霾也稱灰霾,是指懸浮在空中肉眼無法分辨的大量微粒,能見度小于10km且相對濕度小于80%的天氣現象。稱煙霞 (Haze)。霾的核心物質是空氣中懸浮的灰塵顆粒,氣象學上稱為氣溶膠顆粒。霾空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子也能使大氣混濁,視野模糊并導致能見度惡化。當水平能見度降低到10km以下,使遠處光亮物微帶黃、紅色,使黑暗物微帶藍色。形成霾的天氣因素主要有兩個方面:氣象因素和人為因素。霾天氣主要發生在工業污染嚴重地區,主要分布在中國、印度和中東地區。
霾粒子來源于自然界和人類活動直接排放到空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、含碳化合物等一次顆粒物,及排放到大氣的氣體物質通過化學轉化形成的二次顆粒物。霾粒子具有一定的化學和生物活性并有攜帶細菌和病毒的能力。在中國存在著4個灰霾嚴重地區:黃淮海地區、長江河谷、四川盆地和珠江三角洲。霾對農業生產帶來的危害十分嚴重,使極端氣候事件出現的頻率加大,災害頻繁發生,嚴重影響植物的呼吸和光合作用,造成農作物減產,還影響城市綠化和市民的身體健康。霾中含有數百種大氣化學顆粒物質,它們在人們毫無防范的時候侵入人體呼吸道和肺葉中,從而引起呼吸系統疾病、心血管系統疾病、血液系統、生殖系統等疾病,諸如咽喉炎、肺氣腫、哮喘、鼻炎、支氣管炎等炎癥,長期處于這種環境還會誘發肺癌、心肌缺血及損傷。而霾也常常引發交通事故。大氣灰霾已成為現代化城市的氣象災害之一。
霾最早的語義,是籠統代表指餃子、晦暗,屬于視程障礙類。與霧之間的差異:霾是土之氣,霧是水之氣。霾在古時候,代表大風卷積塵土、煙、降落、或者漂浮。霾的出現,與大風高度相關,更像是現代的揚沙或者浮塵以及沙塵暴。史料中有少量個例記載,但并不是主流的理解。霾在古時候,并非常規的或者高危害性的天氣現象。在最近數十年的氣象觀測中,霾日與霧日之比由1:3逐步演變為1:1,基本可以說明霾已進入盛行期。現在經常把霧與霾并列,統稱霧霾天氣,但霧與霾終究是兩種現象,只不過它們經常在一個區域內交替或混雜。
形成原因
氣象因素
氣象因素中的濕度、溫度、風速、風向等都是致使霧霾出現的原因。風速越小,污染物擴散速度放慢,加上建筑物高度和樓層間距導致城市內部氣流被阻塞,穿堂風轉變為靜風,空氣中懸浮的顆粒物無法及時進行擴散。當顆粒物不斷地聚集以后,出現霧霾天氣。
逆溫層也是形成霾的重要因素。它指大氣對流層中氣濕隨高度增加的現象的層帶,對流展中氣溫一般隨高度增加而降低,平均每上升100米,氣溫約下降0.66℃。但對流層下部,由于氣象和地形條件影響,有時會出現氣溫隨高度增加而升高的現象,逆溫層能阻礙空氣作上升運動,抑制污染物擴散,加劇空氣污染和降低能見度,從而影響大氣的垂直運動,懸浮在空中的顆粒物無法飄向高空,最終在低空領域和地面形成了類似于薄霧的狀態。霾的厚度比較厚,可達1公里~3公里左右。由于灰塵、硫酸、硝酸等粒子組成的霾,其散射波長較長的光比較多,因而霾看起來呈黃色或橙灰色。逆溫層形成對擴散極為不利的穩定氣層,成為好像是蓋在一個蓋子下面那樣的狀態,使得大氣層低空的空氣垂直運動受到限制,污染物不能向上擴散,只能向下蔓延,形如封閉。這種逆溫層的形成對大氣污染的影響極大。
輻射逆溫也稱為接地逆溫,發生在晴朗有微風的夜晚。中午被太陽曬暖的地表面溫度,隨著日落熱量散失而迅速降低,因此接近地表面的空氣溫度也下降。而且,離開地面的,上層空氣受這種影響較小,所以上層的氣溫較高,但接近地表的下層處于低溫狀態,于是引起了逆溫。到24時逆溫層增厚,自此以后至日出為止,逆溫層的上端與地面附近的大氣的溫差增大。隨著太陽的升起接近地面氣層的逆溫現象開始消失,通常到中午時全層就都消失了逆溫現象,大氣就成為中性狀態或稍稍不穩定狀態(圖5.8)。這種輻射逆溫形成了對擴散極為不利的穩定氣層,成為好像是蓋在一個蓋子下面那樣的狀態,從低煙囪出來的煙處于逆溫層與地表之間,形如封閉。這種逆溫層的形成對大氣污染的影響極大。
人為因素
霾是特定氣候環境下,自然界與人類活動復合的產物。在高密度人口環境中,社會活動將釋放大量的細顆粒,一旦細顆粒物濃度過高,就容易出現大范圍的霾現象。霾的形成與污染物的排放密切相關,機動車的尾氣是霾顆粒組成的最主要的成分,最新的數據顯示,北京霧霾顆粒中機動車尾氣占 22.2%,燃煤占16.7%,揚塵占 16.3% ,工業占 15.7%。還有工業生產排放的廢氣。比如冶金、窯爐與鍋爐、機電制造業,還有大量汽修噴漆、建材生產窯爐燃燒排放的廢氣。再有可生長顆粒。細菌和病毒的粒徑相當于PM0.1~ PM 2.5,空氣中的濕度和溫度適宜時,微生物會附著在顆粒物上,特別是油煙的顆粒物上,微生物吸收汕滴后轉化成更多的微生物,使得霾中的生物有毒物質生長增多。
分布
1991 年以來,霾已成為東南亞特別嚴重的問題。 霧霾的主要來源是蘇門答臘島和加里曼丹島發生火災。 針對 1997 年東南亞的陰霾,東盟國家就“區域霾行動計劃”(1997 年)達成一致。 2002 年,所有東盟國家都簽署了“跨界煙霧污染協議”,但今天污染仍然是一個問題。 根據協議,東盟秘書處設立了專門治理霧霾的機構。 在 2013 年東南亞煙霾期間,新加坡的污染水平創歷史新高,3h 污染標準指數達到了 401 的歷史新高。2019年中國中科院空天信息研究院等機構發布全球陸地上空細粒子氣溶膠光學厚度(AODf)分布圖的紅色分布區域來看,中國、印度、和中東因工業擴張使污染增加,霾天氣污染最為嚴重。
中國現階段霾污染的區域性特征顯著,以京津冀、長三角地區為主要代表,以北京、天津市、石家莊市、鄭州市、南京等一線城市為核心逐漸向周邊城市擴散蔓延,集中連片爆發。中國20個省份霧霾污染較為嚴重,中、東部以及華北地區尤為突出。污染較為嚴重的省份由高到低依次為:山東省、河南省、江蘇省、河北省,此外包括北京、天津、湖北、安徽等在內的8個省市均屬于重度污染區,PM2.5濃度均在30微克/立方米以上,超出了世界衛生組織關于PM2.5人口加權濃度值的建議水平(10微克/立方米)。
中國的霾分布特點總體上是東部多于西部。黃淮海地區、長江三角洲、四川盆地、珠江三角洲、山西省南部、河南中部、河北中南部等地,以及東北部分地區是霾災的多發區。中國中西部地區及內蒙古自治區是霾災的少發區。中國的霾主要出現在秋、冬、春季節。2020年,全國337個地級及以上城市平均優良天數比例為86.7%,同比上升5個百分點;PM2.5濃度為31微克/立方米,同比下降11.4%。藍天白云的好天氣正在成為常態。
預警
預警信號
霾預警信號分三級,分別以黃色、橙色、紅色表示。
分級
輕微霾:空氣相對濕度小于等于80%,能見度大于等于5公里且小于10公里。
輕度霾:空氣相對濕度小于等于80%,能見度大于等于3公里且小于5公里。
中度霾:空氣相對濕度小于等于80%,能見度大于等于2公里且小于3公里。
重度霾:空氣相對濕度小于等于80%,且能見度小于2公里。
危害影響
1.對人體的危害。霧霾天氣的存在,對人們身體具有很大的危害,會給人們的身體帶來很大損傷。霧中所含有的酸堿物質,對人體危害很大。霾中的顆粒物直徑較小,包括礦物顆粒物、海鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、有機氣溶膠粒子等,霾粒子的尺度較小,從0.001微米到10微米,平均直徑約為1~2微米,肉眼無法分辨。可通過呼吸進入人體,對氣管、肺部造成嚴重損害。除此之外,有學者發現,在霧霾高發區域,患有肺癌的人也會增多。霧霾中的一系列有害物質,通過呼吸系統會進入人們血液,會嚴重影響人體的正常新陳代謝,不利于人們的身體健康。同時還會對人們心理健康產生影響,當太陽光被空氣中的霾顆粒物散射或吸收時,光照會減弱,從而會刺激大腦視覺中樞。當空氣中的顆粒物濃度很高時,氣壓會降低,會使人產生瞌睡感,易焦慮煩躁,易悲觀抑郁,導致處理事情時易情緒失控,甚至會頭痛、失眠。
1997-1998年間,持續數月的森林大火產生了濃密的煙霾,在季風的影響下,煙霧迅速蔓延至新加坡、馬來西亞、菲律賓,導致相關國家交通癱瘓以及次生環境問題的產生,嚴重影響了印度尼西亞及周邊國家人民的身體健康和正常生活。。
2.影響生態環境,引起氣候變化。霾大氣中會含有大量的氮氧化物、硫化物和大氣顆粒物,這些物質一旦溶于水即形成酸雨,而酸雨會造成建筑物腐蝕、地下水酸化、刺激人體皮膚、對水產養殖和人類日常生活都產生了不利影響。此外,動物吸入空氣中有害物質,會導致各種疾病及基因變異。
20世紀40年代,在美國加利福尼亞州洛杉磯首先發現了光化學煙霧。中國珠江三角洲地區,由于運輸業的快速發展,機動車尾氣污染引發的光化學煙霧已頻繁出現,珠三角也因而成為中國光化學污染的重點對象之一。
3.對農業的危害。霧霾天氣的出現會影響農作物生長過程中正常的光合作用,霧霾天氣會阻礙陽光的照射,如果霧霾天氣持續時間很長,則對農業發展十分不利。因為農作物在整個生長過程中需要充足的陽光,霧霾天氣的出現會縮短農作物吸收陽光時間,降低農作物的產量。除此之外,霧霾所包含的硫酸、硝酸等酸性物質會腐蝕農作物,不利于農作物的正常生長在一定的污染物排放情況下,最終污染天氣的嚴重程度主要取決于氣象條件,當氣象條件有利于污染物擴散、稀釋或沉降,則污染程度低,反之亦然。
3.對交通的危害。霧霾天氣對交通的影響最直接、最明顯。由于霧霾天氣的出現能見度極低,很容易出現交通堵塞,造成交通事故,導致高速公路、機場關閉,影響人們的正常生活和出行。
防御治理
提高預警防護意識
做好霾天氣的監測、預報和預警,及時向社會公眾發布相關信息,增強公眾自覺防護意識,霾污染天氣因空氣質量明顯降低,人員需適當防護,外出時可帶上口罩。呼吸道疾病患者及老人孩子少出門,減少戶外活動。
人工增雨降霾
自20世紀50年代開始,俄羅斯等國家的科學家對增雨的特點展開分析。有效地證實了通過人工行為能夠增加降雨,并且證明了人工增雨和人工消霧是減少霧霾的重要方式。采用人工增雨的方式,有利于更好地凈化空氣中的微塵。有利于減少大氣中的污染物、降低粉塵濃度、減少PM2.5含量,從而不斷提高空氣質量。當下,人工增雨活動已經被氣象部門廣泛應用,對消除霧霾有良好效果。
控制污染源,發展新能源
霾由汽車尾氣、工廠排出的廢氣、冬日燒煤排出的廢氣,以及機動車在路上揚起的灰塵等混合組成。 它的形成主要是人的活動造成的環境污染,政府決策和相關部門來說,建立動態控制排污系統、控制污染源排放是減輕霾災的主要措施。要求工廠企業在廢氣排放處增設廢氣處理器,保證其中的有害物質得到有效處理后,再排放至大氣中。通過改進汽車發動機的燃油系統及尾氣排放等性能,有效控制汽車不產生污染或產生較少污染。鼓勵人們出行盡量乘坐公共交通工具,提倡綠色出行。改善能源結構,而積極開發清潔新能源,增加風能、太陽能、地熱能的使用;在交通方面,同樣要加大新能源汽車的研制與開發力度,并大力推廣使用新能源汽車。
政府與政策層面
建立霧霾預警系統,出臺霧霾天氣應急預案,及時發布實時的空氣質量情況,這樣就可以讓人們采取正確有效的防護措施。制定法律法規嚴格約束工廠企業的排污行為,嚴格控制排污總量,讓人們意識到保護和改善生態環境是治理根本手段。統籌區域聯防,科學布設規劃,在城市規劃中,要注意研究城區上升氣流到郊區下沉的距離,將污染嚴重的工業企業布局在下沉距離之外,避免這些工廠排出的污染物從近地面流向城區;應將衛星城建在城市熱島環流之外,以避免相互污染。要充分考慮大氣的擴散條件,預留空氣通道。增加城市綠地,凈化城市大氣,改善空氣質量。
民眾層面
提升環保意識,動員全員參與,讓人們樹立起“保護環境,人人有責、從小事做起、從自己做起”的環保理念。讓大家達成綠色生活的共識,并自愿加入到霾天氣的防治中。從教育入手,以個人帶動集體,通過學生個體影響家庭、社區、社會,也就真正做到了從教育入手,個人帶動集體的效果,從而促進整個社會人員都參與治理。
參考資料 >
霾災.中國大百科全書.2023-05-18
霧霾.中國大百科全書.2023-05-22
NASA發布全球霧霾地圖 中國污染屬世界前列.天氣網.2023-05-23
霧霾及其定義.中國氣象科普網.2023-04-14
霾.中國氣象科普網.2023-02-21
古代的霾和現代的霾.中國氣象科普網.2023-02-21
高分五號“解密”全球霾分布.今日頭條.2023-05-23
霾災.中國大百科全書.2023-06-16
哪些因素催生和導致霧-霾?.中國氣象科普網.2023-04-27
我國大氣污染治理取得明顯成效.今日頭條.2023-06-21
霾預警信號及防御指南.中國天氣科普網.2023-05-21
自然災害檢測預警預報.中國大百科全書.2023-06-16
二次污染.中國科普博覽.2023-06-16
霾黃色預警:京津冀有中度霾局地重度霾_央廣網.央廣網新聞.2023-04-27
http://www.ncc-cma.net/channel/news/newsid/10436.國家氣候中心.2023-04-27