從ＡＢＣ到霾

陳　冰

已有13個大城市被定義為褐云覆蓋的熱點城市。包括:曼谷、北京、開羅、達卡、卡拉奇、加爾各答、拉各斯、孟買、新德里、漢城、上海、深圳和德黑蘭。

2009年2月18日，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)發(fā)布《北京2008奧林匹克運動會——最后的環(huán)境評估》報告，指出北京“付出了重大努力，在比賽期間集中改進北京的空氣質(zhì)量”，并且“空氣質(zhì)量極大改善了”。

研究表示，為奧林匹克運動會采取的特別措施，同時也因8月份的天氣情況，使一氧化碳(CO)減少47％；二氧化氮(NO2)減少38％；揮發(fā)性有機化合物(VOC)減少30％；可吸入顆粒物(PM10)減少20％；二氧化硫(SO2)減少14％。藍天天數(shù)(API指數(shù)為100或以上)從在2000年的少于180天增加到2008年的274天。

然而，報告注意到，“保持重大改進后的北京空氣質(zhì)量”依然是個挑戰(zhàn)。北京未來空氣質(zhì)量挑戰(zhàn)可能集中于更小的顆粒物(PM2.5)，在當(dāng)前中國并未列入標(biāo)準(zhǔn)，但它仍引起健康問題。

就在此報告發(fā)布前的3個月，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署還發(fā)布了一個大氣褐云報告，講述氣候變化影響之大，成因之復(fù)雜。其中，中國的北京、上海和深圳以及孟買、德黑蘭、曼谷、開羅等13個城市被定義為褐云覆蓋的城市，這些城市煤灰水平是所有人造微?？偭康?0％。

“ABC”

關(guān)于褐云的研究，起源于20世紀(jì)90年代后期實施的一個國際科學(xué)合作項目——“印度洋試驗”。

在1995年到1999年期間，一群科學(xué)家們在印度洋上空動用輪船、飛機等眾多力量，對這里的空氣展開實驗和研究。他們發(fā)現(xiàn)在印度洋、南亞、東南亞和中國南部上空，存在著一個面積相當(dāng)于美國大陸大小、厚度約3公里的褐色云團，由于是在亞洲地區(qū)發(fā)現(xiàn)，因此稱其為“亞洲褐色云團”(AsianBrownClouds，簡稱為ABC)。

2002年“亞洲褐色云團”的說法甫一提出，就在國際社會上引起軒然大波。各種針對亞洲環(huán)境的指責(zé)與非議也隨之而來。然而，隨著進一步的研究發(fā)現(xiàn)，亞洲褐色云團并不是亞洲獨有的現(xiàn)象，在美洲、歐洲以及非洲等世界其他地區(qū)都有褐色云團的存在，只不過在北美的東海岸和歐洲的部分地區(qū)，寒冷的冬季可以使褐云凍結(jié)，減少其影響程度。

2003年2月，中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員石廣玉以聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署褐色云團科學(xué)工作組成員的身份，參加了在瑞士日內(nèi)瓦舉行的工作組會議。在此次會議上，他發(fā)言提出，既然褐色云團不是亞洲所特有，就應(yīng)取消“亞洲褐色云團”這一名稱。這一要求立即得到印度等亞洲國家同行們的強烈支持。最后，經(jīng)過商議，決定將“亞洲褐色云團”更名為Atmospheric Brown Clouds，即“大氣褐色云團”，但仍保留ABC的簡稱。

大氣褐色云團是指以細顆粒物為主，懸浮在大氣對流層中的大片污染物。其成分包括含碳顆粒物、有機顆粒物、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽以及沙塵等。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在報告中指出，褐云的成因是燃燒化石燃料和傳統(tǒng)生物燃料，在某些地區(qū)，從某種意義上來說，直接加重了溫室效應(yīng)的影響。這是因為大氣褐云中的灰塵和煤煙顆?？梢晕贞柟?、加熱空氣，另外，其中包含的氣體如臭氧將會加重二氧化碳引起的溫室效應(yīng)。

“亞洲褐色云團”事件之后，中國政府對大氣褐色云團問題給予了高度的關(guān)注，國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)要求國家環(huán)?？偩直M快組織開展科學(xué)研究。在2002年，由環(huán)境科學(xué)研究院牽頭，北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院等單位參與，成立了一項針對褐色云團的研究項目——中國大氣褐色云綜合影響及應(yīng)對戰(zhàn)略。

參與這一研究項目的北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授邵敏告訴記者，大眾頗感陌生的褐色云團特指印度洋試驗的研究結(jié)果，即在遠離人類活動的高空有大量霾層存在?！暗趯W(xué)術(shù)上，灰霾與褐色云團所反映的大氣狀況其實是一回事。因為褐色云團的圖像主要來自于衛(wèi)星遙感圖片，根據(jù)不同狀況，其顏色可深可淺，包括褐色、棕色、灰褐色、灰色等?！?/p>

不過，兩者之間也有著微妙的差別:一次灰霾天氣，以城市為中心，可能擴大到周圍區(qū)域；而成片的褐色云團，則是一個區(qū)域性問題，對包括我國在內(nèi)的廣大地區(qū)乃至全球氣候和環(huán)境產(chǎn)生很大影響。

城市與“調(diào)光器”

在我國的許多城市，人們都會明顯感覺到天空經(jīng)?；颐擅傻囊黄?，大氣能見度很低。氣象專家將這種全球常見的低能見度事件稱之為灰霾(霾)，造成灰霾天氣的正是我們頭頂上的這片褐色云團。

已有13個大城市被定義為褐云覆蓋的熱點城市。包括:曼谷、北京、開羅、達卡、卡拉奇、加爾各答、拉各斯、孟買、新德里、漢城、上海、深圳和德黑蘭。

大氣褐云可通過兩種方法減少抵達地球表面的陽光:一些微小顆粒如燃燒煤炭和其他化石燃料產(chǎn)生的酸性因子，將紫外線反射回大氣空間。其他的成因同樣和化石燃料及傳統(tǒng)薪材燃燒相關(guān)，尤其是煤炭，在抵達地面前吸收了一部分陽光。這些城市變得更加暗或者光線不穩(wěn)定，就如同使用了調(diào)光器一樣。

上海和新德里，“調(diào)光器”的功率大約在10％－25％之間。廣州自上個世紀(jì)70年代開始記錄日光強度，證實有20％的下降。1950到1990年間，中國對于日光強度的記錄證明每年有3％－4％的下降，這種趨勢在1970年之后達到高峰。對于印度整個國家，光線漸暗的趨勢在1960到2000年之間，以每年2％的速度下降，而在1980到2004年則翻了一番。

2007年1月19日，長三角地區(qū)就曾遭遇罕見的空氣重度污染。其中，上海市區(qū)完全籠罩在灰色塵霾之中，能見度小于600米。按照氣象專家的解釋，“霾”天氣預(yù)報一般分為三級:輕度霾、中度霾和重度霾。其中輕度霾指空氣相對濕度小于等于80％，且能見度大于5千米且小于10千米的霾天氣；中度霾指空氣相對濕度小于等于80％，且能見度大于2千米且小于等于5千米的霾天氣；而重度霾則指空氣相對濕度小于等于80％，且能見度小于等于2千米的霾天氣。由此不難看出，上海當(dāng)天的霾天氣已經(jīng)是重中之重。

復(fù)旦大學(xué)大氣化學(xué)研究中心主任莊國順曾經(jīng)發(fā)表過一篇論文描述當(dāng)天的空氣狀況——那一天上海市空氣中PM10和PM2.5的濃度，分別達到過每立方米744微克和466微克。而世界衛(wèi)生組織空氣質(zhì)量準(zhǔn)則的推薦值是PM10和PM2.5的日平均濃度分別不宜超出每立方米50微克和10微克。

在中國的國家標(biāo)準(zhǔn)中，空氣污染指數(shù)為50時，對應(yīng)的PM10濃度為每立方米50微克，剛好符合世界衛(wèi)生組織的推薦值。而那一天上海市區(qū)的空氣污染指數(shù)高達413。

北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長張遠航教授研究珠三角大氣污染20余年，他們的研究表明:珠三角空氣有很多污染物，其中那些粒徑小于2.5微米的細顆粒物(PM2.5)，是造成能見度衰退的主要因素。

作為張遠航教授的同事，邵敏指出，“雖然灰霾是氣象問題，但本質(zhì)是污染問題。我們認(rèn)為，空氣污染是導(dǎo)致灰霾的內(nèi)因。我國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，尤其是快速城市化和機動車急劇增加導(dǎo)致的大氣污染日趨嚴(yán)重，大氣顆粒物的排放總量一直維持較高的水平，空氣質(zhì)量未達到國家二級標(biāo)準(zhǔn)的城市占2/3。大氣氣態(tài)污染物和細顆粒物濃度升高、大氣能見度顯著下降、大氣環(huán)境質(zhì)量惡化趨勢向較大區(qū)域蔓延，顆粒物及氣體污染引起的大氣復(fù)合污染進而發(fā)生的能見度降低的灰霾天氣日益嚴(yán)重。”

威脅多方

人們之所以對灰霾天氣越來越重視，是因為它對人體的健康產(chǎn)生巨大危害。

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署公布的報告顯示，空氣中直徑小于2.5微米的可吸入顆粒物(PM2.5)濃度上升每立方米20微克的話，中國和印度每年會有34萬人因此而死亡。因為那些細小的顆粒物不僅可以進入血液，影響肺部組織，誘發(fā)慢性呼吸系統(tǒng)疾病，甚至還會引起癌變。褐色云團相關(guān)的PM2.5所致經(jīng)濟損失，將分別占到中國GDP的3.6％以及印度GDP的2.2％。

遺憾的是，在中國現(xiàn)行的空氣質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)中，只有老三樣——二氧化硫、二氧化氮和可吸入顆粒物(PM10)，尚沒有關(guān)于PM2.5的規(guī)定。邵敏告訴記者，要將PM2.5納入國家標(biāo)準(zhǔn)，還將會是一個漫長的過程。估計近期國家環(huán)保部門會將臭氧納入國家標(biāo)準(zhǔn)?！斑@將是一個重大轉(zhuǎn)變，它標(biāo)志著我國從單向污染指標(biāo)的控制向復(fù)合控制轉(zhuǎn)變。作為典型的二次污染物，臭氧控制代表著國家開始針對二次污染物進行大氣污染治理。”

臭氧破壞植物的二氧化碳吸收能力，導(dǎo)致更多的二氧化碳留在大氣中，從而加劇溫室效應(yīng)。高濃度臭氧還會降低植物生長力，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量下降。這些常識大家早已了然于胸。然而，在這一標(biāo)準(zhǔn)實施之前，我們還不得不面對一連串讓人心驚膽寒的恐怖數(shù)據(jù):上海1980－1989年氣溫超過34℃時，死亡率急劇上升。而世界衛(wèi)生組織定量評價顯示，自從1970年代中期以來發(fā)生的氣候變暖所產(chǎn)生的效應(yīng)導(dǎo)致了2000年全球15萬人的死亡，并且這些影響在將來將變得更大。

預(yù)計21世紀(jì)末，正在進行的變暖將使?jié)撛诘寞懠矀鞑^(qū)由原來占世界人口45％的地域擴大到占世界人口60％的地域，即每年將新增病例5000萬～8000萬。全球每年有3億～5億人次感染蚊蟲傳染病，如果全球氣候變暖明顯，將增加3－4倍，將有40％～60％的人口生活在傳播帶。

由于灰霾的主要成分為氣溶膠或(和)臭氧及其后體物等大氣成分。大氣氣溶膠可遠距離洲際輸送，橫跨太平洋、大西洋，因而大氣氣溶膠同時對區(qū)域氣候異常及全球氣候環(huán)境變化有著極其重要的影響。氣溶膠可在高空形成對氣候和環(huán)境有重大影響的大氣褐色云團。

大氣褐云通過反射陽光和吸收空氣熱量，遮蓋了地球表面。這兩種減弱光線的現(xiàn)象將對地球表面進行“人工降溫”，根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署的褐云報告，和溫室氣體排放相連的全球氣溫上升，將由于褐云存在而使溫度下降20％到80％。如果褐云一夜消失，全球氣溫可能會上升2攝氏度。加上在20世紀(jì)業(yè)已增長的0.75攝氏度，褐云的消失將會使全球氣溫上升大大超過2攝氏度，這個事實已經(jīng)被很多科學(xué)家考慮為非常嚴(yán)重和危險的情況。

情況的復(fù)雜性就在于此。一方面，褐云可以吸收太陽光線的熱量，在一定程度上對溫室效應(yīng)起到緩解作用。但另一方面，其中含有的顆粒物和臭氧氣體，則會加劇溫室效應(yīng)。正如邵敏所言，“研究才剛剛開始，要想說清楚，還早得很呢。”

褐云對于溫室變暖現(xiàn)象的減緩，在一定程度上可以構(gòu)成印度自1950年代以來，在全球變暖的大趨勢下反而沒有受到很大影響的解釋。尤其是從1月到5月的旱季。從某種程度上來說，也可以用來解釋印度夜晚氣溫上升的趨勢，遠遠大于白晝氣溫上升的幅度。

同理，中國大陸每年平均氣溫在過去半個世紀(jì)里上升超過1攝氏度。但青藏高原，中國北部，西北部及東北部卻沒有經(jīng)受同樣的溫度上升。形成對比的是，中國西南及東部中央氣溫卻下降了0.1到0.3攝氏度不等。“溫室氣體效應(yīng)，大氣褐云和城市化快速發(fā)展可以解釋中國這一冷熱增長不均的現(xiàn)象?！?/p>

大氣褐云和全球變暖因此很可能會改變原有的東亞季風(fēng)模式，并導(dǎo)致中國“北旱南澇”的局面進一步加劇。在中國和印度，極端降雨天氣，即超過100毫米的天數(shù)明顯增加，超過150毫米的大暴雨降雨天數(shù)則翻了一番。更驚人的是，為大多數(shù)亞洲河流提供水源的冰川，即印度－庫什－喜馬拉雅－西藏冰川受到巨大影響，正在以更快的速度融化。中國科學(xué)院估計自1950年以來，冰川已經(jīng)縮小了5％，而中國近47000座冰川在過去四分之一世紀(jì)里減小了3000平方公里。