霧霾現(xiàn)象成因初步探討

楊準

摘 要：近年來，我國東部地區(qū)連續(xù)出現(xiàn)大范圍的霧霾現(xiàn)象，特別是在冬春時節(jié)，其影響可以達到我國國土面積的近1/3，霧霾現(xiàn)象已經(jīng)成為我國重要的環(huán)境公害。探討霧霾的成因成為尋找其治理途徑的基礎(chǔ)性工作之一。我國近年來中東部區(qū)域霾問題主要是由人為排放的大氣氣溶膠顯著增加所致。當今不論是霾還是霧，其背后都有人類活動的影響，已不是完全的自然現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：霧霾 成因 探討

中圖分類號：P426 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（a）-0021-01

霾是大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10 km的空氣普遍混濁現(xiàn)象。當空氣中水汽較多時，某些吸水性強的干塵粒會吸水、長大，并最終活化成云霧的凝結(jié)核，產(chǎn)生更多、更小的云霧滴，使能見度進一步降低，低于1 km時被定義為霧。

能見度低于10 km時，可能既有霾的影響，也可能有霧滴的影響。霾和霧在一天之中可以變換角色，甚至在同一區(qū)域內(nèi)的不同地方，霧和霾也會有所側(cè)重。一般情況下，老百姓看到的我國區(qū)域性能見度低于10 km的空氣普遍渾濁現(xiàn)象被稱為霧霾天氣。

綜合分析各地的情況，霧霾的成因大體有以下幾個方面。

（1）氣候原因。霧霾主要發(fā)生在冬春季節(jié)，近幾年來，由于我國中東部地區(qū)冷空氣勢力較弱；華北平原、長江中下游平原地區(qū)風力較小；大氣層結(jié)穩(wěn)定；一些地區(qū)有降水和地面水汽蒸發(fā)的影響，使得近地面空氣的相對濕度較大；加上冬春季節(jié)容易形成逆溫層（即地面附近隨著高度上升氣溫隨之上升的現(xiàn)象），空氣穩(wěn)定度較大，空氣中的污染物在水平和垂直方向上都不容易向外擴散，使得污染物在大氣的淺層積聚，從而導致污染的狀況越來越嚴重。這是自然方面的因素。

（2）地理方面的因素。現(xiàn)在大城市里的高樓越建越多、越建越高，阻擋和摩擦作用使得風流經(jīng)過城區(qū)時明顯減弱，促使靜風現(xiàn)象顯著增加，導致垂直方向出現(xiàn)明顯的逆溫層現(xiàn)象，使得大氣在垂直方向上運動受到限制，不利于污染物的擴散和稀釋。

（3）由于大氣污染物排放負荷巨大。2011年我國能源消耗總量為34.8億t標準煤，其中70%是工業(yè)部門消耗的，24.3億t，排放的二氧化碳總量為61.9億t。其中，冶金、建材、火力發(fā)電、石油煉化、化工、重型裝備制造等六大行業(yè)消耗的能源又占工業(yè)總能耗的79%。2010年，我國二氧化硫、氮氧化物排放總量都超過2200萬t，位居世界第一，工業(yè)煙粉塵排放量為1446.1萬t，均遠超出環(huán)境承載能力。從工業(yè)布局考察，我國的重化工業(yè)主要集中在華北、東北和西北地區(qū)。華北地區(qū)高耗能的鋼鐵工業(yè)的比重過高，僅河北省的粗鋼生產(chǎn)能力約占全國的1/6，東北華北地區(qū)多以鋼鐵、火電、水泥、建材等高能耗、高污染工業(yè)為主，在生產(chǎn)過程中大量消耗煤炭石油等化石燃料，并且冬季取暖期北方大部分地區(qū)因為取暖的燃煤量大幅增加，導致燃煤產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等大氣污染物排放量急劇上升。所以工業(yè)廢氣排放是形成霧霾的主要源頭。

（4）復合型大氣污染日益突出。受大氣環(huán)流及大氣化學的雙重作用，城市間大氣污染相互影響明顯，相鄰城市間污染傳輸影響極為突出。這在京津冀地區(qū)表現(xiàn)尤為明顯。北京天津地區(qū)主要的污染較重的行業(yè)已經(jīng)基本遷出建成區(qū)，但是北京周邊的河北、山西、內(nèi)蒙古、山東省和自治區(qū)卻是重污染行業(yè)較為集中地地區(qū)，而大氣環(huán)流很容易把污染物輸送到京津地區(qū)。

（5）是汽車尾氣污染問題更加突出。近年來由于汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，我國特別是很多大城市的汽車保有量呈爆炸式增長。來自汽車工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，截至2013年末，我國汽車保有量超1.37億輛。資料顯示，2013年北京、上海、杭州汽車保有量分別為520萬輛、212萬輛和110萬輛。汽車的大量增加在使我們交通出行更加便利的同時，也使得汽車排放的氮氧化物、揮發(fā)性有機物、顆粒物大大增加，特別是使用柴油的大客車和大貨車是排放污染物的大戶，車況車況較差黃標車和大量的報廢車、翻新車、改裝車更是排放污染的大戶中的重點。

以北京為例，科研人員對2009年至2010年不同季節(jié)在北京城區(qū)采集的特氟龍和石英膜PM2.5樣品進行分析，獲取了北京四個季節(jié)PM2.5的質(zhì)量濃度、29種元素、9種離子和8個組分有機碳無機碳等資料，探討了不同季節(jié)影響北京PM2.5的主要貢獻源。

研究顯示，沙塵天氣常對春季氣溶膠有重要影響，這與北京等北方地區(qū)地處距離沙塵暴源區(qū)較近有很大關(guān)系。而在秋冬季節(jié)，來自建設(shè)工地的浮塵和街道的再懸浮塵是土壤塵的主要來源。取暖用的燃煤污染源在冬季取暖期（11月至次年3月）貢獻最大，生物質(zhì)燃燒源貢獻春、秋季較高，冬、夏季較低。工業(yè)污染源貢獻在夏秋季節(jié)較高。硫酸鹽、硝酸鹽等組成的二次無機氣溶膠在夏季和春季的貢獻最高。

研究表明，對于硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等六類主要組分來說，北京的南部地區(qū)是來源可能性最的區(qū)域。來自北京南部的氣流常攜帶較高濃度的二次無機氣溶膠和含碳氣溶膠，西北向的氣團則含有較多的土壤塵和含碳氣溶膠。北京發(fā)生霧霾時，來自南向的氣流會使二次無機氣溶膠的濃度變得很大。

研究人員表示，如果將燃煤、工業(yè)污染和二次無機氣溶膠三個來源合并起來，化石燃料燃燒排放成為北京PM2.5污染的主要來源。北京周邊的山西河北等省份都是以鋼鐵、建材、煤化工等大量消耗煤炭的工業(yè)結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)的大量二氧化硫、顆粒物等污染物會對北京帶來跨境傳輸?shù)奈廴尽１本┲苓叺貐^(qū)霧霾成因在我國北方地區(qū)具有一定的代表性。因此研究北京本地空氣污染原因，可以得出以下經(jīng)驗：治理污染是一個系統(tǒng)工程，不僅需要改善能源及工業(yè)結(jié)構(gòu)，還需要區(qū)域和地區(qū)聯(lián)防聯(lián)控。

分析霧霾的成因還需注意以下幾方面。

（1）霧霾的成因存在一定的地區(qū)差異。我國北方地區(qū)成因主要是鋼鐵制造、水泥、建材等工業(yè)以及冬季取暖與煤炭有關(guān)的二氧化硫、氮氧化物、顆粒物（包括TSP、PM10、PM2.5等）污染物的大量增加，我國南方地區(qū)主要是燃燒秸稈等生物質(zhì)燃料和汽車尾氣等產(chǎn)生氮氧化物、顆粒物等污染物。

（2）我國不同地區(qū)，主要是南方和北方地區(qū)及沿海和內(nèi)陸地區(qū)污染程度有較大差別，同樣是霧霾天氣，北方及內(nèi)陸地區(qū)與南方地區(qū)污染指數(shù)差別很大，前者污染指數(shù)嚴重時可達500以上，而南方地區(qū)僅僅100多而已，超標并不是很大，這與不同地區(qū)工業(yè)結(jié)構(gòu)不同帶來的污染有直接的關(guān)系，同時不同的氣候條件（南方濕潤，北方干燥）也是其中重要的原因，因此其治理技術(shù)和治理難度也有相當大的差別。

參考文獻

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