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致命的阴霾

2012-11-08杨先碧

科学24小时 2012年5期
关键词:阴霾颗粒物空气质量

□ 杨先碧

致命的阴霾

□ 杨先碧

近来我们都熟知了一个曾经冷僻的专业词汇:PM2.5。其实, 它在中文中可以找到对应的词汇: 阴霾, 包括灰霾和雾霾。 阴霾会危害人体健康。1952 年12 月伦敦出现过可怕的雾霾, 造成多达12000 人丧生……

PM2.5导致阴霾

任何地方的空气中都有浮尘。它们在英文中被称为ParticulateMatter,简称PM,意思是颗粒物。空气中所有的颗粒物在英文中被称为TotalSuspendedParticle,简称TSP,意思是总的悬浮颗粒,其中包括直径大于10微米的颗粒物、直径小于10微米的PM10和直径小于2.5微米的PM2.5。研究表明,导致阴霾的主要颗粒物是PM2.5。

单个PM2.5的直径只有2.5微米,大约只有头发丝直径的二十分之一,乃至我们肉眼看不到它。既然看不到,为何PM2.5会影响大气的通透度呢?

这是因为PM2.5是以气溶胶的形式存在于大气之中,它可以充当大气物理学中所说的“凝结核”吸附周围的气体、水汽和有机物。当PM2.5吸附气体、固体和少量水汽时,就形成令天空灰蒙蒙的灰霾;当它们吸附大量水汽时,便形成白茫茫一片的雾霾。这就如同单个水分子是不可见的,但是若干水分子形成云团或水流时,我们就能看见了。

城市缘何更易灰蒙蒙

环境监测显示,2009年全国113个环保重点城市中三分之一空气质量不达标。2010年10月,美国航空航天局公布的2001-2006年PM2.5监测结果显示,中国华北、华东地区是PM2.5污染的重灾区,年均浓度都在60~80微克/立方米。为什么城市的天空比乡野更容易形成阴霾呢?

其实,形成阴霾的气候条件和原因很复杂,主要是由如下四个因素共同作用的结果。

第一个因素是空气流通(也就是通风)减弱。近年来随着城市建设的迅速发展,大楼越建越高,增大了地面摩擦系数,使城市的空气流通减弱,PM2.5等颗粒污染物不能有效向城区外围扩展稀释。

第二个因素是城市中出现了逆温现象。由于城市上空二氧化碳等温室气体的浓度增加,导致城市上空出现了高空比低空气温更高的逆温现象。这种现象在冬季尤为明显。浮尘是从高温区域向低温区域流动的,而逆温现象导致城市污染物聚集在低空,不能向高空扩散。这也是冬季阴霾天更多的原因之一。当然,冬季更容易形成阴霾天的主要原因还是因为气温低,水汽容易在PM2.5表面凝结。

第三个因素是包括PM2.5在内的悬浮颗粒物总量不断增加。近年来随着工业的发展、机动车辆的增多,污染物排放和城市悬浮物大量增加,直接导致能见度降低,使得整个城市看起来灰蒙蒙一片。

第四个因素是城市中的植被少了。植物对大气污染有净化和调节作用,植物叶片可以大量吸附浮尘。而城市是钢筋混凝土的“森林”,绿地,尤其是树林的占有率很低。为了减少阴霾,我们必须提高城市绿化率,增加其自然调节能力。

阴霾严重危害人体健康

从1952年12月5日开始,连续数日,英国伦敦的市民几乎感觉不到空气的流动,也就是没有风。此时,冬天供暖燃料排出的烟气全都蓄积在城市的低空中。两天后,严重的雾霾出现了,能见度下降到5米以下。大雾引起了呼吸道疾病的爆发,在短短4天内就死亡了4000多人。此后两个月内,又有近8000人死于呼吸系统疾病。这就是震惊世界的“雾都劫难”,也是有史以来最严重的一次阴霾灾害,至少有12000人在这次灾难中丧生。

伦敦的阴霾灾害引发了世界各国对空气污染的高度重视,相关研究论文不断涌现。我国也十分重视对空气质量的监测和控制,并对TSP和PM10进行监测。既然PM10包含PM2.5,为何我们现在特别关注PM2.5呢?这是因为直径越小的颗粒物,对人体的危害也就越大。一般来说,直径大于10微米的颗粒物通常不会进入人体的肺部,我们的呼吸器官可以对它们进行有效的过滤和阻拦。大于2.5微米的PM10,只能进入肺部的气管和支气管,而PM2.5则会直接进入肺部担任气体交换的肺泡,并存留在肺的深处,从而可能引发肺炎、肺癌等肺部疾病。

加拿大和美国科学家对50万人追踪了长达16年后发现,长期暴露于PM2.5之下会增加肺癌的发病率,PM2.5的浓度每增加10微克/立方米,肺癌死亡率就增加8%。研究人员推测,PM2.5作为载体将有毒物带入呼吸道,直接或间接地引起支气管黏膜和肺上皮细胞突变而产生癌细胞。另外,PM2.5容易引起不良的免疫反应,增加人群对肺癌的易感性。

PM2.5实在太细小了,它们不但会堆积在肺泡内,甚至可能穿过肺泡上的血管进入血液。由于PM2.5中还含有重金属、无机盐、芳香族化合物等多种有毒污染物,它们可通过血液循环系统进入到人体各处的组织和器官,给人们带来全方位的健康伤害。PM2.5对幼儿的伤害很大,会影响幼儿的身体和智力发育。可怕的是,这些影响一般不会在几个月甚至几年内被明显察觉到,也许有些长期受到空气污染的人一辈子都不会觉察其影响。

阴霾影响交通和供电安全

阴霾对交通的影响显而易见。在1952年冬季英国伦敦的阴霾灾害中,伦敦的交通几乎陷于瘫痪,警察不得不点燃火把,在大雾中指挥交通。在阴霾,尤其是雾霾严重时,能见度最低小于10米,就是人的正常行走都会受到影响。雾霾发生时,飞机难以正常起降,高速公路如果不及时封闭可能发生“连环撞”的悲惨车祸,水上运输也受到影响。翻阅新闻,冬季里几乎每天都有因为阴霾天能见度低而发生的车祸事故。上海历史上也曾因雾霾出现过几次重大的交通事故。比如,1987年12月10日早晨,上海出现大雾,轮渡停航。待轮渡恢复航运后,人们急于上船发生了踩踏事件,导致16人死亡、70人受伤。

雾霾还会影响供电安全,这是因为雾霾会导致污闪现象。雾霾中的PM2.5包含不少可溶于水且可导电的盐类化合物,它们附着在输电线路的绝缘层表面上时会形成一层导电膜,在强电场作用下出现强烈放电现象,这也是冬季电力系统电能损耗高的重要原因。污闪还会导致高压输电线路短路,从而引发变压站跳闸而导致大面积停电,严重危害人们的用电安全。1990年2月10-21日,华北平原北部、山东半岛和辽东半岛一带出现严重雾霾,华北电网发生大面积“污闪”灾害,京津唐电网掉闸147次,北京200家工业大户限电停产2天,628列火车未能正常运行。

有效监控和治理阴霾

1952年12月,英国政府自伦敦的阴霾灾害发生后便展开调查和研究,1956年推行了《空气洁净法案》。依据这部法案,伦敦部分地区禁止使用产生浓烟的燃料,所有家庭必须把传统的取暖炉灶更换成环保炉灶,伦敦的火力发电厂搬迁到远离市区的地方。

自20世纪80年代以来,英国政府又采取了一系列措施,加强对PM2.5在内的空气污染物的监测,搬迁了一些严重污染空气的工厂,居民生活和交通采用了更加洁净的燃料,如今的伦敦已经成为一座洁净的城市。

1971年美国首次发布了《国家环境空气质量标准》,其中颗粒物标准监控的是TSP。1987年美国废除TSP空气质量标准,制定实施PM10空气质量标准。1997年美国环保局制定发布PM2.5空气质量标准,但是由于许多组织发出反对声音,认为实施成本过高,因此并未得到顺利实施。直到2006年美国环保局才完全实施PM2.5每天35微克/立方米的最高限值。除英国和美国已经有成熟的PM2.5监控体系外,日本、德国、欧盟、印度、澳大利亚等国已经陆续把PM2.5纳入空气质量标准并进行强制性限制。

2005年世界卫生组织制定的最新版空气质量准则中,对PM10和PM2.5的达标值规定如下:PM2.5的年均浓度为10微克/立方米,日均浓度为25微克/立方米;PM10的年均浓度为20微克/立方米,日均浓度为50微克/立方米。

中国目前使用的空气质量标准还是1996年实施的《环境空气质量标准》,其中仅将TSP和PM10列入“强制性”监测项目并予以公开。其实,早在20世纪90年代,中国就已有部分城市对PM2.5进行“研究性监测”。今年人大十一届五次会议召开之际,中国修订了《环境空气质量标准》,增加了PM2.5检测指标。研究表明,在不包括PM2.5的空气污染指数下,中国70%以上的城市空气质量可以达标;如果将PM2.5纳入修订中的新国标,城市空气质量的合格率可能会降到20%。显然,不将PM2.5纳入的空气质量达标,是脱离公众主观感受的。

如果我们能完善空气质量法规,并建立一支严格的空气治污执法队伍,有效监测导致阴霾的PM2.5,相信阴霾终将会从我国城市居民的头顶散去,蓝天白云和洁净的空气不再只是梦想。

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