霧霾的主要成因及對空氣質(zhì)量的影響

鄭施懋

（內(nèi)蒙古滿洲里市氣象局 內(nèi)蒙古滿洲里 021400）

霧霾的主要成因及對空氣質(zhì)量的影響

鄭施懋

（內(nèi)蒙古滿洲里市氣象局 內(nèi)蒙古滿洲里 021400）

近年來，我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展的同時環(huán)境問題也日益突出。空氣質(zhì)量下降、河流水體污染、固體垃圾、噪聲等環(huán)境問題不斷涌現(xiàn)，這些日益成為危及人們正常生活的主要因素。隨著新聞媒體的不斷曝光和政府機構(gòu)的有效宣傳，越來越多的環(huán)境問題為人們所熟知。霧霾在近兩年籠罩了越來越多的城市，其影響將直接威脅人類的健康。產(chǎn)生霧霾的主要原因包括氣象條件和污染物排放量，然而霧霾又可作為空氣質(zhì)量的“晴雨表”。本文重點說明霧霾的成因及危害、霧霾對空氣質(zhì)量的影響。

霧霾；空氣；氣象

1 概述

霧霾的字面意思是霧和霾。但霧和霾兩者之間有很大的區(qū)別?？諝庵械幕覊m、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成視覺障礙的叫霾。霾就是灰霾（煙霞）。

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)。多出現(xiàn)于秋冬季節(jié)（這也是2013年1月份全國大面積霧霾天氣的原因之一），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1000m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。

霾也可被稱為灰霾（煙霧）空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子也能使大氣混濁。

霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，霧霾是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述，尤其是PM2.5（空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5μm的顆粒物）被認為是造成霧霾天氣的“元兇”。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。中國不少地區(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。統(tǒng)稱為“霧霾天氣”。

2 霧霾的成因分析

2.1 污染物排放

霧霾形成的主要元兇是PM2.5，即空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5μm的顆粒物。這些微小顆粒構(gòu)成霧霾的核心，也是損害人類健康的主要部分?？諝廨^為干燥時（相對濕度小于60%）微小顆?？蓱腋≡诳諝庵校?dāng)空氣濕度較大或遇到有霧的氣象條件時便形成了以微小顆粒物為核的水汽凝結(jié)體，進而形成影響能見度、嚴重危害人類健康的霧霾。

復(fù)旦大學(xué)大學(xué)研究表明霧霾中的微小顆粒含有多環(huán)芳烴，多環(huán)芳烴的來源廣泛，主要由煤、石油等化石燃料的燃燒然生，體現(xiàn)為工業(yè)生產(chǎn)廢氣和汽車尾氣等。目前已知的多環(huán)芳烴有200多種，其中“苯并芘”毒性最大，多環(huán)芳烴主要為煤、石油、木材、煙草不完全燃燒時產(chǎn)生的揮發(fā)性碳氫化合物，多數(shù)多環(huán)芳烴對人體具有致畸性。由此可知，霧霾的主要成因是化石燃料的粗放利用。

2.2 氣象條件

微小顆粒是形成霧霾的基礎(chǔ)和根本原因，氣象條件則是霧霾形成的直接和主要原因。氣象對霧霾的影響主要包括：逆溫現(xiàn)象、風(fēng)、降雨（雪）。

通常在低層大氣（10km以下）中，隨著高度的增加，氣溫會逐漸降低，平均每升高100m溫度就會下降6℃。在這樣的前提下，低層大氣溫度高上層大氣溫度低形成溫度差，進而形成空氣的垂直流動，上層重冷空氣與下層熱空氣的對流能夠有效的擴散和稀釋空氣中的懸浮顆粒，降低污染程度。但個別時候會出現(xiàn)相反的情況，即下層空氣溫度低于上層溫度空氣溫度，這就阻斷了空氣垂直流行，形成“逆溫”，進而影響了空氣中懸浮污染物的擴散，將會大大增加霧霾發(fā)生的概率，同時下層空氣質(zhì)量會因為不斷積累的污染物而進一步惡化。這時就需要其他氣象條件的出現(xiàn)來化解“逆溫”現(xiàn)象帶來污染物不斷富集的惡性循環(huán)。

持續(xù)的光照可以通過地面反射增加地層空氣的溫度進而化解“逆溫”現(xiàn)象，但在光照不足的時候或者冬季，由于底層空氣溫度過低導(dǎo)致一整天無法升溫，加之顆粒物對光線的阻斷將很難再短時間內(nèi)消除“逆溫”的影響。世界上很多嚴重的污染事件都是“逆溫”引起的，包括“洛杉磯光化學(xué)煙霧事件”、“倫敦?zé)熿F事件”等。

研究表明污染物濃度與風(fēng)速的平方成反比，足以證明風(fēng)是有利于污染物擴散改善環(huán)境的。然而特定區(qū)域內(nèi)污染物濃度與污染物的排放量是成正比的，風(fēng)速越大越有利于污染物的擴散，當(dāng)風(fēng)速很小（微風(fēng)）時反而會聚集近地面的污染物，對污染物的擴散不利，造成空氣質(zhì)量下降。

降雨（雪）能夠沖刷空氣，清除顆粒物質(zhì)。較大的雨雪對空氣的凈化效果更佳。

3 霧霾的影響

根據(jù)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《霾的觀測和預(yù)報等級》中的規(guī)定，霾是指大量極細的干塵粒等均勻的懸浮在空中，使水平能見度小于10km的空氣普遍渾濁現(xiàn)象。隨著霾現(xiàn)象在我國越來越多的地方出現(xiàn)，持續(xù)時間越來越長，使得霾已經(jīng)成為一種新的氣象和環(huán)境的災(zāi)害性現(xiàn)象。

霧霾可以稱之為濕度較高的霾，主要是由水和懸浮在空中的各種有害顆粒組成，粒徑小于10μm即可從呼吸道進入人體，粒徑小于2.5μm時通過人體呼吸道進入肺部的概率會極大的增加。因此這些顆粒對人地具有很強的攻擊性。然而這些微粒來源十分廣泛，幾乎涵蓋了人類生產(chǎn)生活的方方面，所以籠罩在城市上空的霧霾正是由我們?nèi)祟愡M行各種經(jīng)濟活動的產(chǎn)物。其毒性同樣具有多樣性，影響也是具有不確定性。霧霾的影響主要可以概括為幾個方面。

霧霾的主要組成成分為PM2.5，其對整體氣候的影響很大。PM2.5能影響成云和降雨過程，間接影響著氣候變化。大氣中雨水的凝結(jié)核，除了海水中的鹽分，細顆粒物PM2.5也是重要的源。有些條件下，PM2.5太多了，可能“分食”水分，使天空中的云滴都長不大，藍天白云就變得比以前更少；有些條件下，PM2.5會增加凝結(jié)核的數(shù)量，使天空中的雨滴增多，極端時可能發(fā)生暴雨。

霧霾會降低水平能見度，給人類的活動帶來不便；顆粒物中可能含有的硫化物、氮氧化物、苯并芘等都會危害人類健康，對動植物也會產(chǎn)生不利影響。世界衛(wèi)生組織于2013年10月17日首次認定PM2.5致癌，其下屬國際癌癥研究機構(gòu)發(fā)布報告，首次指認大氣污染對人類致癌，并視其為普遍和主要的環(huán)境致癌物。然而，雖然空氣污染作為一個整體致癌因素被提出，它對人體的傷害可能是由其所含的幾大污染物同時作用的結(jié)果。

霧霾的出現(xiàn)將影響人類對氣象氣候的感知和判斷，比如有霧霾出現(xiàn)時看不到陽光明媚的早晨、看不到滿天的星星進而無法做出判斷準(zhǔn)確的天氣和氣候的變化，同時懸浮顆粒會折射甚至阻斷太陽光減小光的透過性。

4 相關(guān)應(yīng)對措施

隨著我國經(jīng)濟和城市化的高速發(fā)展，大氣污染已經(jīng)由局地性污染向區(qū)域性污染轉(zhuǎn)變，這主要是以京津冀、長三角和珠三角洲為代表。面對霧霾導(dǎo)致的空氣惡化問題，可以通過民眾和國家兩個層面應(yīng)對。

4.1 對于民眾來說只能通過被動的方式改善特定封閉空間內(nèi)的空氣質(zhì)量，在特定空間內(nèi)減小空氣質(zhì)量惡化對自身的危害，或者改變自身生活習(xí)慣。住宅及其他封閉活動場所可以采取的措施主要有：過濾法，即使用空調(diào)、加濕器、空氣清新器等，優(yōu)點是明顯降低PM2.5的濃度，缺點是濾膜需要清洗或更換；水吸附法，即使用超聲霧化器、室內(nèi)水簾、水池、魚缸等，能夠吸收空氣中的親水性PM2.5，缺點是增加濕度，憎水性PM2.5不能有效去除；利用植物葉片較大的表面積，吸收有害氣體和吸附PM2.5，優(yōu)點是能產(chǎn)生有利氣體，缺點是吸收效率低，有些植物會產(chǎn)生有害氣體。

生活習(xí)慣方面可采取的措施有：霧霾天氣少開窗，最好不出門或晨練；外出戴專業(yè)防塵口罩；加強營養(yǎng)，有針對性的補充維生素D等；盡量減少吸煙甚至不吸煙等。

4.2 環(huán)保部發(fā)布的《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法》于2011年1月1日開始實施。將霧霾列入公共危害事件，從國家層面提起了高度重視并且制定政策加以應(yīng)對。該部法律首次對PM2.5的測定進行了規(guī)范。

2012年05月24日環(huán)保部公布了《空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)第一階段監(jiān)測實施方案》，要求全國74個城市在10月底前完成PM2.5“國控點”監(jiān)測的試運行。

中國國家環(huán)境保護部副部長吳曉青于2012年10月11日表示，已經(jīng)在新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》頒布后提出了明確的“三步走”實施目標(biāo)。

4.3 世界各國的應(yīng)對措施：英國人制定的第一部空氣污染法案《清潔空氣法》的誕生，是其反思工業(yè)革命以來機器大生產(chǎn)對空氣的污染及對人類危害的產(chǎn)物。

美國環(huán)保署于1997年7月率先提出將PM2.5作為全國環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為了提高了公眾參與度，規(guī)定公民可以對標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控程序進行監(jiān)督，還可以參與所在州的環(huán)保機構(gòu)舉行的公共聽證會。

法國著重針對肺病和心臟病患者、幼齡兒童與老年人等敏感人群于2012年4月公布了空氣顆粒物污染報告，其中列出了一系列保護公眾健康的建議，

日本將城市綠化作為治理污染的重要措施。其最大城市東京規(guī)定，新建大樓必須有綠地，必須搞樓頂綠化。于2003年立法要求汽車加裝過濾器，并禁止柴油發(fā)動機汽車駛?cè)朐撌?。要求所有出租車使用的都是天然氣?/p>

意大利米蘭市規(guī)定工作日7時～19時，污染嚴重的車輛需要繳納2～10歐元稅才能進入市區(qū)。羅馬則規(guī)定周日只有電動汽車等環(huán)保車才能上街行駛。

5 結(jié)語

人類的發(fā)展中大量燃燒化石燃料，造成的后果就是大量灰塵、氮氧化物、二氧化硫等微小顆粒懸浮于大氣之中，極大的降低了空氣質(zhì)量。在特定氣象條件下由這些微小顆粒形成霧霾，對人類及其他生物生存產(chǎn)生更大的影響。由此可知，解決空氣質(zhì)量問題不止在于治理霧霾，而是在于改變?nèi)祟惖陌l(fā)展方式；讓霧不再是霧霾的組成部分，雨或雪不再是沖洗空氣的工具，并且使其恢復(fù)原有的氣象特質(zhì)。

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[4]張昭,劉弘,田秀君.PM2.5監(jiān)測技術(shù)的研究進展[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報.2013(03).

[5]PM2.5監(jiān)測安徽打響攻堅戰(zhàn)[J].綠色視野.2013(06).

鄭施懋（1984—），男，內(nèi)蒙古滿洲里，本科，助理工程師，研究方向：氣象工作。