大氣霧霾的成因、危害與治理

楊 倩，王慧妍，楊余釩，白恩爽，張敬宇

（沈陽師范大學(xué)，遼寧 沈陽 110034）

1 引言

近年來，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技迅猛發(fā)展，但隨之而來的環(huán)境問題也日益凸顯出來，尤其是大氣污染問題。經(jīng)研究表明，在部分大中城市中，大氣霧霾已成為城市大氣污染的主要誘因，這給人們的生活環(huán)境、身體健康以及正常生活都帶來了嚴(yán)重危害。因此，治理大氣霧霾的工作已迫在眉睫。當(dāng)前，中國(guó)在生態(tài)文明建設(shè)的道路上不斷探索前行，而綠色環(huán)保已成為新時(shí)代科技發(fā)展的重點(diǎn)話題。基于上述背景，本文將圍繞霧霾問題展開分析，并重點(diǎn)總結(jié)了大氣霧霾的成因，危害以及治理措施等，同時(shí)，對(duì)大氣霧霾的治理前景進(jìn)行了展望。

2 大氣霧霾的成因

霧霾是霧和霾的組合詞。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顆粒，而霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠顆粒，該物質(zhì)會(huì)造成視覺障礙。因此，霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，也是對(duì)大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的概述[1]。霧與霾的主要區(qū)別是水汽含量的多少，當(dāng)水汽含量＞90%時(shí)，稱為霧；當(dāng)水汽含量＜80%時(shí)，稱為霾；當(dāng)介于80%～90%之間時(shí)，則是霧和霾的混合物，即霧霾。通常，霧霾形成的原因有很多種。

2.1 自然氣象因素

霧霾天氣的形成與飄忽不定的氣象有很大的關(guān)聯(lián)，如果天氣一直處于同一溫度，則對(duì)于地表空氣來說，其流動(dòng)是相對(duì)穩(wěn)定的。而當(dāng)溫度飄忽不定，冷空氣勢(shì)力較弱時(shí)，比較容易出現(xiàn)大霧，而當(dāng)近地面相對(duì)濕度較大，風(fēng)力較小，則夜間的降溫幅度也會(huì)比較大，此時(shí)空氣易達(dá)到飽和凝結(jié)。近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，城市中機(jī)動(dòng)車尾氣以及其他煙塵排放源排出的顆粒即微米級(jí)的細(xì)小顆粒，大量增加，會(huì)使大量的顆粒懸浮物滯留在空氣中，并由于空氣飽和而出現(xiàn)凝結(jié)情況，這樣會(huì)極易造成污染物在近地面層積聚，從而導(dǎo)致霧霾天氣形成。

2.2 水平方向靜風(fēng)現(xiàn)象和垂直方向逆溫現(xiàn)象

當(dāng)前，隨著城市的樓房越建越高，地面摩擦系數(shù)會(huì)增大，這會(huì)使風(fēng)在流經(jīng)城區(qū)時(shí)明顯減弱，而靜風(fēng)現(xiàn)象明顯增多，這對(duì)于大氣污染物向城區(qū)外圍擴(kuò)展稀釋產(chǎn)生了不利影響，并且，很容易導(dǎo)致城區(qū)內(nèi)高濃度污染[2]。經(jīng)調(diào)查分析，我國(guó)霧霾天氣的分布規(guī)律一般是中西部地區(qū)少，東部地區(qū)多，鄉(xiāng)村少城市多，春夏季少秋冬季節(jié)多。而當(dāng)逆溫層處于一個(gè)城市的上空時(shí)，因?yàn)槟鏈噩F(xiàn)象，城市高空的溫度要比低空的溫度高的多。所以，低層大氣溫度升高相對(duì)緩慢，而污染物在正常的氣候條件下，會(huì)從氣溫高的低空向氣溫低的高空擴(kuò)散，會(huì)逐漸循環(huán)排放到大氣中，但由于逆溫現(xiàn)象，低空的溫度會(huì)更低，導(dǎo)致污染物被阻滯在低空和近地面，且在低空停留的時(shí)間增加，不能及時(shí)排放出去，這樣的惡性循環(huán)就會(huì)造成城市上空出現(xiàn)顆粒物沉積的現(xiàn)象，即霧霾現(xiàn)象[3]。

2.3 人為因素

通常，汽車尾氣、農(nóng)作物燃燒和化石能源燃燒等釋放出的有害物質(zhì)，都會(huì)在一定程度上使空氣中的懸浮顆粒和二氧化硫等有害氣體含量增加，最終造成霧霾現(xiàn)象[4]。隨著城市的發(fā)展與進(jìn)步，能源消耗，工業(yè)廢棄物排放，以及日常生活和其他對(duì)空氣有污染的物質(zhì)的過量釋放，都在一定程度上增加了霧霾天氣的出現(xiàn)次數(shù)。如私家車保有量的增加，會(huì)使汽車尾氣排放的污染物大幅增加；而企業(yè)由于缺少環(huán)保意識(shí)，不按要求安裝空氣凈化裝置，導(dǎo)致大量不符合標(biāo)準(zhǔn)的有害氣體排入大氣中；還有，煤炭的大量使用也對(duì)大氣環(huán)境造成了一定的污染，以上這些現(xiàn)象都是導(dǎo)致霧霾天氣增加的原因。

3 危害

3.1 影響生態(tài)環(huán)境，引起氣候變化

由于大氣霧霾中會(huì)含有大量的氮氧化物、硫化物，這些物質(zhì)一旦溶于水即形成酸雨，而酸雨會(huì)造成建筑物腐蝕、地下水酸化、刺激人體皮膚、對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖和人類日常生活都產(chǎn)生了不利影響。同時(shí)，霧霾中也含有大量的含氟物質(zhì)，這會(huì)引起臭氧空洞效應(yīng)。而過量的紫外線照射，會(huì)加重溫室效應(yīng)，進(jìn)而提高地表溫度，加速南北極冰川融化，使全球氣候變暖[5]。此外，動(dòng)物吸入霧霾中的有害物質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致各種疾病及基因變異。同樣，霧霾也會(huì)嚴(yán)重影響植物的光合作用和呼吸作用，當(dāng)霧霾含量較高時(shí)，含氧量就會(huì)降低，當(dāng)沒有氧氣為光合作用提供原料時(shí)，且又吸入大量的有毒顆粒物，會(huì)使植物生病。同時(shí)，空氣流動(dòng)性降低，陽光也會(huì)減弱。

3.2 危害人類身心健康

3.2.1 危害人們身體健康

（1）通常情況下，當(dāng)霧霾中高濃度的細(xì)顆粒物進(jìn)入人體肺部時(shí)，會(huì)堵塞肺部的局部組織，從而使局部支氣管無法通氣，導(dǎo)致?lián)Q氣功能喪失。并且，霧霾中的有害有毒物質(zhì)會(huì)刺激腐蝕肺泡壁，感染肺部器官，長(zhǎng)期以往會(huì)使呼吸道防御機(jī)能受損，進(jìn)而使人們發(fā)生支氣管炎、肺氣腫和支氣管哮喘等疾病。霧霾不僅會(huì)危害嚴(yán)重人類的呼吸系統(tǒng)，更會(huì)影響心血管系統(tǒng)的健康。如當(dāng)霧霾中的顆粒物籠罩在大氣層中時(shí)，會(huì)減少大氣的含氧量，從而加重了人們的呼吸強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致心肌缺血，心衰。而當(dāng)霧霾中的顆粒物進(jìn)入人體，參加血液運(yùn)輸時(shí)，既會(huì)爭(zhēng)奪血紅蛋白，還會(huì)溶解在血液中，從而誘發(fā)炎癥，導(dǎo)致血管收縮，血管功能紊亂，并釋放出大量氧自由基，最終形成血栓，造成血壓升高及動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成等。此外，霧霾還可以通過影響肺部神經(jīng)系統(tǒng)，刺激交感神經(jīng)，進(jìn)而影響心臟的自主神經(jīng)系統(tǒng)，最終引發(fā)心率升高和心律失常等 疾病[5]。如果人腦長(zhǎng)期暴露于高濃度的霧霾天氣下，還會(huì)因神經(jīng)系統(tǒng)受損，導(dǎo)致大腦衰老退化?？偠灾?，很多疾病在遇到霧霾嚴(yán)重時(shí)，都會(huì)發(fā)作或加重。

（2）PM2.5還具有致癌性和促癌性，這是因?yàn)轭w粒物表面可以吸附大量有毒可致癌的重金屬鉻、鎘、鎳等化學(xué)物質(zhì)，以及空氣中的細(xì)菌病毒等，這些有害物質(zhì)會(huì)通過人體的呼吸道吸入，極大增加了人體患病幾率。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，霧霾中的有害顆粒物比香煙里的有害物質(zhì)更多，所以，吸入霾比吸煙更致癌。需要引起注意的是，霧霾傳播也可能加重抗生素的耐藥性，這對(duì)于人類需要抗生素治療的疾病非常不利。

3.2.2 危害人們心理健康

霧霾天氣還會(huì)對(duì)人們的情緒產(chǎn)生影響。這是因?yàn)槿祟惖那榫w很容易受氣候變化的影響，當(dāng)太陽光被空氣中的霧霾顆粒物散射或吸收時(shí)，光照會(huì)減弱，從而會(huì)刺激大腦視覺中樞。當(dāng)空氣中的顆粒物濃度很高時(shí)，氣壓會(huì)降低，會(huì)使人產(chǎn)生瞌睡感，易焦慮煩躁，易悲觀抑郁，導(dǎo)致處理事情時(shí)易情緒失控[6]，甚至?xí)^痛、失眠。如果這種不良環(huán)境持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)，還有可能誘發(fā)焦慮抑郁癥，引發(fā)霧霾天情感障礙等。

3.3 影響公眾交通出行

當(dāng)霧霾天氣出現(xiàn)時(shí)，空氣質(zhì)量較差，能見度會(huì)降低，從而會(huì)影響駕駛員的視線，甚至?xí)绊戱{駛員的判斷，在這種情況下，駕駛員不得不降低車速，這樣就容易導(dǎo)致交通堵塞；而當(dāng)霧霾嚴(yán)重時(shí)，駕駛員視線會(huì)受阻，極易引發(fā)交通事故。所以，為了避免霧霾天氣交通事故的發(fā)生，機(jī)場(chǎng)、高速公路、輪渡港口都會(huì)在霧霾天氣嚴(yán)重時(shí)關(guān)閉，從而使人們的交通出行受到一定影響。

3.4 危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

眾所周知，植物是通過光合作用來促進(jìn)其生長(zhǎng)的。但在霧霾天氣時(shí)，一方面，漂浮在空氣中的霧和霾會(huì)沉淀在農(nóng)作物的葉片上，進(jìn)而會(huì)影響農(nóng)作物的呼吸功能；而當(dāng)植物吸收了空氣中的無機(jī)物和二氧化碳中的有毒物質(zhì)和細(xì)菌病毒時(shí)，因植物根莖無法將這些物質(zhì)排出，當(dāng)其超出植物所能負(fù)擔(dān)的值時(shí)，就會(huì)對(duì)植物造成嚴(yán)重污染，例如會(huì)出現(xiàn)根瘤，種子基因變異等情況[7]。而另一方面，當(dāng)空氣中的霾含量升高時(shí)，會(huì)減弱大氣紫外線的射入，當(dāng)照射的陽光強(qiáng)度減弱時(shí)，植物光合作用的原料之一ATP也會(huì)大幅減少，勢(shì)必會(huì)造成植物產(chǎn)量下降。并且，不良的溫室氣體環(huán)境會(huì)有利于細(xì)菌病毒著床，導(dǎo)致病毒大量迅速繁殖，從而使牲畜誘發(fā)疫病，這會(huì)給養(yǎng)殖戶帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。

4 治理

4.1 技術(shù)層面

4.1.1 加強(qiáng)源頭把控，防治污染源

霧霾防治首先要從源頭抓起，無論是交通污染源，還是工業(yè)污染源以及生活污染源，都會(huì)對(duì)霧霾的形成產(chǎn)生一定影響。

（1）在防治交通污染源時(shí)，可以通過改進(jìn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)及尾氣排放等性能，有效控制汽車不產(chǎn)生污染或產(chǎn)生較少污染[8]。目前，已有相關(guān)人員對(duì)此方面進(jìn)行了研究，如利用新能源汽車來代替燃油汽車，就可以不產(chǎn)生污染；還可以在汽車尾氣排放的處理器中使用脫硫脫硝的催化劑技術(shù)，就可以使汽車尾氣在達(dá)標(biāo)后進(jìn)行排放。同時(shí)，鼓勵(lì)人們出行盡量乘坐公共交通工具，提倡綠色出行。

（2）工廠企業(yè)所產(chǎn)生的霧霾主要是由燃煤煙氣、工業(yè)廢氣及揚(yáng)塵等構(gòu)成，所以，可以要求工廠企業(yè)在廢氣排放處增設(shè)廢氣處理器，保證其中的有害物質(zhì)得到有效處理后，再排放至大氣中。其中，脫硫脫硝是廢氣處理的主要步驟，我國(guó)有90%的工廠都安裝了脫硫裝置，但該技術(shù)仍需進(jìn)一步開發(fā)研究。除此之外，還可以在工廠企業(yè)內(nèi)部放置吸附劑，以吸附廢氣中的粉塵、灰塵等[8]；還可以將煤炭氣化后燃燒，從而用煤氣代替煤炭，用于發(fā)電和供熱；并且，大型的施工現(xiàn)場(chǎng)要進(jìn)行全封閉設(shè)置，以減少揚(yáng)塵等。以上這些措施都是從源頭防治霧霾的重要手段。

4.1.2 優(yōu)化能源消耗結(jié)構(gòu)，發(fā)展新能源

一直以來，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主，其燃燒所產(chǎn)生的硫、氮的化合物也會(huì)促使霧霾的形成，因此，要有效防治大氣中的霧霾必須從改善能源結(jié)構(gòu)入手。而積極開發(fā)清潔新能源，也需要加大對(duì)新能源資金的投入，還要增加風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿氖褂?；在交通方面，同樣要加大新能源汽車的研制與開發(fā)力度，并大力推廣使用新能源汽車；同時(shí)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，用能源消耗低、生產(chǎn)效率高的新工業(yè)措施替代能源消耗大、生產(chǎn)效率低的舊工業(yè)措施[9]。所以，大力改善能源消耗結(jié)構(gòu)，也是減少霧霾污染的重要手段。

4.1.3 開展科學(xué)研究，制定達(dá)標(biāo)計(jì)劃

相關(guān)部門要加大對(duì)霧霾的組成以及形成條件的科學(xué)研究，可在不同的城市建立研究霧霾的實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)際工作中，由于不同的時(shí)間段、不同研究地點(diǎn)的取樣不同，因此，其研究結(jié)果中霧霾的組成也可能不同。所以，不同的城市需要采取不同的治理方案。而且，治理方案應(yīng)符合城市的發(fā)展特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，各個(gè)城市要制定符合自己城市特點(diǎn)的廢氣排放高標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)揚(yáng)塵的消除等計(jì)劃，并正確引導(dǎo)新能源的使用，從而對(duì)大氣霧霾污染展開綜合防治。

4.2 政府與政策層面

4.2.1 建立霧霾預(yù)警系統(tǒng)，出臺(tái)霧霾天氣應(yīng)急預(yù)案

在大氣霧霾治理的過程中，相關(guān)部門要設(shè)立霧霾監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在繼續(xù)沿用地面人工觀測(cè)手段的同時(shí)，再應(yīng)用激光雷達(dá)、衛(wèi)星遙感等方法，通過在大氣層內(nèi)監(jiān)測(cè)氣溶膠的垂直分布特征，來分析霧霾的形成過程。還可以通過氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)地面污染物的分布特征，以此對(duì)空氣霧霾進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而逐漸提高對(duì)霧霾的預(yù)警能力和風(fēng)險(xiǎn)信息分析能力，這樣就可以建立起霧霾的預(yù)警系統(tǒng)，還可以相應(yīng)制定預(yù)警應(yīng)急預(yù)案[10]。所以，當(dāng)霧霾天氣出現(xiàn)時(shí)，就可以通過微博、微信等公共媒體，及時(shí)發(fā)布實(shí)時(shí)的空氣質(zhì)量情況，這樣就可以讓人們采取正確有效的防護(hù)措施。

4.2.2 制定法律法規(guī)

國(guó)家政府部門要相應(yīng)出臺(tái)環(huán)境保護(hù)法、大氣污染防治法等法律法規(guī)，且在地方政府的大力配合下，嚴(yán)格約束工廠企業(yè)的排污行為，嚴(yán)格控制排污總量，力爭(zhēng)從源頭控制以霧霾為首的大氣污染。除此之外，也應(yīng)在憲法中加入霧霾治理的相關(guān)法律，讓人們意識(shí)到保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境是治理霧霾的根本手段。

4.2.3 統(tǒng)籌區(qū)域聯(lián)防，科學(xué)布設(shè)規(guī)劃

因霧霾具有傳播的特點(diǎn)，為避免其擴(kuò)散，應(yīng)統(tǒng)籌不同區(qū)域的規(guī)劃，并建立區(qū)域霧霾聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，促使區(qū)域內(nèi)的城市共同協(xié)作治理霧霾。所以，可根據(jù)城市結(jié)構(gòu)，合理布局城市的功能分區(qū)以及工業(yè)區(qū)，并把防治重點(diǎn)定位重污染區(qū)，這在一定程度上能有效緩解污染。此外，提高城市的綠化面積也是防治霧霾的重要措施，因?yàn)榫G色植被可以吸附與吸收污染物，對(duì)空氣也能實(shí)現(xiàn)一定程度的凈化。因此，在城市布局中，要使工業(yè)區(qū)遠(yuǎn)離住宅區(qū)，并通過增大綠化面積，減少霧霾帶來的危害[11]。

4.2.4 轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，建立完善的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略

在以前，粗放型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展使我國(guó)的能源資源不堪重負(fù)，造成了諸多突出的環(huán)境問題，所以，治理霧霾天氣需要從根本上改變經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)形式，要保證經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)不以破壞生態(tài)環(huán)境為代價(jià)，要努力建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)[11]。以此全面促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與升級(jí)，以降低高污染、高消耗、生態(tài)破壞這三類企業(yè)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的比例，從依靠人力資源為基礎(chǔ)向科技創(chuàng)新為主導(dǎo)轉(zhuǎn)變，并提倡應(yīng)用節(jié)能環(huán)保型新技術(shù)，同時(shí)，在大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，建立完善的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

4.3 民眾層面

4.3.1 提升環(huán)保意識(shí)，動(dòng)員全員參與

霧霾治理是一個(gè)復(fù)雜且長(zhǎng)期的工程，不是一蹴而就能解決的問題。因此，民眾提升霧霾防治意識(shí)至關(guān)重要。所以，在生活中要加強(qiáng)環(huán)保科普教育，讓人們樹立起“保護(hù)環(huán)境，人人有責(zé)、從小事做起、從自己做起”的環(huán)保理念；要樹立提倡環(huán)保的先進(jìn)典型，以此營(yíng)造濃厚的防治霧霾的氛圍，讓大家達(dá)成綠色生活的共識(shí)，并自愿加入到霧霾防治中。

4.3.2 從教育入手，以個(gè)人帶動(dòng)集體

當(dāng)前，要優(yōu)先教育發(fā)展學(xué)生群體，因?yàn)閷W(xué)生的素質(zhì)及對(duì)環(huán)境治理的態(tài)度對(duì)于霧霾治理的成功與否很重要。所以，要從小學(xué)生開始進(jìn)行霧霾治理的教育，由淺至深，對(duì)大學(xué)生要進(jìn)行更深入的教育。這樣，當(dāng)學(xué)生個(gè)體對(duì)于霧霾的治理起到作用時(shí)，就能通過學(xué)生個(gè)體影響家庭、社區(qū)、社會(huì)，也就真正做到了從教育入手，個(gè)人帶動(dòng)集體的效果，從而促進(jìn)整個(gè)社會(huì)人員都參與到霧霾的防治工作中。

5 結(jié)語

綜上所述，本文主要分析了霧霾的成因，并闡述了其對(duì)人體健康、生活交通、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境等方面產(chǎn)生的危害，也從技術(shù)層面、政府與政策層面、民眾層面相應(yīng)提出了對(duì)霧霾治理的建議。目前，通過技術(shù)改進(jìn)，相關(guān)治理政策的頒布實(shí)施等，霧霾現(xiàn)象已有了明顯緩解。相信在不久的將來，在全社會(huì)的共同努力下，會(huì)有效治理霧霾天氣，從而可以營(yíng)造出更清潔、健康、綠色的大氣環(huán)境。