當生活遇上霧霾天

欒兆琳

“APEC藍”曾給了我們無限的希望。2015年，霧霾情況是會有所好轉還是會愈演愈烈？怎樣科學地認識霧霾？如何在霧霾中更好地保護自己和家人？

新年尹始，本刊特別獻上清華大學醫(yī)學院田埂教授的精辟見解，看專家如何從科學的高度談霧霾季的生存之道。

高度500以上，污染濃度開始下降

大眾健康：倒退二三十年，上世紀八九十年代，好像還沒有“霧霾”這個詞匯，只知道霧，還知道倫敦是有名的“霧都”。現(xiàn)在知道，原來那是污染。

田埂：“霧都”倫敦當年不僅是霧，已經是我們現(xiàn)在所說的霧霾了。霧霾真正被人們所認識，正是從1952年倫敦霧霾事件和二十世紀40年代初期發(fā)生在美國洛杉磯的光化學污染開始。作為工業(yè)時代的的城市之傷，霧霾似乎伴隨著人類工業(yè)化的腳步進入了我們的生活。

大眾健康：我們提到霧霾的時候，總是還會提到PM2.5。兩者之間是怎樣一個關系？

田?。簹庀髮W上定義的霧（Fog）是近地面空氣中的水汽凝結成的微小水滴或冰晶，這些水滴或冰晶大量懸浮在空氣中，導致水平能見度低于1公里。

霾（Haze）是大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10公里的空氣普遍混濁現(xiàn)象。

霧霾，顧名思義，就是霧和霾的混合物。通俗的講：云是飄在天上的霧，霧是落在地上的云，霾也就是漂浮在空氣中的細顆粒物。

PM2.5的完整拼寫為Particulate Matter2.5，稱為細顆粒物，是指空氣動力學當量直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。還有一個PM10的概念，是指空氣動力學當量直徑≤10微米的顆粒物稱為可吸入肺顆粒物。

為什么我們現(xiàn)在要防治霧霾呢？就是因為霧霾中含有這個PM2.5。雖然它只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質，在大氣中的停留時間長、傳輸距離遠，因而對人體健康和大氣環(huán)境質量的影響更大。

大眾健康：霧霾的污染是不是跟高度有關系？

田?。红F霾污染帶正常在0～500米高度內變化不大，而從500米到1600米直線下降，所以平均厚度可以為1000米。

大眾健康：怪不得在霧霾天在北京周邊的山上會覺得空氣質量也沒有那么差，應該就是這個道理了。那一般霧霾一天造成的污染量有多大？

田埂：以北京為例，在霧霾天一天積累的細顆粒物，就是PM2.5，大約總量在3360～6720噸左右。

機動車排放確是霧霾形成重要因素之一

大眾健康：APEC會議期間，北京及周邊施行了單雙號限行，出現(xiàn)了令人無比懷念的APEC藍。霧霾天氣的污染源頭主要汽車尾氣排放嗎？

田?。哼@個問題很好，我們從源頭開始說。毫無疑問，化石燃料燃燒是我國PM2.5的重要來源，根據(jù)北京和上海兩座城市環(huán)保局公布的統(tǒng)計數(shù)字，PM2.5成分中，40%～75%的重金屬來自化石燃料燃燒，超過50%的黑碳來自化石燃料燃燒，城市的一次排放中主要來源是燃煤、機動車等化石燃料燃燒。

大眾健康：燃料燃燒是怎么產生霧霾的呢？

田埂：要了解霧霾形成的過程，必須了解一個計算公式：

我給大家解釋一下這個公式的意義。從公式中我們可以看出，污染的濃度與以下幾個因素相關：散發(fā)源散發(fā)出的污染物濃度，也就是氣象污染物排放的量;散發(fā)的氣象條件;化學成分以及沉降。進一步解釋一下：

當污染物從源頭釋放到空氣中后，如果氣象條件適合污染物在城市中較長時間的存在，而且在光和水等氣象條件的作用下，細小的化學組分可能發(fā)生反應，形成顆粒物懸浮，這個過程叫做“成核作用”。通過成核作用，化學成分相互作用形成了新的顆粒物，從而造成二次污染。最后就是細小的顆粒物彼此碰撞反應，從而形成更大的顆粒，最后沉降下來落在地表。

大眾健康：氣象條件比較容易理解。比如北京一有風，霧霾就消散了。

田?。菏堑?。接下來回答你剛才的提問。2011年北京市環(huán)保局發(fā)布數(shù)據(jù)表明，在北京的顆粒物污染中，機動車排放的貢獻為22%，燃煤排放17%，工業(yè)揚塵16%，工業(yè)設施16%，農業(yè)養(yǎng)殖和秸稈焚燒4.5%，周圍輸入（河北、天津）24.5%。而上海市環(huán)保局2012年發(fā)布數(shù)據(jù)表明的數(shù)字，機動車排放25%，工業(yè)揚塵10%，工業(yè)設施15%，干洗、餐飲民用涂料5%，農業(yè)養(yǎng)殖和秸稈焚燒5%，周邊影響20%。兩座城市大同小異。從這個統(tǒng)計上看，機動車的排放確實占了很大的比重。

另外，2012年北京煤炭總使用量2000多萬噸，其中四個大電廠用煤920萬噸，工業(yè)加供熱700多萬噸，散煤400多萬噸。大型電廠用煤都經過了脫硫等處理，相對來講對空氣污染的排放較少，工業(yè)加供熱方面，國家采取了多項控制措施，排放也得到了很好的控制，但是散煤使用則很難得到有效控制，污染貢獻很大。

根據(jù)北京市環(huán)保局機動車排放管理處提供的數(shù)字，目前北京市535萬輛機動車每年消耗燃油700多萬噸，其中汽油400多萬噸、車用柴油200多萬噸;年排放污染物總量約90萬噸，含碳氫化合物7.7萬噸，氮氧化物8萬多噸。而洛杉磯在發(fā)生光化學污染的數(shù)年間，其汽車保有量不過200萬輛。

霧霾中富含有毒化學成分和有害微生物

大眾健康：霧霾天氣走在路上，如果不注意防護，我的鼻腔里總是不舒服，還有一種刺激的感覺，有點類似游泳嗆水的感覺。我經常向，這個霧霾中到底含有哪些化學成分啊。

田?。夯剂先紵笞罱K的排放到空氣中的污染物包括：NOx（氮氧化合物）、SO2（二氧化硫）、VOC（是指那些沸點等于或低于250℃的化學物質，易揮發(fā)）、CO、BC（Black Carbon黑炭）、OC（Organic Carbon有機碳）、NH3、CO2以及PM2.5等，形成了霧霾的初次排放。

初次排放的這些污染物，在成核作用以及水和光的作用下，產生二次污染物，學術上叫做“新粒子”。新粒子的成分就比較復雜了，因為排放物本身成本就比較復雜，而二次反應的過程，是粒子在空氣中隨機碰撞作用的結果，這一過程產生大量細小粒子，空氣動力學粒徑在0.1～1微米之間的顆粒，這些顆粒在數(shù)量上和危害上都很大，而且非常難以防控。

大眾健康：除了這些化學成分，是否還為病毒、細菌提供了有利的傳播條件呢？

田?。?014年初，清華大學的研究者對2013年歷史霧霾峰值期間收集的PM10和PM2.5樣本進行了宏基因組研究，發(fā)現(xiàn)了霧霾中的1300種微生物，發(fā)現(xiàn)空氣中的微生物大部分都來自土壤，最豐富的門類是放線菌、變形桿菌、綠彎菌、厚壁菌、擬桿菌和廣古菌。其中有3種可引起疾病的微生物，包括肺炎鏈球菌、煙曲霉和人腺病毒C。肺炎鏈球菌最常見于社會獲得性肺炎（CAP），在將近50%的社會獲得性肺炎中可分離出肺炎鏈球菌。而煙曲霉，以孢子的形式存在，被認為是一種主要的引起過敏的真菌，是免疫缺陷的人群氣道或肺的條件致病菌。這兩種病原微生物在重度污染天都有增加。

霧霾不僅會誘發(fā)“北京咳”

大眾健康：如此復雜的成分，對人體健康會造成哪些危害？國內外有沒有統(tǒng)計或者研究數(shù)據(jù)？

田?。簾o疑問，長期暴露于PM2.5污染可能會帶來一系列健康影響，比如呼吸系統(tǒng)和心腦血管疾病等。《2010年全球疾病負擔評估》報告表明室外顆粒物污染2010年在我國導致了120萬人過早死亡以及2500萬健康生命年的損失。2013年國際癌癥研究機構已經把顆粒物和大氣污染列為致癌物。在全球致死的數(shù)字中，空氣污染相關的疾病排在第8位。

人們也形象地把霧霾引起的呼吸道刺激癥狀稱為“北京咳嗽”。在霧霾天與霧霾相關的呼吸系統(tǒng)疾病門診病例顯著增加。

大眾健康：除了“北京咳”，還會引起哪些具體的疾病呢？

田埂：還有一些權威雜志也關注到霧霾對健康的影響。如《柳葉刀》曾刊登過我國科學家終南山先生的文章，指出在我國因吸煙和固體燃料燃燒導致的可吸入顆粒物污染，將在2003～2033年間導致6千5百萬人死于慢性肺病，1千8百萬人死于肺癌。權威雜志《新英格蘭醫(yī)學雜志》也曾發(fā)表過美國的數(shù)字，PM2.5的濃度減少10 μg/m3，預期壽命增長約0.61±0.20年。2010年美國環(huán)保部發(fā)表的《顆粒物的綜合科學研究》中將顆粒物濃度與多種疾病關聯(lián)，其中包括：呼吸道刺激，咳嗽，呼吸困難，降低肺功能，加重哮喘，慢性支氣管炎，不規(guī)則的心跳，非致命性心臟發(fā)作，某些癌癥等。

大眾健康：這些誘發(fā)疾病是否與霧霾中的化學成分存在對應關系呢？

田?。弘m然有多種研究表明空氣污染與疾病的發(fā)生相關，但是正如荷蘭烏德勒支大學的B.Brunekreef教授所言：到目前為止，我們一直無法找到一個或幾個確定的組分是細顆粒物污染中對健康造成主要影響的，同時，也沒有充足的證據(jù)證明某種具體的成分的濃度對健康是無害的。

一天中什么時候霧霾最嚴重？

大眾健康：霧霾當日污染指數(shù)是有變化的，一天中什么時候霧霾最嚴重呢？

田?。簭姆治鰯?shù)據(jù)可以看出，污染物在清晨也就是7點到8點間開始迅速增加，到10點開始進入線性增加期，而到傍晚時分開始下降，并于晚間回歸較低的值。

大眾健康：為什么會出現(xiàn)這樣的變化呢？

田埂：這一現(xiàn)象與我們前文提到的公式有很大關系，因為白天在水氣和陽光的作用下，一次排放的污染物發(fā)生二次反應，從而快速積累，而人的活動也在白天達到高峰，排放物的增加和積累，促使污染在下午達到高峰。而晚間，由于光照的減少，二次反應降低，排放也因為人們的活動減少而降低，從而使得空氣污染得到緩解。但是北京的霧霾曲線則與普通的空氣污染曲線不同，空氣污染往往在晚間達到峰值，而白天則處于不斷積累的過程中。這也表明北京的空氣污染有其特殊性，需要更詳細的機制分析，才能最終解答來源的問題。

大眾健康：一般刮風和雨雪會改善霧霾的天氣情況。

田?。菏堑?。大氣顆粒物的濃度除了受到排放和大氣化學反應過程的影響外，還受到大氣輸運過程和污染物沉降過程的影響。大氣輸運過程比較劇烈時，有助于污染物的遷移，即使在排放量不變的條件下，也會改變污染物的濃度，同時大氣輸運也會影響大氣化學反應過程。以北京為例，通常風速較高時，PM2.5濃度較低，大氣輸運過程帶來了新鮮的空氣，幫助稀釋了大氣顆粒物的濃度。但同時也把污染轉移到了其他地方，從大尺度范圍來看，輸運過程并沒有減少污染物的總量，只是把他們進行了空間上的轉移。降雨和降雪可攜帶大量的顆粒物，幫助降低大氣顆粒物的濃度，通常雨雪過后空氣質量都比較好。

霧霾對室內空氣影響也很大

大眾健康：當室外發(fā)生霧霾時，人們大都會有一個很自然的想法：減少戶外活動，躲到室內去。似乎一旦我們躲到室內，室外的霧霾就對我們毫無影響。事實果真如此嗎？

田埂：其實不然！我們知道，我們所處的建筑，其室內無時無刻不在和室外交換空氣，這是人類處于室內維持生存呼吸所必需的氧氣補充的來源。即使在門窗緊閉的情況下，我們的建筑內部也有室外的空氣通過門窗縫隙滲透進入——只是進入的速率比較緩慢而已，在這個過程中，室外的霧霾，更精確一點說就是各種不同尺寸的顆粒物會隨著滲透進入室內的空氣而進入室內環(huán)境。而人們開窗進行自然通風、或者建筑的機械通風系統(tǒng)，則可能帶入更多的室外顆粒物。

大眾健康：一般室內空氣的污染程度能達到什么樣的水平呢？

田埂：已有研究表明，即使在門窗緊閉且室內沒有發(fā)生源的時候，室內PM2.5的濃度也可達到室外PM2.5濃度的1/3到2/3，具體數(shù)值取決于建筑的密閉程度以及室外的氣象條件，如風速、溫度等。這意味著，當室外發(fā)生嚴重的霧霾時，室內的PM2.5濃度也較高。比如某日北京室外實測PM2.5濃度為300微克每立方米，在門窗緊閉情況下的室內PM2.5濃度依然可達100微克每立方米以上，仍然遠超世界衛(wèi)生組織和國內的PM2.5濃度日平均標準和年平均標準。

而正由于不同地區(qū)、不同季節(jié)的建筑是否采用集中采暖、是否安裝空調，以及人們在使用建筑時的習慣，如開關門窗的時間比例、室內外活動的時間比例的不同，導致了室外顆粒物對室內環(huán)境影響的不同，從而其引起的健康效應就有明顯的差異。

怎么選擇室內空氣凈化裝置？

大眾健康：很多家庭安全的空氣凈化器對室內空氣確實可以起到積極的改善作用嗎？

田?。菏强梢缘?。除了空氣凈化裝置，還可以安裝新風凈化系統(tǒng)。這種方法在西方、尤其是北歐國家比較常用的方式。

新風凈化系統(tǒng)是通過風機和管道，向室內引入過濾凈化后的新風，同時維持建筑門窗關閉。由于這種方法似乎同時解決了抵御室外霧霾、且向室內補充新風的需求，從而為很多人所接受。但需要注意的是，這種方式首先會由于帶來室外額外的冷（冬季）或者熱（夏季），從而增加維持室內適宜溫度需要消耗的能量。盡管很多新風系統(tǒng)都帶有高效的熱回收模塊，但是這種關閉門窗連續(xù)運行的模式消耗的能量依然是很大的;并且，對于霧霾嚴重的地區(qū)，新風凈化系統(tǒng)污染很嚴重，需要頻繁清潔維護。

大眾健康：由此帶來的維護過程中的實際操作困難和人力物力成本不容忽視，這對于廣大家庭而言是很重要的。

田埂：是的，那相對應的，一個相對簡單易行的方式，也就是你剛才提到的，在室內布置凈化器并配以恰當?shù)拈_關窗模式，同樣能達到控制室內PM2.5濃度的目的。

我們知道，人們使用建筑過程當中，會由于生理、心理的需求開關窗戶，因此，讓用戶自主的開關窗戶，實現(xiàn)其換氣功能，并且輔助以空氣凈化器，最終的人員PM2.5暴露量與用集中新風凈化系統(tǒng)是相當甚至更少的。

大眾健康：能給我們讀者在選擇室內空氣凈化器上提供一些經驗嗎？

田?。耗壳昂芏嗳俗非髢r格昂貴的凈化器，覺得這樣“心里才踏實”。其實不然。

首先，對于去除PM2.5而言，凈化器并不需要花哨、復雜的功能。只需要一臺維持空氣流動的風機（目的在于維持潔凈空氣更新污染空氣的循環(huán)），并配以一定效率的過濾材料就行。對于目前用質量濃度衡量的PM2.5標準，要達到有效降低PM2.5質量濃度是比較容易實的。

因此，在選擇空氣凈化器時，只需要選擇維護簡單且具備一定的過濾效率的凈化器即可。

目前市面上常見的凈化設備，就其原理主要分過濾（通過濾材攔截顆粒）和靜電除塵（靜電力吸附顆粒，電場中釋放除塵）兩種。靜電除塵的優(yōu)勢是阻力低、不需更換濾材，但是其工作原理決定其除塵過程會產生臭氧，造成二次污染，因此不推薦使用。而通過濾膜的過濾優(yōu)勢是副產物少，有效去除各類顆粒物，而劣勢則是需定期維護（更換濾料），阻力大，而工業(yè)界也對濾膜過濾的儀器開發(fā)更感興趣，使用者的接受度也更高，產品種類更豐富一些。

為方便選擇，我建議用戶用凈化器產品說明書里提供的CADR（潔凈空氣分布量）值，除以凈化器功率的比值來作為一個簡單的判斷標準。

CADR（Clean Air Delivery Rate，潔凈空氣輸出比率），是美國家電制造商協(xié)會（AHAM）按照嚴格的測試標準進行測試得出的空氣凈化器輸出潔凈空氣的比率。CADR數(shù)值越高，則表示凈化器的凈化效能越高。由此可見，雖然市場上有好多這樣那樣的空氣凈化產品，但只要用這兩個條件去衡量，就能區(qū)分出來哪種更好。

CADR除以凈化器功率這個比值越大（比值在2以上，越大越好），意味著單位投入產生的潔凈空氣越多，就從一定程度反映了凈化器性能越高。

大眾健康：凈化器在房間中的擺放位置有講究嗎？

田埂：在實際使用過程中，凈化器的排放位置往往對其凈化效果有著重要的影響。一個總的原則是，在不影響正?；顒拥那疤嵯拢瑢艋鞒鲲L口盡量靠近我們需要凈化的區(qū)域，比如臥室里人躺下時胸部以前區(qū)域、辦公室里人的工位附近等。我們舉一個例子，如果我們把自己正面面對空氣凈化器的進氣口，那么凈化器抽氣過程中聚集的粒子就被我們呼了進去，而被空氣凈化器凈化的空氣，則離我們較遠。

另外，由于靜電型除塵器通常都會產生臭氧，而臭氧本身是一種污染物且會和室內其他有機氣體反應生成二次有機氣溶膠從而成為新的顆粒污染，因此我們不推薦在民用建筑里大范圍使用靜電型除塵器。

治理霧霾，個人可以怎么做？

大眾健康：我們從新聞上了解到，應對霧霾，政府在做各種努力，例如出臺了包括《北京市大氣污染防治條例》等一系列政策，“京津冀”聯(lián)動治霾等一致行動的確立， 科學家們也絞盡腦汁，針對霧霾展開了一些列研究，試圖通過科學研究幫助人們了解霧霾，治理霧霾。那我們個人來說，可以做哪些努力在降低霧霾發(fā)生上貢獻自己的力量呢？

田?。何覀儌€人應該極力提倡低碳環(huán)保的生活方式。使用清潔能源、出行乘坐軌道交通、使用環(huán)保用品、控制和減少用電等等，從我做起踐行綠色生活。對抗霧霾是一場持久戰(zhàn)，只有系統(tǒng)地認識才有可能根治。

大眾健康：您覺得降低大氣污染是有希望的嗎？是可以實現(xiàn)的嗎？有沒有一個實現(xiàn)的預期？

田埂：降低大氣PM2.5污染是公眾的普遍要求，也已成為政府的工作重點之一。盡管像室內這樣的微環(huán)境里顆粒物污染的改善可以通過空氣凈化技術來實現(xiàn)，降低大氣環(huán)境中的細顆粒物濃度，需要從污染源頭控制一次顆粒物和氣體污染物的排放。西方發(fā)達國家的例子證明降低以顆粒物為首的大氣污染是可以實現(xiàn)的，且其收益遠高于投入，例如1970～1990期間美國約投入了5200億美元治理大氣污染，所帶來的收益約為22萬億美元，收益是投入的42倍。

改革開放以來，粗放型的經濟發(fā)展帶來了一系列資源環(huán)境問題，PM2.5污染僅是我國面臨的眾多環(huán)境問題的一個主要代表。只有將環(huán)境保護放在更重要的位置，才有可能從根本上統(tǒng)籌經濟和環(huán)境，并實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明。去年頒布的大氣污染防治行動計劃，為2017年北京PM2.5的年均值設定了60微克/立方米的明確目標。而去年北京的年均值約為90。我期待著2017的到來，更期待著我國的大氣環(huán)境質量全面達到世界衛(wèi)生組織建議水平那一天的到來！

（特別感謝清華大學建筑學院建筑技術科學系教授趙彬教授，清華大學大氣污染與控制教研所蔣靖坤教授，清華大學熱能系姚強教授，清華大學生命學院朱聽教授對本文的貢獻）