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【关注雾霾科普系列1】什么是雾霾?雾霾是如何形成的?

什么是雾霾?


雾是近地面空气中凝结的水汽;霾是指大量烟、尘等非水微粒均匀地悬浮在空气中,使水平能见度小于1公里的空气普遍混浊所形成的现象,并使远处光亮物略带黄、红色,黑暗物略带蓝色,气象学上称之为霾。


雾虽然以灰尘作为凝结核,但总体无毒无害。霾的核心物质是悬浮在空气中的细颗粒物、烟、灰尘等物质,细颗粒物(PM2.5)容易直接进入人体下呼吸道或肺叶中,因此,过量吸入会影响健康。霾的组成成分非常复杂,目前所知的主要成分为硫酸盐、硝酸盐、铵盐、含碳颗粒(包括元素碳和有机碳,元素碳主要产生于高温燃烧过程,有机碳主要来自相对低温的燃烧过程)、重金属微粒等,这些有害物质大部分都富集在细颗粒物(PM2.5)上。

雾霾是雾和霾的混合物。近期我国不少地区把雾与霾一起作为灾害性天气预警预报,统称为“雾霾天气”。


雾霾是如何形成的?


雾霾常见于城市,是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。高密度人口的经济及社会活动必然会排放大量细颗粒物(PM2.5),一旦排放超过大气循环能力和承载度,细颗粒物浓度将持续积聚,此时如果受静稳天气等影响,极易出现大范围的雾霾。雾霾的源头多种多样,比如汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧以及餐饮油烟等等,雾霾天气通常是多种污染源混合作用形成的。但各地区的雾霾天气中,不同污染源的作用程度各有差异。


城市混合型雾霾(燃煤排放 汽车尾气)PM2.5的形成以排放源一次排放的气体通过物理和光化学过程生成的二次粒子为主,直接排放的PM2.5很少。


一次排放是指燃煤与汽车等直接排放出的气态物质,主要有两类:(1)气态无机化合物如二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、氨气(NH3);(2)挥发性有机化合物如烹饪源的油烟型有机物、汽车尾气烃类有机颗粒物、周边输送的氧化型有机颗粒物等。


二次排放主要由三种途径构成:(1)无机盐途径:一次排放的气态SO2、NOx和NH3经过化学反应形成硫酸盐、硝酸盐和铵盐;(2)有机气溶胶途径:一次排放的挥发性有机物在大量SO2和NOx的作用下发生反应,转化为二次有机气溶胶;(3)光化学烟雾途经:汽车尾气中的碳氢化合物和NO2排放入大气后,遇强烈阳光紫外线照射,原有的化学键活化,与SO2等反应生成含氮有机颗粒物等二次细颗粒物,形成以气溶胶、臭氧为代表的光化学烟雾。光化学烟雾主要为气态污染物,而雾霾则是大气细颗粒物,虽然两者物质形态不同,但是光化学烟雾最终生成大量的臭氧,增加了大气的氧化性,从而导致大气中的SO2、NO2等被氧化,并逐渐凝结成细颗粒物,从而增加了PM2.5的浓度。也就是说,光化学烟雾是雾霾的来源之一。


二次有机气溶胶的比表面积较大,能够富集各种无机盐粒子、重金属元素粒子和有机污染物,形成PM2.5细颗粒污染物;同时由于霾含湿度比较高,故PM2.5细颗粒还可以附着细菌和病毒。


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