雾霾现象成因初步探讨

杨准

摘 要：近年来，我国东部地区连续出现大范围的雾霾现象，特别是在冬春时节，其影响可以达到我国国土面积的近1/3，雾霾现象已经成为我国重要的环境公害。探讨雾霾的成因成为寻找其治理途径的基础性工作之一。我国近年来中东部区域霾问题主要是由人为排放的大气气溶胶显著增加所致。当今不论是霾还是雾，其背后都有人类活动的影响，已不是完全的自然现象。

关键词：雾霾 成因 探讨

中图分类号：P426 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0021-01

霾是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10 km的空气普遍混浊现象。当空气中水汽较多时，某些吸水性强的干尘粒会吸水、长大，并最终活化成云雾的凝结核，产生更多、更小的云雾滴，使能见度进一步降低，低于1 km时被定义为雾。

能见度低于10 km时，可能既有霾的影响，也可能有雾滴的影响。霾和雾在一天之中可以变换角色，甚至在同一区域内的不同地方，雾和霾也会有所侧重。一般情况下，老百姓看到的我国区域性能见度低于10 km的空气普遍浑浊现象被称为雾霾天气。

综合分析各地的情况，雾霾的成因大体有以下几个方面。

（1）气候原因。雾霾主要发生在冬春季节，近几年来，由于我国中东部地区冷空气势力较弱；华北平原、长江中下游平原地区风力较小；大气层结稳定；一些地区有降水和地面水汽蒸发的影响，使得近地面空气的相对湿度较大；加上冬春季节容易形成逆温层（即地面附近随着高度上升气温随之上升的现象），空气稳定度较大，空气中的污染物在水平和垂直方向上都不容易向外扩散，使得污染物在大气的浅层积聚，从而导致污染的状况越来越严重。这是自然方面的因素。

（2）地理方面的因素。现在大城市里的高楼越建越多、越建越高，阻挡和摩擦作用使得风流经过城区时明显减弱，促使静风现象显著增加，导致垂直方向出现明显的逆温层现象，使得大气在垂直方向上运动受到限制，不利于污染物的扩散和稀释。

（3）由于大气污染物排放负荷巨大。2011年我国能源消耗总量为34.8亿t标准煤，其中70%是工业部门消耗的，24.3亿t，排放的二氧化碳总量为61.9亿t。其中，冶金、建材、火力发电、石油炼化、化工、重型装备制造等六大行业消耗的能源又占工业总能耗的79%。2010年，我国二氧化硫、氮氧化物排放总量都超过2200万t，位居世界第一，工业烟粉尘排放量为1446.1万t，均远超出环境承载能力。从工业布局考察，我国的重化工业主要集中在华北、东北和西北地区。华北地区高耗能的钢铁工业的比重过高，仅河北省的粗钢生产能力约占全国的1/6，东北华北地区多以钢铁、火电、水泥、建材等高能耗、高污染工业为主，在生产过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区因为取暖的燃煤量大幅增加，导致燃煤产生的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等大气污染物排放量急剧上升。所以工业废气排放是形成雾霾的主要源头。

（4）复合型大气污染日益突出。受大气环流及大气化学的双重作用，城市间大气污染相互影响明显，相邻城市间污染传输影响极为突出。这在京津冀地区表现尤为明显。北京天津地区主要的污染较重的行业已经基本迁出建成区，但是北京周边的河北、山西、内蒙古、山东省和自治区却是重污染行业较为集中地地区，而大气环流很容易把污染物输送到京津地区。

（5）是汽车尾气污染问题更加突出。近年来由于汽车工业的迅猛发展，我国特别是很多大城市的汽车保有量呈爆炸式增长。来自汽车工业协会的数据显示，截至2013年末，我国汽车保有量超1.37亿辆。资料显示，2013年北京、上海、杭州汽车保有量分别为520万辆、212万辆和110万辆。汽车的大量增加在使我们交通出行更加便利的同时，也使得汽车排放的氮氧化物、挥发性有机物、颗粒物大大增加，特别是使用柴油的大客车和大货车是排放污染物的大户，车况车况较差黄标车和大量的报废车、翻新车、改装车更是排放污染的大户中的重点。

以北京为例，科研人员对2009年至2010年不同季节在北京城区采集的特氟龙和石英膜PM2.5样品进行分析，获取了北京四个季节PM2.5的质量浓度、29种元素、9种离子和8个组分有机碳无机碳等资料，探讨了不同季节影响北京PM2.5的主要贡献源。

研究显示，沙尘天气常对春季气溶胶有重要影响，这与北京等北方地区地处距离沙尘暴源区较近有很大关系。而在秋冬季节，来自建设工地的浮尘和街道的再悬浮尘是土壤尘的主要来源。取暖用的燃煤污染源在冬季取暖期（11月至次年3月）贡献最大，生物质燃烧源贡献春、秋季较高，冬、夏季较低。工业污染源贡献在夏秋季节较高。硫酸盐、硝酸盐等组成的二次无机气溶胶在夏季和春季的贡献最高。

研究表明，对于硫酸盐、硝酸盐、铵盐等六类主要组分来说，北京的南部地区是来源可能性最的区域。来自北京南部的气流常携带较高浓度的二次无机气溶胶和含碳气溶胶，西北向的气团则含有较多的土壤尘和含碳气溶胶。北京发生雾霾时，来自南向的气流会使二次无机气溶胶的浓度变得很大。

研究人员表示，如果将燃煤、工业污染和二次无机气溶胶三个来源合并起来，化石燃料燃烧排放成为北京PM2.5污染的主要来源。北京周边的山西河北等省份都是以钢铁、建材、煤化工等大量消耗煤炭的工业结构，生产的大量二氧化硫、颗粒物等污染物会对北京带来跨境传输的污染。北京周边地区雾霾成因在我国北方地区具有一定的代表性。因此研究北京本地空气污染原因，可以得出以下经验：治理污染是一个系统工程，不仅需要改善能源及工业结构，还需要区域和地区联防联控。

分析雾霾的成因还需注意以下几方面。

（1）雾霾的成因存在一定的地区差异。我国北方地区成因主要是钢铁制造、水泥、建材等工业以及冬季取暖与煤炭有关的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物（包括TSP、PM10、PM2.5等）污染物的大量增加，我国南方地区主要是燃烧秸秆等生物质燃料和汽车尾气等产生氮氧化物、颗粒物等污染物。

（2）我国不同地区，主要是南方和北方地区及沿海和内陆地区污染程度有较大差别，同样是雾霾天气，北方及内陆地区与南方地区污染指数差别很大，前者污染指数严重时可达500以上，而南方地区仅仅100多而已，超标并不是很大，这与不同地区工业结构不同带来的污染有直接的关系，同时不同的气候条件（南方湿润，北方干燥）也是其中重要的原因，因此其治理技术和治理难度也有相当大的差别。

参考文献

[1] 成都气象学院.气象学[M].北京：农业出版社，1980.

[2] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003.

[3] 段再明.解析山西雾霾天气的成因[J].太原理工大学学报，2011，42（5）：539-541.