聽老科學家講科普:霧、霾與大氣汙染

近年來,我國,特別是京津冀地區,霧、霾及以PM2.5為主要特徵的大氣汙染事件頻發,成為全社會關注的焦點。霧、霾幾乎成了大氣汙染的代名詞,現在大家簡直是談霧霾色變,甚至有的地方喊出了“消滅霧霾”的口號。事實上,霧與霾均是古今中外歷來有之的天氣現象,並不等於大氣汙染,也並非人力可以消除的。而要解決以霧、霾和PM2.5 超標所帶來的諸多困擾,治理大氣汙染才是根本之道。

听老科学家讲科普:雾、霾与大气污染
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在我國的殷墟甲骨文中,就有霧和霾這兩種自然天氣現象的記錄。《中國三千年氣象記錄總集》(張德二主編,2004 年)把收集的甲骨文卜辭按氣象內容分為十二類,其中“視程障礙類”中所列的就是霾和霧。這就是說,在距今三千年前,人類活動尚處於低級水平時,霧和霾就有了。素有“霧都”之稱的英國倫敦,因1952年5 月的倫敦煙霧(smog)事件及導致死亡人數眾多的結果,給全世界留下了深刻印象。經過60 餘年的治理,煙霧的汙染當然是看不到了,但倫敦的霧並未被“消滅”。

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什麼是霧和霾?

霧(fog)是一種“大量微小水滴浮游空中,常呈乳白色,使水平能見度小於1km 的現象。”霧是接近地面的雲,滿足一定的天氣條件即可形成。霾(haze)也可稱為灰霾或煙霞,在氣象學上指“大量極細微的幹塵粒等均勻地浮游在空中,使水平能見度小於10km 的空氣普遍混濁的現象。”霾使遠處光亮物體微帶黃、紅色,使黑暗物體微帶藍色。霧和霾在能見度範圍、溼度、厚度、邊界、顏色和日變化特徵等方面都有明顯不同。在科學名詞中,並沒有“霧霾”一詞。

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霧的生成和成分

霧是溼的,主要成分為懸浮在近地面空氣中的小水珠。從相態上來說,可以是水霧、冰霧或混合霧,與雲的差別僅在於出現的高度不同。

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霧的形成,與天氣條件有關,可分為冷卻霧(平流霧、上坡霧、輻射霧)和蒸發霧(海霧、湖霧、河霧)兩種。

從霧本身來講,對霧滴中有無汙染物質並無界定。在大氣汙染較嚴重的地區和季節,霧滴中的汙染物質濃度也較大;而在大氣汙染並不嚴重的地區和季節,霧滴中的汙染物質濃度並不大。

霾的生成和成分

霾是乾的,主要成分為懸浮在空氣中的幹氣溶膠顆粒,大多在近地面穩定無風及有逆溫時出現,有重要的空氣質量指示意義。

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形成霾的氣溶膠顆粒可以是源於自然,如塵土、火山灰、漂浮的海鹽、花粉、真菌孢子、細菌、天然林火導致的煙塵等,也可能是來自於人類活動,如化石燃料燃燒、生物質(秸稈、木柴)的燃燒、垃圾焚燒、汽車尾氣及道路揚塵、建築施工揚塵、工業粉塵、廚房煙氣等。當前,霾中的氣溶膠顆粒主要來源於人類活動。人類活動的氣溶膠汙染能使都市霾出現的頻率增加,而對水霧的影響較小。

生什麼是PM(顆粒物)?

PM 是ParticulateMatter(顆粒物)的縮寫,是一個群體概念。總懸浮顆粒物(TSP)指所有粒徑小於100mm 的粒子。 PM10 指所有粒徑小於10mm 的粒子,包括PM2.5 和PM10。大氣中的氣溶膠顆粒物可來源於自然和人類活動,其中後者的影響更大。

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小於PM10 的顆粒物,會對人體呼吸系統造成傷害,尤其是2.5mm以下的顆粒物能深入人體肺泡,傷害更大。

出現霧或大氣能見度差時並不一定使PM2.5 的濃度增大,如江西廬山或南方沿海等地,經常有霧,此時PM2.5 濃度並不高;在PM2.5 濃度相同的情況下,空氣溼度不同,大氣能見度會有很大差別。

大氣汙染,指危害人體健康及周邊環境的物質對大氣層造成的汙染。這些物質可以是氣體、固體或液體懸浮物等。由於自然或人為原因,使大氣中某些成分超過正常含量或排入有毒有害的物質,都會對人類、生物和物體造成危害。當前,影響我國的,主要是由於工業生產和交通運輸所造成的煤煙型汙染。

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空氣質量狀況可用空氣質量指數(簡稱AQI)來定量描述,分為六級,數值越大空氣汙染狀況越嚴重。在我國,參與空氣質量評價的主要汙染物有:細顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、地面臭氧(O3)和一氧化碳(CO)等。北京地區的首要汙染物,在冬春時節是PM2.5,而在夏季則為地面臭氧。

把霧、霾放在一起,通稱為“霧霾天氣”,並將此作為汙染事件的代表,並不妥當。“霧霾”並不是嚴格的科學名詞。

霧、霾及PM2.5 升高,將導致大氣能見度差,影響海、陸、空交通;侵襲呼吸系統,影響人類健康;減少地面紫外線輻射,阻礙植物光合作用;也會對天氣和氣候產生影響。

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由美國國家航空航天局公佈的PM2.5 全球分佈我們發現,從北非,經中東到中國東部,是全球PM2.5 平均濃度的高值區,其中,數值最高,也就是汙染最嚴重的是中國河北、山西和山東等地區。而由世界衛生組織公佈的2012年全球癌症患病情況分佈則可看出,癌症患病高發區,大多在歐洲、美國、澳大利亞等發達地區及國家,在PM2.5 較高的中國和其他發展中國家,癌症發病率和死亡率並不高。這說明癌症發病率和PM2.5 等並無必然聯繫。

當前解決霧、霾和PM2.5 超標帶來的諸多困擾,治理大氣汙染是根本之道。“我們說要向霧、霾等汙染宣戰,可不是說向自然宣戰,而是要向我們自身粗放的生產和生活方式來宣戰。”

倫敦煙霧、洛杉磯光化學煙霧等汙染事件的治理和國內“奧運藍”“APEC 藍”和“閱兵藍”等實踐經驗證明,汙染是可以治理的, 前途是光明的。

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治理大氣汙染,改善空氣狀況,需要政府、企業和公眾形成合力,需要大家共同努力完成這樣一個艱鉅的任務。治理環境汙染人人有責,應該“從我做起,從現在做起,從身邊的小事做起”,改變那些對環境不友好的生活方式,讓天更藍、水更清、地球更乾淨。

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本文摘編自《揭開蘋果皮:聽老科學家講科普》(北京:科學出版社)一書,標題為編者所加。

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《揭開蘋果皮:聽老科學家講科普》

ISBN:9787030557490

定價:39.00元

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