這一原型機為解決一個重大公共衛生問題提供了一種創新解決方案

在中國污染最嚴重的城市之一，一座60米高的煙囪矗立在高層建築的水泥森林裡。不過，它並沒有給這座城市——西安帶來更多煙霧，而是幫助凈化了空氣。這一由太陽能驅動的室外空氣凈化系統能夠過濾掉有害顆粒，並濾出清潔的空氣。設計出這一原型機的中國科學家表示，該系統能夠顯著減少中國及其他地區的城市空氣污染。

該凈化塔是西安減少霧霾試點項目的一部分，它將空氣過濾後再排出。

這一技術讓研究人員們興奮不已，特別是因為中國每天都面臨著空氣污染挑戰。該項目的負責人曹軍驥是一名來自西安中國科學院氣溶膠化學與物理重點實驗室的化學家，他表示該項目的初期結果尚未發表，但目前看來有不錯的前景。

美國伊利諾伊大學厄巴納 - 香檳分校的大氣科學家Donald Wuebbles表示，「這的確是一個非常有趣的想法。」他聽說過這一系統，但從未目睹它實際運作。「我還沒看到有人做過類似的項目。」他說。

這個由省政府提供200萬美元資金修建的原型機，在中國科學院院長白春禮上個月造訪此地時引起了他的關注。曹軍驥說，鑒於空氣污染引起了廣泛的公共衛生問題，中國領導人迫切希望能夠為空氣污染找到創新解決方案。一份綜合性的世界疾病狀況研究—— 2015年全球疾病負擔研究報告發現，僅在當年，空氣污染就造成中國110萬人過早死亡。

曹軍驥提交了在西安再建一個300米高凈化塔的方案。同時，他也在同廣州以及河北和河南的城市就此事進行磋商。

但也有對該技術持懷疑論者提出，有費用更低的方法可以減少空氣污染。

「煙囪」效應

這座混凝土凈化器坐落在一個帶玻璃頂的大型開放式結構（太陽能溫室）上。太陽輻射通過玻璃來加熱空氣，使其隨塔身升高，通過過濾網牆，然後排出煙囪。它的設計受到了太陽能可再生能源發電廠的啟發。

「這是一個設計和製造都很精良的原型機。」來自法國國立蒙彼利埃高等化學學院的化學工程師Renaud de Richter說道。他曾從事太陽能塔的工作，他認為曹軍驥的成功可能有助於說服投資者支持其它基於太陽能驅動的空氣流的應用，這種技術被稱為太陽能熱氣流。

冬季是污染的高峰期。曹軍驥選擇在1月的兩周內對該系統的空氣過濾器進行了第一次測試。他在凈化塔和10平方公里範圍內的10個監測站，放置了監測器來測量PM2.5——肆虐中國城市的污染物。

曹軍驥發現凈化塔在冬季每天可以釋放出500萬至800萬立方米的過濾空氣。在研究期間，相較於城區內其它位置，塔周圍的空氣監測器檢測到的PM2.5濃度下降了19％。曹軍驥正準備將這些結果送去接受同行評議。

他說原型機的影響範圍是局部的，所以建議在城市中心附近建設6個左右的大凈化器，形成凈化器陣。他還設計了一座500米高的凈化塔，並表示：「一個凈化系統的影響很小。我們需要多個系統，才能大幅度減少空氣污染物的濃度」。

更便宜的選擇

卡內基梅隆大學研究大氣顆粒物的Neil Donahu表示，毫無疑問，讓大量空氣通過高效顆粒過濾器能夠達到凈化的效果。但他想知道的是，為此而建設和運營這些設施，從而造成環境破壞是否值得。他說：「我希望看到對這一過濾裝置耗用能源和資源的評估。」 Donahue表示，將等量的能源轉化為清潔電力，或者一開始就不要排放污染物，或許同樣能實現減少污染的目標。

Wuebbles也擔心這種凈化器只會過濾顆粒物，而不會過濾諸如二氧化硫和氮氧化物這樣對人體健康同樣有害的顆粒物前體，或者諸如臭氧這樣的二次氣體污染物。「所以，雖然天空看起來更乾淨，但空氣質量可能仍然非常糟糕。」他說。

曹軍驥說，該系統已經凈化了氮氧化物——形成超細顆粒和臭氧的主要前體。他還表示，經濟方面的擔憂被誇大了。他估計該試點項目的運行成本為每年30,000美元左右。

儘管存在一些保留意見，但是像科羅拉多大學博爾德分校大氣科學家Jose Jimenez 這樣的研究人員還是認為繼續追求這一技術是有益的。 他說：「雖然我還沒有被任何一方說服，但我確信這項技術值得更深入的探索。」

來源：微信公眾號「Nature自然科研」

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