淺析霧霾天氣的成因

梁云凱

摘 要：新年伊始，我國中東部各地就陸續出現大范圍和長時間霧霾天氣。隨著空氣質量的惡化，陰霾天氣現象出現增多，危害加重。我國不少地區把陰霾天氣現象并入霧一起作為災害性天氣預警預報。統稱為“霧霾天氣”。其實霧與霾從某種角度來說是有很大差別的。霧霾天氣的形成與產業結構城市規劃不合理等有著直接原因。

關鍵詞：霧霾；氣象； 產業結構

一、霧與霾的界定

霾也叫霧霾（霧霞），指空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子使大氣混濁，視野模糊并導致能見度惡化，如果水平能見度小于10000米時，將這種非水成物組成的氣溶膠系統造成的視程障礙稱為霾（Haze）或灰霾（Dust-haze），香港天文臺稱煙霞（Haze）。 霾與霧的區別在于發生霾時相對濕度不大，而霧中的相對濕度是飽和的（如有大量凝結核存在時，相對濕度不一定達到100%就可能出現飽和）。一般相對濕度小于80%時的大氣混濁視野模糊導致的能見度惡化是霾造成的，相對濕度大于90%時的大氣混濁視野模糊導致的能見度惡化是霧造成的，相對濕度介于80-90%之間時的大氣混濁視野模糊導致的能見度惡化是霾和霧的混合物共同造成的，但其主要成分是霾。霾的厚度比較厚，可達1-3公里左右。霾與霧、云不一樣，與晴空區之間沒有明顯的邊界，霾粒子的分布比較均勻，而且灰霾粒子的尺度比較小，從0.001微米到10微米，平均直徑大約在1-2微米左右，肉眼看不到空中飄浮的顆粒物。由于灰塵、硫酸、硝酸等粒子組成的霾，其散射波長較長的光比較多，因而霾看起來呈黃色或橙灰色。

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系統，是近地面層空氣中水汽凝結（或凝華）的產物。霧的存在會降低空氣透明度，使能見度惡化，如果目標物的水平能見度降低到1000米以內，就將懸浮在近地面空氣中的水汽凝結（或凝華）物的天氣現象稱為霧（Fog）；而將目標物的水平能見度在1000-10000米的這種現象稱為輕霧或靄（Mist）。形成霧時大氣濕度應該是飽和的（如有大量凝結核存在時，相對濕度不一定達到100%就可能出現飽和）。就其物理本質而言，霧與云都是空氣中水汽凝結（或凝華）的產物，所以霧升高離開地面就成為云，而云降低到地面或云移動到高山時就稱其為霧。一般霧的厚度比較小，常見的輻射霧的厚度大約從幾十米到一至兩百米左右。霧和云一樣，與晴空區之間有明顯的邊界，霧滴濃度分布不均勻，而且霧滴的尺度比較大，從幾微米到100微米，平均直徑大約在10-20微米左右，肉眼可以看到空中飄浮的霧滴。由于液態水或冰晶組成的霧散射的光與波長關系不大，因而霧看起來呈乳白色或青白色。

由于陰霾、輕霧、沙塵暴、揚沙、浮塵、煙霧等天氣現象，都是因浮游在空中大量極微細的塵粒或煙粒等影響致使有效水平能見度小于10KM。有時使氣象專業人員都難于區分。必須結合天氣背景、天空狀況、空氣濕度、顏色氣味及衛星監測等因素來綜合分析判斷，才能得出正確結論，而且霧和霾的天氣現象有時可以相互轉換的。隨著空氣質量的惡化，陰霾天氣現象出現增多、加重。不少地區把陰霾天氣現象并入霧一起作為災害性天氣預警預報，稱為“霧霾天氣”。

二、霧霾天氣現象的成因

1.PM10和PM2.5是今年空氣首要污染物

從中國環境監測總站了解到，自從2013年1月1日我國74個城市按空氣質量新標準開展監測并實時發布PM2.5等數據以來，我國第一批74個率先實現空氣質量新標準監測城市中，京津冀區域城市的80個國家網監測點位中半數以上出現空氣質量連續超標現象。

監測總站數據顯示，顆粒物（PM2.5和PM10）為春節期間連續霧霾過程影響空氣質量最顯著的主要污染物，以嚴重影響環境健康和環境能見度的污染物PM2.5為例，上述城市部分點位的小時最大值達到900微克/立方米，超過空氣質量日均值標準（75微克/立方米）的十倍以上，并超過AQI日報嚴重污染等級（500微克/立方米）的約一倍。SO2和NO2等也達到輕度以上污染水平。

2.霧霾與氣象、污染排放等有關

事實上，霧霾天氣持續，空氣質量下降，并不是今年的新現象。這幾年，每到秋冬特別是入冬以后，我國中東部地區不時會遇這樣的情況，其中既有氣象原因，也有污染排放原因。

今年年初在我國中東部地區出現的霧在氣象學上稱為輻射霧，其形成原因主要有三點：一是這些地區近地面空氣相對濕度比較大；二是沒有明顯冷空氣活動，風力較小，大氣層比較穩定；三是天空晴朗少云，有利于夜間的輻射降溫，使得近地面原本濕度比較高的空氣飽和凝結形成霧。

大范圍霧霾天氣主要出現在冷空氣較弱和水汽條件較好的大尺度大氣環流形勢下，近地面低空為靜風或微風。受近地面靜穩天氣控制，空氣在水平和垂直方向流動性均非常小，大氣擴散條件非常差。受其控制，城市無論規模大小，其局地交通、生活、生產所需的能源消耗的污染物排放均在低空不斷積累。與此同時，由于霧霾天氣的濕度較高，水汽較大，霧滴提供了吸附和反應場所加速反應性氣態污染物向液態顆粒物成分的轉化，同時顆粒物也容易作為凝結核加速霧霾的生成，兩者相互作用，迅速形成污染。

3.產業結構城市規劃不合理是根本原因

大氣污染涉及到工業結構、能源結構、城市規劃等方方面面，針對“重污染”天氣而采取的臨時性應急措施對于解決霧霾天氣無濟于事。近十年來，以煤炭為主的能源結構都未得到明顯改善。燃煤、機動車、工業、揚塵，這些污染源排放量大，是造成今年空氣嚴重污染的根本原因。把二氧化硫的年排放量控制在1200萬噸以內，才能滿足適合戶外活動的“三級天”要求；但“十一五”末期較“十五”末期減排二氧化硫超過10%之后，每年二氧化硫的排放量仍然達到2200多萬噸，仍然遠遠超過1200萬噸，“和二氧化硫一樣，其他污染物超過環境承載能力的排放水平，短期內仍不能滿足群眾的舒適度和健康

需求。

亞洲開發銀行等發布的報告則表示，上述所有污染物來自工業點源排放和機動車尾氣排放。一方面，大部分二氧化硫排放均來自火電廠以及非金屬礦物生產、煉鋼、化工制造和有色金屬冶煉企業。這些行業占二氧化硫總排放的85%以上，大大高于它們對工業總產值的貢獻率。另一方面，由于包括PM2.5等多種污染物，機動車尾氣會導致嚴重的空氣污染。而過去幾年，民用機動車（即非軍用車、公務車和私家車）的數量每年以15%的速度增長，私家車年增長率更是達到20%。具體到PM2.5，大型城市PM2.5嚴重超標與以下因素相關：一是最遠達到幾百公里之外的植被遭到破壞，裸露的表土大量增加，沙塵遠距離運輸到城市；二是城鄉結合部繼中心城區之后大興土木，以北京為例，五六環外塵土飛揚；三是工業生產和日常生活的污染物排放，包括燃煤鍋爐、機動車尾氣、炒菜油煙、加油站和家居裝修的揮發物等等；四是周邊城市重化工業污染物排放，如周邊城市對北京PM 2.5排放的貢獻度接近四分之一。

參考文獻

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作者簡介

云凱（1983-），男，黑龍江哈爾濱人，碩士，從事環境保護研究。