盧照方

（中節(jié)能六合天融環(huán)?？萍加邢薰?，北京100085）

1 引言

灰霾又稱大氣棕色云，灰霾天氣加重空氣污染程度，使空氣混濁，能見度降低，危害人體健康。所以，都市灰霾的出現(xiàn)具有重要的空氣質(zhì)量指示意義［1］。分析灰霾天氣成因的氣象條件主要包括合適的大尺度天氣形勢；氣流停滯區(qū)、近地面靜小風(fēng)；大氣邊界層存在強(qiáng)逆溫層；強(qiáng)日照和低相對濕度以及以上條件持續(xù)多日維持等［2］。空氣中氣溶膠、細(xì)粒子污染加重灰霾天氣空氣污染，特別是在城市群密集區(qū)域大氣復(fù)合型污染問題凸現(xiàn)，導(dǎo)致城市能見度下降。為有效評定灰霾天氣對空氣質(zhì)量的危害程度，基于灰霾天氣與空氣污染的相互關(guān)系，對灰霾中各項(xiàng)污染物成分的準(zhǔn)確連續(xù)監(jiān)測顯得尤為重要。

中國氣象局對于灰霾的定義是，霾是一種天氣現(xiàn)象，是大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10．0km的空氣普遍混濁現(xiàn)象，又稱灰霾。美國氣象學(xué)會的定義為顆粒物懸浮在空氣中，散射光而降低能見度；通常由氣溶膠和光化學(xué)煙霧組成。美國環(huán)?？偸鸬亩x為大氣中因大量而可見的氣溶膠，這些顆粒物十分細(xì)小，單個(gè)肉眼不可見，但引起所見物的扭曲和可見范圍的下降。

形成灰霾天氣的大氣氣溶膠主要來源于自然排放和人類活動的排放，但是在一段時(shí)期內(nèi)，無論是自然排放和人類活動排放的氣溶膠粒子的總量是大致穩(wěn)定的，而決定性的控制因素就是氣象條件。灰霾天氣出現(xiàn)時(shí)，一般都伴隨著靜小風(fēng)、強(qiáng)日照和低相對濕度。嚴(yán)重的灰霾天氣無一例外地都出現(xiàn)在邊界層強(qiáng)逆溫的情況下，逆溫層如同一個(gè)鍋蓋，限制其內(nèi)物質(zhì)的擴(kuò)散和稀釋；另一方面，城市化、工業(yè)化的發(fā)展造成下墊面屬性改變，也使得城市大氣邊界層的物理結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化。

2 灰霾天氣的形成

所謂灰霾天氣，是指空氣中的氮氧化物、顆粒物的總量大，導(dǎo)致能見度低。灰霾天氣的形成有兩方面原因，即不利的氣象條件，大氣顆粒物（特別是細(xì)顆粒物PM2．5）和氣體污染物的增加?；姻灿绊懘髿猸h(huán)境質(zhì)量，影響氣候和能見度，影響人體健康，尤其是細(xì)顆粒物（PM2．5）會分別沉積于上、下呼吸道和肺泡中，引起鼻炎、支氣管炎等病癥，長期處于這種環(huán)境還會誘發(fā)肺癌。同時(shí)灰霾還會加快城市遭受光化學(xué)煙霧污染進(jìn)程。

由于經(jīng)濟(jì)規(guī)模迅速擴(kuò)大和城市化進(jìn)程加快，大氣氣溶膠污染日趨嚴(yán)重，由氣溶膠造成的能見度惡化事件越來越多，這些人類活動排放的污染物，包括直接排放的氣溶膠和氣態(tài)污染物通過化學(xué)轉(zhuǎn)化與光化學(xué)轉(zhuǎn)化形成的細(xì)粒子二次氣溶膠，可形成灰霾（特指人類活動源排放的大氣污染物誘發(fā)的低能見度事件），致使能見度下降。我國東部地區(qū)灰霾天氣迅速增加，灰霾天氣的本質(zhì)是細(xì)粒子氣溶膠污染，與光化學(xué)煙霧相關(guān)聯(lián)，形成灰霾天氣的氣溶膠組成非常復(fù)雜。近年來由于灰霾天氣日趨嚴(yán)重引發(fā)的環(huán)境效應(yīng)問題和氣溶膠輻射強(qiáng)迫引發(fā)的氣候效應(yīng)問題，廣泛地引起科學(xué)界、政府部門和社會公眾的關(guān)注，而成為熱門話題。

近年，在不利氣象條件下，區(qū)域性灰霾天氣在我國頻繁出現(xiàn)?；姻蔡鞖馀c我國車用燃油中硫的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于歐美發(fā)達(dá)國家直接相關(guān)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，目前我國新生產(chǎn)機(jī)動車排放水平落后歐美發(fā)達(dá)國家8年以上，轎車排放氫氧化物是美國的3．5倍，氮氧化物是美國的2．5倍，農(nóng)用車排放標(biāo)準(zhǔn)至少落后歐洲20年以上。

據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，北京市的灰霾天氣近幾年呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。在北京市的道路兩側(cè)，交通微環(huán)境的污染物人均小時(shí)吸入量是北京市整體平均的污染物人均小時(shí)吸入量的5倍左右，這導(dǎo)致了呼吸道疾病發(fā)病率呈上升趨勢。灰霾天氣的出現(xiàn)，使空氣能見度變差，影響海、陸、空交通運(yùn)輸，增加交通事故頻次，還造成空氣質(zhì)量下降，誘發(fā)鼻炎、支氣管等多種呼吸道疾病，危害人體健康［3］。

3 影響灰霾天氣產(chǎn)生的因素及其分析

空氣中能見度的變化有一定的延續(xù)性，灰霾發(fā)生的前后兩天的能見度相差較小。氣壓對灰霾天氣產(chǎn)生的影響較大。升溫的現(xiàn)象越明顯，灰霾越嚴(yán)重。且逆溫現(xiàn)象的出現(xiàn)對灰霾天氣的產(chǎn)生有一定的影響?？傮w上灰霾當(dāng)天的相對濕度均值要低于灰霾發(fā)生前一天相對濕度均值，這種趨勢越明顯，灰霾等級越輕。風(fēng)速和云量在灰霾當(dāng)天和灰霾前一日的變化不大，隨著風(fēng)速逐漸變小，云量逐漸加大，灰霾等級逐漸加深。

灰霾期間，隨著灰霾等級的加大，PM10、SO2和NO2濃度呈上升趨勢，O3濃度表現(xiàn)出下降的趨勢?；姻睬耙蝗盏臐舛刃∮诨姻伯?dāng)天PM10的濃度，兩者濃度的差異隨著灰霾嚴(yán)重等級的增加而逐漸加大?；姻舶l(fā)生后一天，大氣污染水平加重的可能性較大。灰霾天氣出現(xiàn)后，有較強(qiáng)的連續(xù)性，越是嚴(yán)重的灰霾天氣，影響的范圍越大，時(shí)間越長。因此，應(yīng)該重視灰霾發(fā)生的3～5d。

氣象地形特征，污染源排放類型和地理分布，季節(jié)差異都會對灰霾的發(fā)生產(chǎn)生一定的影響，要準(zhǔn)確預(yù)測城市主城灰霾的發(fā)生，存在困難。初步統(tǒng)計(jì)分析，得出重慶主城灰霾發(fā)生的PM10參照基準(zhǔn)濃度為0．094mg／m3。當(dāng)?shù)?天能見度在5km以上，第2天較前一日氣溫升高、氣壓下降、相對濕度下降、云量有所減弱時(shí)，會比較容易發(fā)生灰霾天氣。

4 灰霾的監(jiān)測

專門的灰霾監(jiān)測系統(tǒng)包含氣溶膠監(jiān)測儀、水份監(jiān)測儀、VOCS監(jiān)測儀，能見度監(jiān)測儀、UV輻射計(jì)等，如需滿足預(yù)警預(yù)報(bào)，還應(yīng)配備大氣穩(wěn)定度監(jiān)測儀，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)PM10、PM2．5、黑碳、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、大氣的穩(wěn)定度及氣象參數(shù)（包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、大氣壓、降水、能見度、太陽輻射）等指標(biāo)的監(jiān)測，能夠很好的監(jiān)測造成灰霾天氣的主要物質(zhì)成分?；姻脖O(jiān)測將是對常規(guī)大氣監(jiān)測的有效補(bǔ)充，對于提高預(yù)防灰霾天氣，使得人們提前做好灰霾天氣防護(hù)措施，以及為灰霾污染的治理提供良好的依據(jù)都起著至關(guān)重要的作用。

隨著人們對灰霾危害認(rèn)識的加深，以及國家對灰霾治理的重視，目前已經(jīng)有部分城市建立了自己的灰霾監(jiān)測站，并開設(shè)了灰霾治理課題，這些灰霾監(jiān)測站點(diǎn)所提供的數(shù)據(jù)，可以為預(yù)防和治理灰霾天氣提供依據(jù)，同時(shí)也可以為氣象預(yù)測服務(wù)。

4．1 標(biāo)準(zhǔn)型灰霾監(jiān)測站

對灰霾監(jiān)測所必須的參量實(shí)施測量。主要監(jiān)測參數(shù)包括：氣象參數(shù)、能見度、氮氧化物、二氧化硫、臭氧、PM10、PM2．5、PM1、消光系數(shù)、渾濁度、黑碳濃度、氣溶膠光學(xué)厚度等。

4．2 擴(kuò)展型灰霾監(jiān)測站

在完成基本灰霾監(jiān)測后，為了開展更多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和收集更多數(shù)據(jù)而增加其它與灰霾相關(guān)的參量。主要監(jiān)測參數(shù)包括標(biāo)準(zhǔn)型灰霾監(jiān)測站所有參量、揮發(fā)性有機(jī)化合物、NOx、顆粒物粒徑分布、顆粒物化學(xué)成分、硫酸鹽、OC／EC、硝酸鹽、銨鹽等。

據(jù)了解，灰霾監(jiān)測站除配備了常規(guī)的環(huán)境空氣污染物監(jiān)測儀器外，還增加了能見度、濁度、有機(jī)碳、元素碳、氣溶膠粒徑、黑碳等灰霾監(jiān)測專用儀器。監(jiān)測站通過設(shè)在屋頂?shù)奶筋^收集空氣，然后利用各種儀器重點(diǎn)對大氣能見度、氣溶膠特性、氣溶膠質(zhì)量濃度等開展連續(xù)監(jiān)測，同時(shí)對臭氧等反應(yīng)性氣體進(jìn)行監(jiān)測，獲得其濃度值和相應(yīng)變化趨勢。

灰霾監(jiān)測站的建成彌有利于研究城市大氣灰霾、細(xì)顆粒與超細(xì)顆粒、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的來源、成因與轉(zhuǎn)化機(jī)理；更好地分析潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，摸清污染來源，為構(gòu)建區(qū)域性灰霾監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

5 控制灰霾的措施及建議

（1）控制主要污染源。包括揚(yáng)塵污染；機(jī)動車尾氣污染；燃煤污染；區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控。

（2）加強(qiáng)灰霾預(yù)測預(yù)報(bào)研究。開展灰霾天氣測預(yù)報(bào)預(yù)警方法的研究和業(yè)務(wù)平臺建設(shè)：為廣大市民提供防御指引；為政府實(shí)行動態(tài)調(diào)控的環(huán)保措施的決策服務(wù)。

（3）根據(jù)氣象條件動態(tài)調(diào)控。加強(qiáng)與氣象部門的合作，根據(jù)氣象條件的預(yù)測，對主要污染源實(shí)行動態(tài)調(diào)控。加強(qiáng)城市科學(xué)規(guī)劃和生態(tài)建設(shè)，開展顆粒物對人體健康影響研究，深入系統(tǒng)開展灰霾研究。

［1］吳 兌．再論都市霾與霧的區(qū)別［J］．氣象，2006（4）：61～62．

［2］鐘流舉．灰霾天氣背景資料［R］．北京：中國環(huán)境監(jiān)測總站部分省市站長座談會，2007．

［3］中央氣象局．地面氣象觀測規(guī)范［M］．北京：氣象出版社，1979．