雾霾的主要成因及对空气质量的影响

郑施懋

（内蒙古满洲里市气象局 内蒙古满洲里 021400）

雾霾的主要成因及对空气质量的影响

郑施懋

（内蒙古满洲里市气象局 内蒙古满洲里 021400）

近年来，我国经济迅猛发展的同时环境问题也日益突出。空气质量下降、河流水体污染、固体垃圾、噪声等环境问题不断涌现，这些日益成为危及人们正常生活的主要因素。随着新闻媒体的不断曝光和政府机构的有效宣传，越来越多的环境问题为人们所熟知。雾霾在近两年笼罩了越来越多的城市，其影响将直接威胁人类的健康。产生雾霾的主要原因包括气象条件和污染物排放量，然而雾霾又可作为空气质量的“晴雨表”。本文重点说明雾霾的成因及危害、雾霾对空气质量的影响。

雾霾；空气；气象

1 概述

雾霾的字面意思是雾和霾。但雾和霾两者之间有很大的区别。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。霾就是灰霾（烟霞）。

雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统。多出现于秋冬季节（这也是2013年1月份全国大面积雾霾天气的原因之一），是近地面层空气中水汽凝结（或凝华）的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶化，如果目标物的水平能见度降低到1000m以内，就将悬浮在近地面空气中的水汽凝结（或凝华）物的天气现象称为雾。

霾也可被称为灰霾（烟雾）空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子也能使大气混浊。

雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是PM2.5（空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物）被认为是造成雾霾天气的“元凶”。随着空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害加重。中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报。统称为“雾霾天气”。

2 雾霾的成因分析

2.1 污染物排放

雾霾形成的主要元凶是PM2.5，即空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物。这些微小颗粒构成雾霾的核心，也是损害人类健康的主要部分。空气较为干燥时（相对湿度小于60%）微小颗粒可悬浮在空气中，当空气湿度较大或遇到有雾的气象条件时便形成了以微小颗粒物为核的水汽凝结体，进而形成影响能见度、严重危害人类健康的雾霾。

复旦大学大学研究表明雾霾中的微小颗粒含有多环芳烃，多环芳烃的来源广泛，主要由煤、石油等化石燃料的燃烧然生，体现为工业生产废气和汽车尾气等。目前已知的多环芳烃有200多种，其中“苯并芘”毒性最大，多环芳烃主要为煤、石油、木材、烟草不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，多数多环芳烃对人体具有致畸性。由此可知，雾霾的主要成因是化石燃料的粗放利用。

2.2 气象条件

微小颗粒是形成雾霾的基础和根本原因，气象条件则是雾霾形成的直接和主要原因。气象对雾霾的影响主要包括：逆温现象、风、降雨（雪）。

通常在低层大气（10km以下）中，随着高度的增加，气温会逐渐降低，平均每升高100m温度就会下降6℃。在这样的前提下，低层大气温度高上层大气温度低形成温度差，进而形成空气的垂直流动，上层重冷空气与下层热空气的对流能够有效的扩散和稀释空气中的悬浮颗粒，降低污染程度。但个别时候会出现相反的情况，即下层空气温度低于上层温度空气温度，这就阻断了空气垂直流行，形成“逆温”，进而影响了空气中悬浮污染物的扩散，将会大大增加雾霾发生的概率，同时下层空气质量会因为不断积累的污染物而进一步恶化。这时就需要其他气象条件的出现来化解“逆温”现象带来污染物不断富集的恶性循环。

持续的光照可以通过地面反射增加地层空气的温度进而化解“逆温”现象，但在光照不足的时候或者冬季，由于底层空气温度过低导致一整天无法升温，加之颗粒物对光线的阻断将很难再短时间内消除“逆温”的影响。世界上很多严重的污染事件都是“逆温”引起的，包括“洛杉矶光化学烟雾事件”、“伦敦烟雾事件”等。

研究表明污染物浓度与风速的平方成反比，足以证明风是有利于污染物扩散改善环境的。然而特定区域内污染物浓度与污染物的排放量是成正比的，风速越大越有利于污染物的扩散，当风速很小（微风）时反而会聚集近地面的污染物，对污染物的扩散不利，造成空气质量下降。

降雨（雪）能够冲刷空气，清除颗粒物质。较大的雨雪对空气的净化效果更佳。

3 雾霾的影响

根据气象行业标准《霾的观测和预报等级》中的规定，霾是指大量极细的干尘粒等均匀的悬浮在空中，使水平能见度小于10km的空气普遍浑浊现象。随着霾现象在我国越来越多的地方出现，持续时间越来越长，使得霾已经成为一种新的气象和环境的灾害性现象。

雾霾可以称之为湿度较高的霾，主要是由水和悬浮在空中的各种有害颗粒组成，粒径小于10μm即可从呼吸道进入人体，粒径小于2.5μm时通过人体呼吸道进入肺部的概率会极大的增加。因此这些颗粒对人地具有很强的攻击性。然而这些微粒来源十分广泛，几乎涵盖了人类生产生活的方方面，所以笼罩在城市上空的雾霾正是由我们人类进行各种经济活动的产物。其毒性同样具有多样性，影响也是具有不确定性。雾霾的影响主要可以概括为几个方面。

雾霾的主要组成成分为PM2.5，其对整体气候的影响很大。PM2.5能影响成云和降雨过程，间接影响着气候变化。大气中雨水的凝结核，除了海水中的盐分，细颗粒物PM2.5也是重要的源。有些条件下，PM2.5太多了，可能“分食”水分，使天空中的云滴都长不大，蓝天白云就变得比以前更少；有些条件下，PM2.5会增加凝结核的数量，使天空中的雨滴增多，极端时可能发生暴雨。

雾霾会降低水平能见度，给人类的活动带来不便；颗粒物中可能含有的硫化物、氮氧化物、苯并芘等都会危害人类健康，对动植物也会产生不利影响。世界卫生组织于2013年10月17日首次认定PM2.5致癌，其下属国际癌症研究机构发布报告，首次指认大气污染对人类致癌，并视其为普遍和主要的环境致癌物。然而，虽然空气污染作为一个整体致癌因素被提出，它对人体的伤害可能是由其所含的几大污染物同时作用的结果。

雾霾的出现将影响人类对气象气候的感知和判断，比如有雾霾出现时看不到阳光明媚的早晨、看不到满天的星星进而无法做出判断准确的天气和气候的变化，同时悬浮颗粒会折射甚至阻断太阳光减小光的透过性。

4 相关应对措施

随着我国经济和城市化的高速发展，大气污染已经由局地性污染向区域性污染转变，这主要是以京津冀、长三角和珠三角洲为代表。面对雾霾导致的空气恶化问题，可以通过民众和国家两个层面应对。

4.1 对于民众来说只能通过被动的方式改善特定封闭空间内的空气质量，在特定空间内减小空气质量恶化对自身的危害，或者改变自身生活习惯。住宅及其他封闭活动场所可以采取的措施主要有：过滤法，即使用空调、加湿器、空气清新器等，优点是明显降低PM2.5的浓度，缺点是滤膜需要清洗或更换；水吸附法，即使用超声雾化器、室内水帘、水池、鱼缸等，能够吸收空气中的亲水性PM2.5，缺点是增加湿度，憎水性PM2.5不能有效去除；利用植物叶片较大的表面积，吸收有害气体和吸附PM2.5，优点是能产生有利气体，缺点是吸收效率低，有些植物会产生有害气体。

生活习惯方面可采取的措施有：雾霾天气少开窗，最好不出门或晨练；外出戴专业防尘口罩；加强营养，有针对性的补充维生素D等；尽量减少吸烟甚至不吸烟等。

4.2 环保部发布的《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》于2011年1月1日开始实施。将雾霾列入公共危害事件，从国家层面提起了高度重视并且制定政策加以应对。该部法律首次对PM2.5的测定进行了规范。

2012年05月24日环保部公布了《空气质量新标准第一阶段监测实施方案》，要求全国74个城市在10月底前完成PM2.5“国控点”监测的试运行。

中国国家环境保护部副部长吴晓青于2012年10月11日表示，已经在新的《环境空气质量标准》颁布后提出了明确的“三步走”实施目标。

4.3 世界各国的应对措施：英国人制定的第一部空气污染法案《清洁空气法》的诞生，是其反思工业革命以来机器大生产对空气的污染及对人类危害的产物。

美国环保署于1997年7月率先提出将PM2.5作为全国环境空气质量标准。为了提高了公众参与度，规定公民可以对标准监控程序进行监督，还可以参与所在州的环保机构举行的公共听证会。

法国着重针对肺病和心脏病患者、幼龄儿童与老年人等敏感人群于2012年4月公布了空气颗粒物污染报告，其中列出了一系列保护公众健康的建议，

日本将城市绿化作为治理污染的重要措施。其最大城市东京规定，新建大楼必须有绿地，必须搞楼顶绿化。于2003年立法要求汽车加装过滤器，并禁止柴油发动机汽车驶入该市。要求所有出租车使用的都是天然气。

意大利米兰市规定工作日7时～19时，污染严重的车辆需要缴纳2～10欧元税才能进入市区。罗马则规定周日只有电动汽车等环保车才能上街行驶。

5 结语

人类的发展中大量燃烧化石燃料，造成的后果就是大量灰尘、氮氧化物、二氧化硫等微小颗粒悬浮于大气之中，极大的降低了空气质量。在特定气象条件下由这些微小颗粒形成雾霾，对人类及其他生物生存产生更大的影响。由此可知，解决空气质量问题不止在于治理雾霾，而是在于改变人类的发展方式；让雾不再是雾霾的组成部分，雨或雪不再是冲洗空气的工具，并且使其恢复原有的气象特质。

[1]李成钢.提升现场监测能力推动环保事业健康发展[J].环境研究与监测.2011(03).

[2]沈建荣,严飞,彭宇.蓝藻监测能力建设研究[J].污染防治技术. 2013(06).

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郑施懋（1984—），男，内蒙古满洲里，本科，助理工程师，研究方向：气象工作。