淺析霧霾天氣的成因

梁云凱

摘 要：新年伊始，我國中東部各地就陸續(xù)出現(xiàn)大范圍和長(zhǎng)時(shí)間霧霾天氣。隨著空氣質(zhì)量的惡化，陰霾天氣現(xiàn)象出現(xiàn)增多，危害加重。我國不少地區(qū)把陰霾天氣現(xiàn)象并入霧一起作為災(zāi)害性天氣預(yù)警預(yù)報(bào)。統(tǒng)稱為“霧霾天氣”。其實(shí)霧與霾從某種角度來說是有很大差別的。霧霾天氣的形成與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)城市規(guī)劃不合理等有著直接原因。

關(guān)鍵詞：霧霾；氣象； 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

一、霧與霾的界定

霾也叫霧霾（霧霞），指空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機(jī)碳?xì)浠衔锏攘Ｗ邮勾髿饣鞚幔曇澳：?dǎo)致能見度惡化，如果水平能見度小于10000米時(shí)，將這種非水成物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成的視程障礙稱為霾（Haze）或灰霾（Dust-haze），香港天文臺(tái)稱煙霞（Haze）。 霾與霧的區(qū)別在于發(fā)生霾時(shí)相對(duì)濕度不大，而霧中的相對(duì)濕度是飽和的（如有大量凝結(jié)核存在時(shí)，相對(duì)濕度不一定達(dá)到100%就可能出現(xiàn)飽和）。一般相對(duì)濕度小于80%時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化是霾造成的，相對(duì)濕度大于90%時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化是霧造成的，相對(duì)濕度介于80-90%之間時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化是霾和霧的混合物共同造成的，但其主要成分是霾。霾的厚度比較厚，可達(dá)1-3公里左右。霾與霧、云不一樣，與晴空區(qū)之間沒有明顯的邊界，霾粒子的分布比較均勻，而且灰霾粒子的尺度比較小，從0.001微米到10微米，平均直徑大約在1-2微米左右，肉眼看不到空中飄浮的顆粒物。由于灰塵、硫酸、硝酸等粒子組成的霾，其散射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光比較多，因而霾看起來呈黃色或橙灰色。

霧是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統(tǒng)，是近地面層空氣中水汽凝結(jié)（或凝華）的產(chǎn)物。霧的存在會(huì)降低空氣透明度，使能見度惡化，如果目標(biāo)物的水平能見度降低到1000米以內(nèi)，就將懸浮在近地面空氣中的水汽凝結(jié)（或凝華）物的天氣現(xiàn)象稱為霧（Fog）；而將目標(biāo)物的水平能見度在1000-10000米的這種現(xiàn)象稱為輕霧或靄（Mist）。形成霧時(shí)大氣濕度應(yīng)該是飽和的（如有大量凝結(jié)核存在時(shí)，相對(duì)濕度不一定達(dá)到100%就可能出現(xiàn)飽和）。就其物理本質(zhì)而言，霧與云都是空氣中水汽凝結(jié)（或凝華）的產(chǎn)物，所以霧升高離開地面就成為云，而云降低到地面或云移動(dòng)到高山時(shí)就稱其為霧。一般霧的厚度比較小，常見的輻射霧的厚度大約從幾十米到一至兩百米左右。霧和云一樣，與晴空區(qū)之間有明顯的邊界，霧滴濃度分布不均勻，而且霧滴的尺度比較大，從幾微米到100微米，平均直徑大約在10-20微米左右，肉眼可以看到空中飄浮的霧滴。由于液態(tài)水或冰晶組成的霧散射的光與波長(zhǎng)關(guān)系不大，因而霧看起來呈乳白色或青白色。

由于陰霾、輕霧、沙塵暴、揚(yáng)沙、浮塵、煙霧等天氣現(xiàn)象，都是因浮游在空中大量極微細(xì)的塵?；驘熈５扔绊懼率褂行侥芤姸刃∮?0KM。有時(shí)使氣象專業(yè)人員都難于區(qū)分。必須結(jié)合天氣背景、天空狀況、空氣濕度、顏色氣味及衛(wèi)星監(jiān)測(cè)等因素來綜合分析判斷，才能得出正確結(jié)論，而且霧和霾的天氣現(xiàn)象有時(shí)可以相互轉(zhuǎn)換的。隨著空氣質(zhì)量的惡化，陰霾天氣現(xiàn)象出現(xiàn)增多、加重。不少地區(qū)把陰霾天氣現(xiàn)象并入霧一起作為災(zāi)害性天氣預(yù)警預(yù)報(bào)，稱為“霧霾天氣”。

二、霧霾天氣現(xiàn)象的成因

1.PM10和PM2.5是今年空氣首要污染物

從中國環(huán)境監(jiān)測(cè)總站了解到，自從2013年1月1日我國74個(gè)城市按空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)開展監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)發(fā)布PM2.5等數(shù)據(jù)以來，我國第一批74個(gè)率先實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)城市中，京津冀區(qū)域城市的80個(gè)國家網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中半數(shù)以上出現(xiàn)空氣質(zhì)量連續(xù)超標(biāo)現(xiàn)象。

監(jiān)測(cè)總站數(shù)據(jù)顯示，顆粒物（PM2.5和PM10）為春節(jié)期間連續(xù)霧霾過程影響空氣質(zhì)量最顯著的主要污染物，以嚴(yán)重影響環(huán)境健康和環(huán)境能見度的污染物PM2.5為例，上述城市部分點(diǎn)位的小時(shí)最大值達(dá)到900微克/立方米，超過空氣質(zhì)量日均值標(biāo)準(zhǔn)（75微克/立方米）的十倍以上，并超過AQI日?qǐng)?bào)嚴(yán)重污染等級(jí)（500微克/立方米）的約一倍。SO2和NO2等也達(dá)到輕度以上污染水平。

2.霧霾與氣象、污染排放等有關(guān)

事實(shí)上，霧霾天氣持續(xù)，空氣質(zhì)量下降，并不是今年的新現(xiàn)象。這幾年，每到秋冬特別是入冬以后，我國中東部地區(qū)不時(shí)會(huì)遇這樣的情況，其中既有氣象原因，也有污染排放原因。

今年年初在我國中東部地區(qū)出現(xiàn)的霧在氣象學(xué)上稱為輻射霧，其形成原因主要有三點(diǎn)：一是這些地區(qū)近地面空氣相對(duì)濕度比較大；二是沒有明顯冷空氣活動(dòng)，風(fēng)力較小，大氣層比較穩(wěn)定；三是天空晴朗少云，有利于夜間的輻射降溫，使得近地面原本濕度比較高的空氣飽和凝結(jié)形成霧。

大范圍霧霾天氣主要出現(xiàn)在冷空氣較弱和水汽條件較好的大尺度大氣環(huán)流形勢(shì)下，近地面低空為靜風(fēng)或微風(fēng)。受近地面靜穩(wěn)天氣控制，空氣在水平和垂直方向流動(dòng)性均非常小，大氣擴(kuò)散條件非常差。受其控制，城市無論規(guī)模大小，其局地交通、生活、生產(chǎn)所需的能源消耗的污染物排放均在低空不斷積累。與此同時(shí)，由于霧霾天氣的濕度較高，水汽較大，霧滴提供了吸附和反應(yīng)場(chǎng)所加速反應(yīng)性氣態(tài)污染物向液態(tài)顆粒物成分的轉(zhuǎn)化，同時(shí)顆粒物也容易作為凝結(jié)核加速霧霾的生成，兩者相互作用，迅速形成污染。

3.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)城市規(guī)劃不合理是根本原因

大氣污染涉及到工業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、城市規(guī)劃等方方面面，針對(duì)“重污染”天氣而采取的臨時(shí)性應(yīng)急措施對(duì)于解決霧霾天氣無濟(jì)于事。近十年來，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)都未得到明顯改善。燃煤、機(jī)動(dòng)車、工業(yè)、揚(yáng)塵，這些污染源排放量大，是造成今年空氣嚴(yán)重污染的根本原因。把二氧化硫的年排放量控制在1200萬噸以內(nèi)，才能滿足適合戶外活動(dòng)的“三級(jí)天”要求；但“十一五”末期較“十五”末期減排二氧化硫超過10%之后，每年二氧化硫的排放量仍然達(dá)到2200多萬噸，仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1200萬噸，“和二氧化硫一樣，其他污染物超過環(huán)境承載能力的排放水平，短期內(nèi)仍不能滿足群眾的舒適度和健康

需求。

亞洲開發(fā)銀行等發(fā)布的報(bào)告則表示，上述所有污染物來自工業(yè)點(diǎn)源排放和機(jī)動(dòng)車尾氣排放。一方面，大部分二氧化硫排放均來自火電廠以及非金屬礦物生產(chǎn)、煉鋼、化工制造和有色金屬冶煉企業(yè)。這些行業(yè)占二氧化硫總排放的85%以上，大大高于它們對(duì)工業(yè)總產(chǎn)值的貢獻(xiàn)率。另一方面，由于包括PM2.5等多種污染物，機(jī)動(dòng)車尾氣會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的空氣污染。而過去幾年，民用機(jī)動(dòng)車（即非軍用車、公務(wù)車和私家車）的數(shù)量每年以15%的速度增長(zhǎng)，私家車年增長(zhǎng)率更是達(dá)到20%。具體到PM2.5，大型城市PM2.5嚴(yán)重超標(biāo)與以下因素相關(guān)：一是最遠(yuǎn)達(dá)到幾百公里之外的植被遭到破壞，裸露的表土大量增加，沙塵遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)匠鞘校欢浅青l(xiāng)結(jié)合部繼中心城區(qū)之后大興土木，以北京為例，五六環(huán)外塵土飛揚(yáng)；三是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的污染物排放，包括燃煤鍋爐、機(jī)動(dòng)車尾氣、炒菜油煙、加油站和家居裝修的揮發(fā)物等等；四是周邊城市重化工業(yè)污染物排放，如周邊城市對(duì)北京PM 2.5排放的貢獻(xiàn)度接近四分之一。

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作者簡(jiǎn)介

云凱（1983-），男，黑龍江哈爾濱人，碩士，從事環(huán)境保護(hù)研究。