　將電子加速器用于燃煤電廠煙氣脫硫脫硝

　　燃煤電廠釋放的二氧化硫SO2 和氮氧化物NOX是PM2.5灰霾顆粒物的重要組成部分。我國70%以上的能源依靠燃煤，是世界上的第一煤炭生產(chǎn)和消費大國，每年燃燒36億噸煤。一些大型燃煤電廠裝配了脫硫裝置，但脫硝裝置還沒有普及。現(xiàn)有的主要的煙氣處理法有：（1）石灰石法煙氣脫硫法，該方法應(yīng)用范圍最廣，是最成熟的脫硫工藝技術(shù)，但此方法不能脫硝。（2）旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法。（3）循環(huán)流化床燃燒法。（4）爐內(nèi)噴鈣法。（5）氨法等常規(guī)方法。（6）核技術(shù)方法——電子束干法。

　　電子束干法是利用電子加速器產(chǎn)生的電子束處理煙氣，同時脫硫脫硝，可達(dá)到脫硫率90%，脫硝率80%。此方法最為先進(jìn)，屬于干法處理，又不產(chǎn)生需二次處理的廢水、廢渣。對不同含硫量的煙氣的變化有較好的適應(yīng)性和負(fù)載跟蹤能力。其副產(chǎn)品為硫銨和硝銨，可做化肥及制復(fù)合肥和硫酸鉀的原料, 可降低裝置運行費用40%; 系統(tǒng)簡單，操作方便，過程容易控制，且裝置造價和運行費用低于常規(guī)方法（濕法），經(jīng)濟性高。

　　我國早在1986年就在當(dāng)時的國家環(huán)保局的支助下，在江蘇鹽城電廠開始了電子束脫硫脫硝的可行性研究，并由當(dāng)時的核工業(yè)部環(huán)境保護處主持了技術(shù)招標(biāo),1997年通過中日合作在成都熱電廠100MW機組建立并運行了電子束脫硫脫硝示范工程；還在北京京豐熱電廠、杭州協(xié)聯(lián)熱電廠、柳州電廠等建設(shè)使用電子束煙氣脫硫脫硝裝置，積累了一些關(guān)于電子加速器制造和運行等方面的經(jīng)驗。目前，制約此技術(shù)大規(guī)模推廣應(yīng)用瓶頸是該技術(shù)的核心設(shè)備——電子加速器，需要從日本進(jìn)口，維護費用昂貴；電能轉(zhuǎn)化電子束效率低，約為50%，運行成本較高。為了盡快將該技術(shù)用于消除燃煤電廠的污染物排放，國家主管部門需要將此種專用電子加速器的研發(fā)列入專項，投入必要的經(jīng)費，自主研制高效率、大功率、穩(wěn)定耐用的電子加速器。

　　發(fā)展安全清潔的核電

　　我國灰霾頻發(fā)的一個重要原因之一是偏重燃煤的能源結(jié)構(gòu)，其中70%以上的電力靠燃煤。中國燃煤電廠密度的分布與PM2.5灰霾年均濃度分布也是大體重合的。
大量燃煤除了造成灰霾頻發(fā)以外，還引發(fā)了酸雨，也對農(nóng)業(yè)、林業(yè)和公眾健康造成了嚴(yán)重危害。此外，煤炭資源瀕于枯竭也是燃煤電站發(fā)展不可逾越的瓶頸。據(jù)估算，按目前的勢頭，我國將在2049年前后消耗掉所有已經(jīng)探明的煤炭儲量。

　　中國的經(jīng)濟在不斷增長，能源的需求也在不斷增加。除了煤電外，水電和核電也都是可以大規(guī)模生產(chǎn)的電力生產(chǎn)方式。然而水電的建造受到自然條件的限制。核電不會造成二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮的排放。可以相信，核電比例的增加將有助于減少灰霾的發(fā)生和溫室氣體的排放。

　　除此之外，還有可控?zé)岷司圩儭４思夹g(shù)相比裂變核能的最大優(yōu)點是不產(chǎn)生長壽命放射性廢物和豐富易得的聚變核燃料氫的同位素氘和氚。我國在此領(lǐng)域許多方面的研究處于國際領(lǐng)先地位。有中國參加的目前最大的國際合作項目、耗資100億歐元的國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆(ITER)計劃正在緊鑼密鼓地進(jìn)行。一旦此項技術(shù)取得成功，人類將獲得取之不盡的清潔能源。（作者為中國原子能科學(xué)研究院國家千人計劃特聘專家）