中国开始测试巨型城市空气净化塔

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这一原型机为解决一个重大公共卫生问题提供了一种创新解决方案。

在中国污染最严重的城市之一，一座60米高的烟囱矗立在高层建筑的水泥森林里。不过，它并没有给这座城市——西安带来更多烟雾，而是帮助净化了空气。这一由太阳能驱动的室外空气净化系统能够过滤掉有害颗粒，并滤出清洁的空气。设计出这一原型机的中国科学家表示，该系统能够显著减少中国及其他地区的城市空气污染。

该净化塔是西安减少雾霾试点项目的一部分，它将空气过滤后再排出。

这一技术让研究人员们兴奋不已，特别是因为中国每天都面临着空气污染挑战。该项目的负责人曹军骥是一名来自西安中国科学院气溶胶化学与物理重点实验室的化学家，他表示该项目的初期结果尚未发表，但目前看来有不错的前景。

美国伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的大气科学家Donald Wuebbles表示，“这的确是一个非常有趣的想法。”他听说过这一系统，但从未目睹它实际运作。“我还没看到有人做过类似的项目。”他说。

这个由省政府提供200万美元资金修建的原型机，在中国科学院院长白春礼上个月造访此地时引起了他的关注。曹军骥说，鉴于空气污染引起了广泛的公共卫生问题，中国领导人迫切希望能够为空气污染找到创新解决方案。一份综合性的世界疾病状况研究—— 2015年全球疾病负担研究报告发现，仅在当年，空气污染就造成中国110万人过早死亡。

曹军骥提交了在西安再建一个300米高净化塔的方案。同时，他也在同广州以及河北和河南的城市就此事进行磋商。

但也有对该技术持怀疑论者提出，有费用更低的方法可以减少空气污染。

“烟囱”效应

这座混凝土净化器坐落在一个带玻璃顶的大型开放式结构（太阳能温室）上。太阳辐射通过玻璃来加热空气，使其随塔身升高，通过过滤网墙，然后排出烟囱。它的设计受到了太阳能可再生能源发电厂的启发。

“这是一个设计和制造都很精良的原型机。”来自法国国立蒙彼利埃高等化学学院的化学工程师Renaud de Richter说道。他曾从事太阳能塔的工作，他认为曹军骥的成功可能有助于说服投资者支持其它基于太阳能驱动的空气流的应用，这种技术被称为太阳能热气流。

冬季是污染的高峰期。曹军骥选择在1月的两周内对该系统的空气过滤器进行了第一次测试。他在净化塔和10平方公里范围内的10个监测站，放置了监测器来测量PM2.5——肆虐中国城市的污染物。

曹军骥发现净化塔在冬季每天可以释放出500万至800万立方米的过滤空气。在研究期间，相较于城区内其它位置，塔周围的空气监测器检测到的PM2.5浓度下降了19％。曹军骥正准备将这些结果送去接受同行评议。

他说原型机的影响范围是局部的，所以建议在城市中心附近建设6个左右的大净化器，形成净化器阵。他还设计了一座500米高的净化塔，并表示：“一个净化系统的影响很小。我们需要多个系统，才能大幅度减少空气污染物的浓度”。

更便宜的选择

卡内基梅隆大学研究大气颗粒物的Neil Donahu表示，毫无疑问，让大量空气通过高效颗粒过滤器能够达到净化的效果。但他想知道的是，为此而建设和运营这些设施，从而造成环境破坏是否值得。他说：“我希望看到对这一过滤装置耗用能源和资源的评估。” Donahue表示，将等量的能源转化为清洁电力，或者一开始就不要排放污染物，或许同样能实现减少污染的目标。

Wuebbles也担心这种净化器只会过滤颗粒物，而不会过滤诸如二氧化硫和氮氧化物这样对人体健康同样有害的颗粒物前体，或者诸如臭氧这样的二次气体污染物。“所以，虽然天空看起来更干净，但空气质量可能仍然非常糟糕。”他说。

曹军骥说，该系统已经净化了氮氧化物——形成超细颗粒和臭氧的主要前体。他还表示，经济方面的担忧被夸大了。他估计该试点项目的运行成本为每年30,000美元左右。

尽管存在一些保留意见，但是像科罗拉多大学博尔德分校大气科学家Jose Jimenez 这样的研究人员还是认为继续追求这一技术是有益的。他说：“虽然我还没有被任何一方说服，但我确信这项技术值得更深入的探索。”

https://www.nature.com/articles/d41586-018-02704-9

曹军骥，1971年11月出生。研究员，博士生导师，国家基金委杰出青年科学基金获得者，新世纪百千万人才工程国家级人选。

现任中国科学院地球环境研究所所长，黄土与第四纪国家重点实验室学术委员会副主任、气溶胶与环境研究室主任、陕西省环境保护细粒子重点实验室主任。

曹军骥一直从事大气气溶胶、大气化学、大气环境、颗粒物污染、室内空气污染、古气溶胶循环与过去全球变化等方面的研究与教学工作。

人物经历

1990年9月，曹军骥进入长安大学地质勘探专业学习，1994年7月本科毕业后继续在本校矿床学专业就读研究生，1997年7月毕业获得硕士学位。

1997年9月，进入中国科学院地球环境研究所第四纪地质专业攻读大气化学与大气环境方向博士学位。2001年2月，毕业并获得理学博士学位。

1999年4月，前往美国沙漠研究所，担任访问学者（截至1999年10月）。

2001年10月，进入香港理工大学工作，先后担任研究助理（2001年10月-2002年18月）、副研究员（2003.8－2004.8）、研究员（2005.12－2006.2）。

2007年2月，再次前往美国沙漠研究所，担任访问教授（2007年2月-3月）

2009年，获得”国家杰出青年科学基金"资助，资助金额为200万元。[2]  后入选新世纪百千万人才工程国家级人选。

2009年6月，当选为国际空气与废弃物管理学会（Air & Waste Management Association, A&WMA）环境监测（Ambient Monitoring）技术委员会主席，任期三年，负责处理该学会有关环境监测方面的科研、技术、管理咨询等事务，这是中国科学家首次担任此职务 。11月在第六届“亚洲气溶胶年会”上获得亚洲气溶胶研究青年科学家奖，是国内气溶胶研究领域首位获得该荣誉的学者。