京津冀地区雾霾及影响因素研究

钱 萌

（深圳市利赛环保科技有限公司 广东深圳 518001）

造成雾霾天气的主要原因有三种，一是自然环境因素，即冷空气活动弱，稳定类大气天数多，稳定天气造成污染物在大气底层积聚；二是环境污染因素，污染颗粒粒径小于2.5μm即PM2.5是造成雾霾天气的主要原因。PM2.5主要来自汽车尾气、冬季燃煤、汽修喷漆、建筑及交通扬尘。三是地理环境原因，城市建筑阻隔空气水平及垂直流动，进一步加剧了雾霾天气。开展京津冀地区雾霾污染及相关污染物特征的分析有利于决策者对京津冀污染现状的认知,对于这一区域的污染防治和雾霾治理具有重大意义[1]。

1 雾霾

1.1 组成

雾霾的成分复杂，包括数百种高浓度的细小颗粒物，PM10是空气动力学当量直径小于10μm的颗粒物，PM2.5是空气动力学当量直径小于2.5μm的颗粒物。排除由降雨和沙尘天气等影响视线的气象天气,将能见度不足10km,且空气动力学粒径小于2.5μm的污染物日均浓度超过75μg/m3,相对湿度低于90%的情况可以视为雾霾天[2]。

1.2 危害

现阶段大量研究表明空气中这些可吸入颗粒物对人体危害很大,而且粒径越小对人体的危害越大。颗粒物进入人体后主要危害呼吸系统，细小颗粒物沉积在呼吸系统表层，对人体产生物理、化学、生物性的危害，颗粒物刺破呼吸道粘膜，会使鼻腔变的干燥。其中生物性危害对人体伤害最大。主要是因为这些细小颗粒物会携带各种微生物，其中包括致病菌和病毒。这些病菌进入呼吸道，容易引发上呼吸道感染。根据医院统计，最近几年，增长率最快的是3到50岁的人群，发病是跟空气中的PM2.5有关[3]。

2 PM10

大气中的PM10分为人为和自然两种，具体见表1。

表1 颗粒物全球排放量及来源分配(粒径Dp<20nm)

粒径小于10μm的污染物可以刺穿呼吸道粘膜进入肺泡中，而粒径小于2.5μm的污染物及更小的粒径，可以进入人体血液中，随血液循环流经全身，对人体危害极大。其次大气中PM2.5浓度高会导致大气能见度下降，雾霾天气中PM2.5悬浮在空气中，颗粒大小与可见光的波长接近，相关研究表明PM2.5浓度与能见度成反比。Kyung等人研究表明,PM2.5之所以对能见度起到控制作用，是因为它的粒径大小和可见光的波长相近,而且,PM2.5在酸沉降和大气辐射中起着很重要的作用。此外,PM2.5还能被输送到大气对流层的上层形成厚度很高的气溶胶层,在大气稳定的情况下会形成城市区域气溶胶盖,PM2.5还能在大气中远距离水平迁移。在迁移过程中细颗粒物会携带大量细菌和病毒，路径上的气溶胶发生相互反应危害迁移路径。

3 实验研究

3.1 研究方法

实验使用重量法：利用特定仪器将不同粒径的颗粒物分离，将采样前后经过恒重的滤纸称量值相减，即为采集的大气中不同粒径颗粒物对应重量值，再除以采样体积数则可求得颗粒物浓度。

3.2 采样点

采样点应设置在能代表城市雾霾特点的北京及天津的中心城区，采样点还要选择能代表整个地区的背景特征点。

3.3 实验结果

3.3.1 季节因素

实验结果得出：北京除6、7月份雾霾天气少，其他月份出现的次数都较多，天津雾霾天主要发生在秋冬季。季节性分布呈冬季＞秋季＞春季＞夏季。冬季一方面由于燃烧煤炭采暖行为使得污染物浓度高，另一方面冬季极易出现逆温气候，不适宜污染物扩散，导致产生雾霾。夏秋季节出现雾霾是由于前体物如SO2、NOX、O3的大量存在，加快了光化学反应速率因而产生雾霾。但这两个季节总体比冬季降雨较多，降雨可以有效地减少空气中颗粒物，故这两个季节雾霾天比冬季少。

3.3.2 风速

静风或者低风速是雾霾天的另一个特点。风速较大时，有利于气体的对流和湍流运动，使得污染物得以扩散；相反，静风和低风速都不利于污染物扩散，易出现雾霾。

3.3.3 相对湿度

雾霾天比普通天气的相对湿度较高。较高的相对湿度可以增强水溶性粒子散射效应，导致能见度下降。

3.3.4 温度

雾霾日温度比普通日温度0.1至2℃。这是由于温度高容易发生光化学反应，使得臭氧浓度增高，大气氧化性也随之增强，光化学反应速率加大，极易导致产生雾霾。

4 节能环保措施

研究结果表明相对湿度和静风气象特征是形成雾霾天气的主要条件。那么大风和降雨可以清除区域内的大气污染。另外冬季燃烧煤炭采暖行为是造成雾霾的另一个主要原因，建议使用清洁能源代替传统的燃料，如地源热能、用电取暖、工厂使用冷却水循环利用取暖等措施，减少煤炭资源的消耗，在节约能源的同时可减少污染物的产生量。

[1]田谧.京津冀地区霾污染过程大气PM2.5及前体物变化特征研究.北京化工大学.2013.05.

[2]杨复沫,贺克斌,马永亮,Steven H.Cadle,Tai Chan,Patricia A.Mulawa.北京市大气PM2.5中矿物成分的污染特征.环境科学.2004.09.

[3]孙俊玲,刘大锰,张庆华,杨雪.北京市冬季大气PM2.5中多氯联苯的污染水平与分布.现代地质.2009.04.