空氣中的污染物都到哪兒去了？

袁越

你有沒有想過，空氣中的污染物最終都跑到哪里去了？一個簡單的答案是向上方擴散，然后在對流層中反復循環，直至被分解。

要想詳細解釋這件事，必須先科普一下大氣分層的概念。我們頭頂上的大氣層是分層的，最底下的一層叫作對流層，厚度大致在8～20公里。位于地表的空氣被土壤反射的太陽光加熱變輕，向上移動，上升途中逐漸變冷，再沉降下來，如此反復循環，變化莫測，我們常說的“天氣”就發生在這層大氣里。

空氣中的人造污染物，比如霧霾的主要成分氣溶膠，就是被這股上升氣流帶到高空的。之后會在對流層中反復循環，通常在幾周的時間里便會被分解掉，或者變成酸雨重新降到地面。

對流層上方的大氣層叫作平流層，這層大氣的溫度下低上高，和對流層正相反，因此對流層中的大氣很難進入到平流層當中。以前科學家們一直認為只有火山爆發的強大力量才能把水蒸氣和火山灰噴到平流層的高度，人類活動產生的氣溶膠類污染物很少能影響到平流層。

1996年，科學家們通過氣象衛星發現在青藏高原的上空出現了一個氣溶膠層，范圍大致在地中海東岸、中國西部和印度南部之間，高度大致在13～18公里，幾乎已經達到了對流層的最高點。不過當時這個氣溶膠層的濃度很低，氣象學家們并沒有太在意。

2009年，美國航空航天局（NASA）的氣象學家讓-保羅·威尼爾在分析氣象衛星發回來的數據時驚訝地發現，這個神秘的氣溶膠層的濃度大大增加了，竟然達到了1996年時的3倍。威尼爾意識到問題嚴重了，因為一旦氣溶膠進入到平流層，就可以隨著平流層特有的強勁側風迅速擴散到整個地球大氣層，并給臭氧層帶來嚴重的破壞。眾所周知，臭氧層是地球的保護膜，陽光中的紫外線如果沒有被臭氧層吸收，而是直接照射到地表的話，將會給地球上的生命帶來毀滅性的打擊。

為了更好地研究這一現象，威尼爾和印度氣象學家合作，通過高空氣球來研究這一神秘現象。2014年，威尼爾在印度的三處地點釋放了高空氣球，之后他又在2015和2016年進行了兩次重復測量，終于得到了可靠的數據。

2016年9月在美國科羅拉多州召開的氣象學大會上，威尼爾向全世界公布了他的測量結果。他發現這層氣溶膠當中90%都是直徑小于0.2微米的液態污染物，其中大部分是硫酸鹽，除此之外就是一些灰塵和碳基污染物，其成分和人類活動（比如汽車尾氣或者火力發電廠）產生的污染物十分相似。

接下來一個很自然的問題就是：產生于地表的污染物究竟是怎樣跑到如此高的地方去的呢？美國馬里蘭大學的氣象學家威廉·劉（William Lau）通過分析氣象模型給出了答案。原來，青藏高原的高海拔使得那塊地方上空的大氣層被加熱，溫度比低海拔地區同樣高度的大氣層溫度還要高，這個溫差在夏季格外突出，導致青藏高原上方在每年夏天都會出現一個高空氣泵，把來自太平洋和印度洋的空氣吸過去，這就是著名的亞洲季風的來源。來自印度和中國平原地區的大氣污染物隨著這股強勁的季風被吹到了青藏高原上空，再被這個高空氣泵吸到了對流層和平流層的交界處。

這股季風當然自古以來就有，但1996年正好是中印兩國經濟開始騰飛的時刻，于是兩國工業化產生的大氣污染物終于被氣象衛星發現了。

這個解釋雖然還有待進一步研究確證，但已經引起了國際氣象學界的廣泛關注。大家知道氣溶膠一旦進入平流層的話就很難被降解了，而是會停留在那里很長的時間，對臭氧層帶來持續性的破壞。

這一現象如果最終被確認的話，這就意味著中印兩國的大氣污染問題不再是地區性的了，而是會變成一個全球性的災難。