空氣中的污染物都到哪兒去了？

袁越

你有沒有想過，空氣中的污染物最終都跑到哪里去了？一個(gè)簡(jiǎn)單的答案是向上方擴(kuò)散，然后在對(duì)流層中反復(fù)循環(huán)，直至被分解。

要想詳細(xì)解釋這件事，必須先科普一下大氣分層的概念。我們頭頂上的大氣層是分層的，最底下的一層叫作對(duì)流層，厚度大致在8～20公里。位于地表的空氣被土壤反射的太陽(yáng)光加熱變輕，向上移動(dòng)，上升途中逐漸變冷，再沉降下來，如此反復(fù)循環(huán)，變化莫測(cè)，我們常說的“天氣”就發(fā)生在這層大氣里。

空氣中的人造污染物，比如霧霾的主要成分氣溶膠，就是被這股上升氣流帶到高空的。之后會(huì)在對(duì)流層中反復(fù)循環(huán)，通常在幾周的時(shí)間里便會(huì)被分解掉，或者變成酸雨重新降到地面。

對(duì)流層上方的大氣層叫作平流層，這層大氣的溫度下低上高，和對(duì)流層正相反，因此對(duì)流層中的大氣很難進(jìn)入到平流層當(dāng)中。以前科學(xué)家們一直認(rèn)為只有火山爆發(fā)的強(qiáng)大力量才能把水蒸氣和火山灰噴到平流層的高度，人類活動(dòng)產(chǎn)生的氣溶膠類污染物很少能影響到平流層。

1996年，科學(xué)家們通過氣象衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)在青藏高原的上空出現(xiàn)了一個(gè)氣溶膠層，范圍大致在地中海東岸、中國(guó)西部和印度南部之間，高度大致在13～18公里，幾乎已經(jīng)達(dá)到了對(duì)流層的最高點(diǎn)。不過當(dāng)時(shí)這個(gè)氣溶膠層的濃度很低，氣象學(xué)家們并沒有太在意。

2009年，美國(guó)航空航天局（NASA）的氣象學(xué)家讓-保羅·威尼爾在分析氣象衛(wèi)星發(fā)回來的數(shù)據(jù)時(shí)驚訝地發(fā)現(xiàn)，這個(gè)神秘的氣溶膠層的濃度大大增加了，竟然達(dá)到了1996年時(shí)的3倍。威尼爾意識(shí)到問題嚴(yán)重了，因?yàn)橐坏馊苣z進(jìn)入到平流層，就可以隨著平流層特有的強(qiáng)勁側(cè)風(fēng)迅速擴(kuò)散到整個(gè)地球大氣層，并給臭氧層帶來嚴(yán)重的破壞。眾所周知，臭氧層是地球的保護(hù)膜，陽(yáng)光中的紫外線如果沒有被臭氧層吸收，而是直接照射到地表的話，將會(huì)給地球上的生命帶來毀滅性的打擊。

為了更好地研究這一現(xiàn)象，威尼爾和印度氣象學(xué)家合作，通過高空氣球來研究這一神秘現(xiàn)象。2014年，威尼爾在印度的三處地點(diǎn)釋放了高空氣球，之后他又在2015和2016年進(jìn)行了兩次重復(fù)測(cè)量，終于得到了可靠的數(shù)據(jù)。

2016年9月在美國(guó)科羅拉多州召開的氣象學(xué)大會(huì)上，威尼爾向全世界公布了他的測(cè)量結(jié)果。他發(fā)現(xiàn)這層氣溶膠當(dāng)中90%都是直徑小于0.2微米的液態(tài)污染物，其中大部分是硫酸鹽，除此之外就是一些灰塵和碳基污染物，其成分和人類活動(dòng)（比如汽車尾氣或者火力發(fā)電廠）產(chǎn)生的污染物十分相似。

接下來一個(gè)很自然的問題就是：產(chǎn)生于地表的污染物究竟是怎樣跑到如此高的地方去的呢？美國(guó)馬里蘭大學(xué)的氣象學(xué)家威廉·劉（William Lau）通過分析氣象模型給出了答案。原來，青藏高原的高海拔使得那塊地方上空的大氣層被加熱，溫度比低海拔地區(qū)同樣高度的大氣層溫度還要高，這個(gè)溫差在夏季格外突出，導(dǎo)致青藏高原上方在每年夏天都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)高空氣泵，把來自太平洋和印度洋的空氣吸過去，這就是著名的亞洲季風(fēng)的來源。來自印度和中國(guó)平原地區(qū)的大氣污染物隨著這股強(qiáng)勁的季風(fēng)被吹到了青藏高原上空，再被這個(gè)高空氣泵吸到了對(duì)流層和平流層的交界處。

這股季風(fēng)當(dāng)然自古以來就有，但1996年正好是中印兩國(guó)經(jīng)濟(jì)開始騰飛的時(shí)刻，于是兩國(guó)工業(yè)化產(chǎn)生的大氣污染物終于被氣象衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了。

這個(gè)解釋雖然還有待進(jìn)一步研究確證，但已經(jīng)引起了國(guó)際氣象學(xué)界的廣泛關(guān)注。大家知道氣溶膠一旦進(jìn)入平流層的話就很難被降解了，而是會(huì)停留在那里很長(zhǎng)的時(shí)間，對(duì)臭氧層帶來持續(xù)性的破壞。

這一現(xiàn)象如果最終被確認(rèn)的話，這就意味著中印兩國(guó)的大氣污染問題不再是地區(qū)性的了，而是會(huì)變成一個(gè)全球性的災(zāi)難。