当生活遇上雾霾天

栾兆琳

“APEC蓝”曾给了我们无限的希望。2015年，雾霾情况是会有所好转还是会愈演愈烈？怎样科学地认识雾霾？如何在雾霾中更好地保护自己和家人？

新年尹始，本刊特别献上清华大学医学院田埂教授的精辟见解，看专家如何从科学的高度谈雾霾季的生存之道。

高度500以上，污染浓度开始下降

大众健康：倒退二三十年，上世纪八九十年代，好像还没有“雾霾”这个词汇，只知道雾，还知道伦敦是有名的“雾都”。现在知道，原来那是污染。

田埂：“雾都”伦敦当年不仅是雾，已经是我们现在所说的雾霾了。雾霾真正被人们所认识，正是从1952年伦敦雾霾事件和二十世纪40年代初期发生在美国洛杉矶的光化学污染开始。作为工业时代的的城市之伤，雾霾似乎伴随着人类工业化的脚步进入了我们的生活。

大众健康：我们提到雾霾的时候，总是还会提到PM2.5。两者之间是怎样一个关系？

田埂：气象学上定义的雾（Fog）是近地面空气中的水汽凝结成的微小水滴或冰晶，这些水滴或冰晶大量悬浮在空气中，导致水平能见度低于1公里。

霾（Haze）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公里的空气普遍混浊现象。

雾霾，顾名思义，就是雾和霾的混合物。通俗的讲：云是飘在天上的雾，雾是落在地上的云，霾也就是漂浮在空气中的细颗粒物。

PM2.5的完整拼写为Particulate Matter2.5，称为细颗粒物，是指空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。还有一个PM10的概念，是指空气动力学当量直径≤10微米的颗粒物称为可吸入肺颗粒物。

为什么我们现在要防治雾霾呢？就是因为雾霾中含有这个PM2.5。虽然它只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质，在大气中的停留时间长、传输距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

大众健康：雾霾的污染是不是跟高度有关系？

田埂：雾霾污染带正常在0～500米高度内变化不大，而从500米到1600米直线下降，所以平均厚度可以为1000米。

大众健康：怪不得在雾霾天在北京周边的山上会觉得空气质量也没有那么差，应该就是这个道理了。那一般雾霾一天造成的污染量有多大？

田埂：以北京为例，在雾霾天一天积累的细颗粒物，就是PM2.5，大约总量在3360～6720吨左右。

机动车排放确是雾霾形成重要因素之一

大众健康：APEC会议期间，北京及周边施行了单双号限行，出现了令人无比怀念的APEC蓝。雾霾天气的污染源头主要汽车尾气排放吗？

田埂：这个问题很好，我们从源头开始说。毫无疑问，化石燃料燃烧是我国PM2.5的重要来源，根据北京和上海两座城市环保局公布的统计数字，PM2.5成分中，40%～75%的重金属来自化石燃料燃烧，超过50%的黑碳来自化石燃料燃烧，城市的一次排放中主要来源是燃煤、机动车等化石燃料燃烧。

大众健康：燃料燃烧是怎么产生雾霾的呢？

田埂：要了解雾霾形成的过程，必须了解一个计算公式：

我给大家解释一下这个公式的意义。从公式中我们可以看出，污染的浓度与以下几个因素相关：散发源散发出的污染物浓度，也就是气象污染物排放的量;散发的气象条件;化学成分以及沉降。进一步解释一下：

当污染物从源头释放到空气中后，如果气象条件适合污染物在城市中较长时间的存在，而且在光和水等气象条件的作用下，细小的化学组分可能发生反应，形成颗粒物悬浮，这个过程叫做“成核作用”。通过成核作用，化学成分相互作用形成了新的颗粒物，从而造成二次污染。最后就是细小的颗粒物彼此碰撞反应，从而形成更大的颗粒，最后沉降下来落在地表。

大众健康：气象条件比较容易理解。比如北京一有风，雾霾就消散了。

田埂：是的。接下来回答你刚才的提问。2011年北京市环保局发布数据表明，在北京的颗粒物污染中，机动车排放的贡献为22%，燃煤排放17%，工业扬尘16%，工业设施16%，农业养殖和秸秆焚烧4.5%，周围输入（河北、天津）24.5%。而上海市环保局2012年发布数据表明的数字，机动车排放25%，工业扬尘10%，工业设施15%，干洗、餐饮民用涂料5%，农业养殖和秸秆焚烧5%，周边影响20%。两座城市大同小异。从这个统计上看，机动车的排放确实占了很大的比重。

另外，2012年北京煤炭总使用量2000多万吨，其中四个大电厂用煤920万吨，工业加供热700多万吨，散煤400多万吨。大型电厂用煤都经过了脱硫等处理，相对来讲对空气污染的排放较少，工业加供热方面，国家采取了多项控制措施，排放也得到了很好的控制，但是散煤使用则很难得到有效控制，污染贡献很大。

根据北京市环保局机动车排放管理处提供的数字，目前北京市535万辆机动车每年消耗燃油700多万吨，其中汽油400多万吨、车用柴油200多万吨;年排放污染物总量约90万吨，含碳氢化合物7.7万吨，氮氧化物8万多吨。而洛杉矶在发生光化学污染的数年间，其汽车保有量不过200万辆。

雾霾中富含有毒化学成分和有害微生物

大众健康：雾霾天气走在路上，如果不注意防护，我的鼻腔里总是不舒服，还有一种刺激的感觉，有点类似游泳呛水的感觉。我经常向，这个雾霾中到底含有哪些化学成分啊。

田埂：化石燃料燃烧后最终的排放到空气中的污染物包括：NOx（氮氧化合物）、SO2（二氧化硫）、VOC（是指那些沸点等于或低于250℃的化学物质，易挥发）、CO、BC（Black Carbon黑炭）、OC（Organic Carbon有机碳）、NH3、CO2以及PM2.5等，形成了雾霾的初次排放。

初次排放的这些污染物，在成核作用以及水和光的作用下，产生二次污染物，学术上叫做“新粒子”。新粒子的成分就比较复杂了，因为排放物本身成本就比较复杂，而二次反应的过程，是粒子在空气中随机碰撞作用的结果，这一过程产生大量细小粒子，空气动力学粒径在0.1～1微米之间的颗粒，这些颗粒在数量上和危害上都很大，而且非常难以防控。

大众健康：除了这些化学成分，是否还为病毒、细菌提供了有利的传播条件呢？

田埂：2014年初，清华大学的研究者对2013年历史雾霾峰值期间收集的PM10和PM2.5样本进行了宏基因组研究，发现了雾霾中的1300种微生物，发现空气中的微生物大部分都来自土壤，最丰富的门类是放线菌、变形杆菌、绿弯菌、厚壁菌、拟杆菌和广古菌。其中有3种可引起疾病的微生物，包括肺炎链球菌、烟曲霉和人腺病毒C。肺炎链球菌最常见于社会获得性肺炎（CAP），在将近50%的社会获得性肺炎中可分离出肺炎链球菌。而烟曲霉，以孢子的形式存在，被认为是一种主要的引起过敏的真菌，是免疫缺陷的人群气道或肺的条件致病菌。这两种病原微生物在重度污染天都有增加。

雾霾不仅会诱发“北京咳”

大众健康：如此复杂的成分，对人体健康会造成哪些危害？国内外有没有统计或者研究数据？

田埂：无疑问，长期暴露于PM2.5污染可能会带来一系列健康影响，比如呼吸系统和心脑血管疾病等。《2010年全球疾病负担评估》报告表明室外颗粒物污染2010年在我国导致了120万人过早死亡以及2500万健康生命年的损失。2013年国际癌症研究机构已经把颗粒物和大气污染列为致癌物。在全球致死的数字中，空气污染相关的疾病排在第8位。

人们也形象地把雾霾引起的呼吸道刺激症状称为“北京咳嗽”。在雾霾天与雾霾相关的呼吸系统疾病门诊病例显著增加。

大众健康：除了“北京咳”，还会引起哪些具体的疾病呢？

田埂：还有一些权威杂志也关注到雾霾对健康的影响。如《柳叶刀》曾刊登过我国科学家终南山先生的文章，指出在我国因吸烟和固体燃料燃烧导致的可吸入颗粒物污染，将在2003～2033年间导致6千5百万人死于慢性肺病，1千8百万人死于肺癌。权威杂志《新英格兰医学杂志》也曾发表过美国的数字，PM2.5的浓度减少10 μg/m3，预期寿命增长约0.61±0.20年。2010年美国环保部发表的《颗粒物的综合科学研究》中将颗粒物浓度与多种疾病关联，其中包括：呼吸道刺激，咳嗽，呼吸困难，降低肺功能，加重哮喘，慢性支气管炎，不规则的心跳，非致命性心脏发作，某些癌症等。

大众健康：这些诱发疾病是否与雾霾中的化学成分存在对应关系呢？

田埂：虽然有多种研究表明空气污染与疾病的发生相关，但是正如荷兰乌德勒支大学的B.Brunekreef教授所言：到目前为止，我们一直无法找到一个或几个确定的组分是细颗粒物污染中对健康造成主要影响的，同时，也没有充足的证据证明某种具体的成分的浓度对健康是无害的。

一天中什么时候雾霾最严重？

大众健康：雾霾当日污染指数是有变化的，一天中什么时候雾霾最严重呢？

田埂：从分析数据可以看出，污染物在清晨也就是7点到8点间开始迅速增加，到10点开始进入线性增加期，而到傍晚时分开始下降，并于晚间回归较低的值。

大众健康：为什么会出现这样的变化呢？

田埂：这一现象与我们前文提到的公式有很大关系，因为白天在水气和阳光的作用下，一次排放的污染物发生二次反应，从而快速积累，而人的活动也在白天达到高峰，排放物的增加和积累，促使污染在下午达到高峰。而晚间，由于光照的减少，二次反应降低，排放也因为人们的活动减少而降低，从而使得空气污染得到缓解。但是北京的雾霾曲线则与普通的空气污染曲线不同，空气污染往往在晚间达到峰值，而白天则处于不断积累的过程中。这也表明北京的空气污染有其特殊性，需要更详细的机制分析，才能最终解答来源的问题。

大众健康：一般刮风和雨雪会改善雾霾的天气情况。

田埂：是的。大气颗粒物的浓度除了受到排放和大气化学反应过程的影响外，还受到大气输运过程和污染物沉降过程的影响。大气输运过程比较剧烈时，有助于污染物的迁移，即使在排放量不变的条件下，也会改变污染物的浓度，同时大气输运也会影响大气化学反应过程。以北京为例，通常风速较高时，PM2.5浓度较低，大气输运过程带来了新鲜的空气，帮助稀释了大气颗粒物的浓度。但同时也把污染转移到了其他地方，从大尺度范围来看，输运过程并没有减少污染物的总量，只是把他们进行了空间上的转移。降雨和降雪可携带大量的颗粒物，帮助降低大气颗粒物的浓度，通常雨雪过后空气质量都比较好。

雾霾对室内空气影响也很大

大众健康：当室外发生雾霾时，人们大都会有一个很自然的想法：减少户外活动，躲到室内去。似乎一旦我们躲到室内，室外的雾霾就对我们毫无影响。事实果真如此吗？

田埂：其实不然！我们知道，我们所处的建筑，其室内无时无刻不在和室外交换空气，这是人类处于室内维持生存呼吸所必需的氧气补充的来源。即使在门窗紧闭的情况下，我们的建筑内部也有室外的空气通过门窗缝隙渗透进入——只是进入的速率比较缓慢而已，在这个过程中，室外的雾霾，更精确一点说就是各种不同尺寸的颗粒物会随着渗透进入室内的空气而进入室内环境。而人们开窗进行自然通风、或者建筑的机械通风系统，则可能带入更多的室外颗粒物。

大众健康：一般室内空气的污染程度能达到什么样的水平呢？

田埂：已有研究表明，即使在门窗紧闭且室内没有发生源的时候，室内PM2.5的浓度也可达到室外PM2.5浓度的1/3到2/3，具体数值取决于建筑的密闭程度以及室外的气象条件，如风速、温度等。这意味着，当室外发生严重的雾霾时，室内的PM2.5浓度也较高。比如某日北京室外实测PM2.5浓度为300微克每立方米，在门窗紧闭情况下的室内PM2.5浓度依然可达100微克每立方米以上，仍然远超世界卫生组织和国内的PM2.5浓度日平均标准和年平均标准。

而正由于不同地区、不同季节的建筑是否采用集中采暖、是否安装空调，以及人们在使用建筑时的习惯，如开关门窗的时间比例、室内外活动的时间比例的不同，导致了室外颗粒物对室内环境影响的不同，从而其引起的健康效应就有明显的差异。

怎么选择室内空气净化装置？

大众健康：很多家庭安全的空气净化器对室内空气确实可以起到积极的改善作用吗？

田埂：是可以的。除了空气净化装置，还可以安装新风净化系统。这种方法在西方、尤其是北欧国家比较常用的方式。

新风净化系统是通过风机和管道，向室内引入过滤净化后的新风，同时维持建筑门窗关闭。由于这种方法似乎同时解决了抵御室外雾霾、且向室内补充新风的需求，从而为很多人所接受。但需要注意的是，这种方式首先会由于带来室外额外的冷（冬季）或者热（夏季），从而增加维持室内适宜温度需要消耗的能量。尽管很多新风系统都带有高效的热回收模块，但是这种关闭门窗连续运行的模式消耗的能量依然是很大的;并且，对于雾霾严重的地区，新风净化系统污染很严重，需要频繁清洁维护。

大众健康：由此带来的维护过程中的实际操作困难和人力物力成本不容忽视，这对于广大家庭而言是很重要的。

田埂：是的，那相对应的，一个相对简单易行的方式，也就是你刚才提到的，在室内布置净化器并配以恰当的开关窗模式，同样能达到控制室内PM2.5浓度的目的。

我们知道，人们使用建筑过程当中，会由于生理、心理的需求开关窗户，因此，让用户自主的开关窗户，实现其换气功能，并且辅助以空气净化器，最终的人员PM2.5暴露量与用集中新风净化系统是相当甚至更少的。

大众健康：能给我们读者在选择室内空气净化器上提供一些经验吗？

田埂：目前很多人追求价格昂贵的净化器，觉得这样“心里才踏实”。其实不然。

首先，对于去除PM2.5而言，净化器并不需要花哨、复杂的功能。只需要一台维持空气流动的风机（目的在于维持洁净空气更新污染空气的循环），并配以一定效率的过滤材料就行。对于目前用质量浓度衡量的PM2.5标准，要达到有效降低PM2.5质量浓度是比较容易实的。

因此，在选择空气净化器时，只需要选择维护简单且具备一定的过滤效率的净化器即可。

目前市面上常见的净化设备，就其原理主要分过滤（通过滤材拦截颗粒）和静电除尘（静电力吸附颗粒，电场中释放除尘）两种。静电除尘的优势是阻力低、不需更换滤材，但是其工作原理决定其除尘过程会产生臭氧，造成二次污染，因此不推荐使用。而通过滤膜的过滤优势是副产物少，有效去除各类颗粒物，而劣势则是需定期维护（更换滤料），阻力大，而工业界也对滤膜过滤的仪器开发更感兴趣，使用者的接受度也更高，产品种类更丰富一些。

为方便选择，我建议用户用净化器产品说明书里提供的CADR（洁净空气分布量）值，除以净化器功率的比值来作为一个简单的判断标准。

CADR（Clean Air Delivery Rate，洁净空气输出比率），是美国家电制造商协会（AHAM）按照严格的测试标准进行测试得出的空气净化器输出洁净空气的比率。CADR数值越高，则表示净化器的净化效能越高。由此可见，虽然市场上有好多这样那样的空气净化产品，但只要用这两个条件去衡量，就能区分出来哪种更好。

CADR除以净化器功率这个比值越大（比值在2以上，越大越好），意味着单位投入产生的洁净空气越多，就从一定程度反映了净化器性能越高。

大众健康：净化器在房间中的摆放位置有讲究吗？

田埂：在实际使用过程中，净化器的排放位置往往对其净化效果有着重要的影响。一个总的原则是，在不影响正常活动的前提下，将净化器出风口尽量靠近我们需要净化的区域，比如卧室里人躺下时胸部以前区域、办公室里人的工位附近等。我们举一个例子，如果我们把自己正面面对空气净化器的进气口，那么净化器抽气过程中聚集的粒子就被我们呼了进去，而被空气净化器净化的空气，则离我们较远。

另外，由于静电型除尘器通常都会产生臭氧，而臭氧本身是一种污染物且会和室内其他有机气体反应生成二次有机气溶胶从而成为新的颗粒污染，因此我们不推荐在民用建筑里大范围使用静电型除尘器。

治理雾霾，个人可以怎么做？

大众健康：我们从新闻上了解到，应对雾霾，政府在做各种努力，例如出台了包括《北京市大气污染防治条例》等一系列政策，“京津冀”联动治霾等一致行动的确立， 科学家们也绞尽脑汁，针对雾霾展开了一些列研究，试图通过科学研究帮助人们了解雾霾，治理雾霾。那我们个人来说，可以做哪些努力在降低雾霾发生上贡献自己的力量呢？

田埂：我们个人应该极力提倡低碳环保的生活方式。使用清洁能源、出行乘坐轨道交通、使用环保用品、控制和减少用电等等，从我做起践行绿色生活。对抗雾霾是一场持久战，只有系统地认识才有可能根治。

大众健康：您觉得降低大气污染是有希望的吗？是可以实现的吗？有没有一个实现的预期？

田埂：降低大气PM2.5污染是公众的普遍要求，也已成为政府的工作重点之一。尽管像室内这样的微环境里颗粒物污染的改善可以通过空气净化技术来实现，降低大气环境中的细颗粒物浓度，需要从污染源头控制一次颗粒物和气体污染物的排放。西方发达国家的例子证明降低以颗粒物为首的大气污染是可以实现的，且其收益远高于投入，例如1970～1990期间美国约投入了5200亿美元治理大气污染，所带来的收益约为22万亿美元，收益是投入的42倍。

改革开放以来，粗放型的经济发展带来了一系列资源环境问题，PM2.5污染仅是我国面临的众多环境问题的一个主要代表。只有将环境保护放在更重要的位置，才有可能从根本上统筹经济和环境，并实现可持续发展和生态文明。去年颁布的大气污染防治行动计划，为2017年北京PM2.5的年均值设定了60微克/立方米的明确目标。而去年北京的年均值约为90。我期待着2017的到来，更期待着我国的大气环境质量全面达到世界卫生组织建议水平那一天的到来！

（特别感谢清华大学建筑学院建筑技术科学系教授赵彬教授，清华大学大气污染与控制教研所蒋靖坤教授，清华大学热能系姚强教授，清华大学生命学院朱听教授对本文的贡献）