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空气污染误区:抗霾主要靠风吗?
来源:中国雾霾治理作者:中惠新风 

2015年11月底到12月初,中国北方地区又经历了一次严重的雾霾事件。这次雾霾大爆发的时间长达5天,PM2.5浓度最高时超过了1000微克/立方米,无论是污染时间还是污染的严重程度都是近年来较为罕见的,公众对空气污染的关注度也毫无悬念地再创新高。从中惠社交媒体上流传的信息来看,空气污染的一些主要问题已经被认识得相当清楚了,但是,部分细节问题上仍然存在误区。


此次雾霾事件中社交媒体的中心思想可以用三个字来概括:等风来。事实证明老百姓的盼望是正确的,在12月1日晚一场仅有两级的西北风就足以让北京人民看到星星了。于是有人调侃说:抗霾主要靠风。

这句话对不对呢?如果不考虑实际操作的可行性,仅从客观效果来看,这个说法无疑是正确的,而且全世界都是如此。环保界对于大气污染有句名言,叫作:The Solution to Pollution is Dilution.翻译成中文大意就是:解决大气污染的最佳办法就是稀释。这个翻译虽然没有了英语特有的趣味,但表达的意思差不多,抗霾确实主要靠风。

仔细想想,这句话绝对是有道理的。大气污染和其他类型的污染不一样,无论管理措施如何严厉也不可能完全杜绝污染物的产生。如果没有稀释,也就是扩散的话,总有一天会积少成多,变成雾霾。换句话说,一个城市的大气污染程度等于污染物的产生速度减去扩散速度,这是个动态的过程,后者往往更加重要。

大气污染物有三种扩散方式:第一种是横向扩散,也就是风;第二种是纵向扩散,也就是污染物飘向高层大气;第三种是降雨,雨水可以把空气中的污染物带向地面。第一种和第三种比较容易理解,第二种方式则经常被人忽略,需要详细说明一下。

正常情况下,大气温度由下至上不断降低,平均每升高1000米下降6.5℃。如果一个地方上空的大气层处于这种状态,那么污染物没有任何理由留在地表,而是会随着时间的推移而不断地向上方扩散,这就是为什么即使在无风的天气里PM2.5也可以很低,不是因为那天大家突然都不开车了,而是因为那天的纵向扩散比较正常,人类活动产生的污染物都扩散到高空去了。

问题在于,大气层的温度分布经常会因为各种原因而出现相反的情况,科学界称其为逆温现象,温度梯度出现异常的区域被称为逆温层。举例来说,洛杉矶地区一边是海,一边是山,早晨寒冷的海风吹向陆地,把山上被阳光烤热的空气置换出来,覆盖在城市上空,这就形成了逆温层,所以洛杉矶地区早上经常会有雾霾。

中国华北地区出现的雾霾与逆温层同样有着紧密的联系。此次雾霾事件结束后,中国环保部在其官方网站发表了一篇文章,援引中国环境科学研究院柴发合副院长的话称,11月以来华北地区经历了好几次强降雪天气,冰雪消融导致地面湿度接近饱和,温度降低,而中层大气却出现了显著的回暖现象,于是整个华北地区上空出现了长时间大面积的逆温层,再加上这段时间几乎没有刮过风,高湿度又使得空气污染物很容易附着在水滴上形成颗粒物,这几大因素加在一起,使得华北地区产生的污染物不断聚集,终于制造了这次严重的雾霾事件。12月1日晚北风一来,雾霾警报立即被解除,北京的空气质量转眼间就变得比三亚还好,而那天无论是煤电厂发电还是人们的开车行为都没有发生任何改变。

还有一个数据很能说明问题。由北京大学陈松蹊教授带领的一个研究团队花了5年时间研究北京地区的大气污染情况,得出结论说冬季取暖会使PM2.5的浓度增加50%以上。但他们同时也承认,北京PM2.5的波动数据有近80%是由气象因素的变化所导致的,必须把这一变化因素除掉才能正确地评估冬季供暖对北京大气污染的影响。

这个案例也提醒我们,有关部门在评价空气污染治理效果时同样不能简单地对比PM2.5浓度数据,而是必须把天气因素的影响排除出去才能得出正确的结论。

也许有人会说,虽然天气因素很重要,但我们控制不了天气,所以这个理由说了也白说。事实并非如此。其实,已经有一些证据表明人类活动导致的全球气候变化会增加逆温层出现的频率。也有一些证据表明气候变暖导致气温带北移,使得中国北方地区冬天气温升高湿度增加,北风强度下降,污染物扩散条件变得越来越差。

2014年发表在《自然/气候变化分册》(NatureClimate Change)上的一篇论文显示,由于气候变化导致的风速降低和逆温层增多,到本世纪末时全世界将有一半人口生活在空气相对静止的城市中。根据上文的描述,读者应该不难猜出一座城市上空的空气相对静止意味着什么。

这篇论文的作者、美国斯坦福大学的丹尼尔·霍顿(Daniel Horton)教授在评价自己的研究成果时说:“研究大气污染的科学家们把注意力全都放到了污染物本身上面,很少有人去关心气象条件的改变,而后者早已被证明能够直接导致雾霾天气的出现。”

结论:人类活动导致的气候变化,很有可能是近几年中国出现大面积雾霾的一个重要原因。

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