雾霾的产生机理及防治对策措施研究

摘　要：雾霾是雾和霾的混合物，通过分析雾与霾产生的条件及产生机理，得出导致中国中东部产生雾霾的条件及原因是：空气湿度接近饱和、大气层结稳定、存在冷却条件及大量霾粒子。 由于雾霾产生的条件中天气及气候因素目前人类难以控制，因此提出防治雾霾的关键是要控制目前受人类影响的霾离子的防治思路。 结合国内外防治雾霾经验，提出中国防控雾霾的对策措施：污染源控制与治理措施、建立区域联防联控机制、完善和推进企业清洁生产制度、倡导绿色生活理念、建立霾预警制度、制定应急方案、研发新技术等。

关键词：雾霾；产生机理；防治对策；霾离子。

　随着现代工业的发展，工业及交通运输设备污染物大量排放，大气环境污染严重，使得人类社会的进步以环境为代价的惨痛教训不断重演。

近年来，每到秋冬季特别是 ２０１２ 年入冬以后，中国中东部地区不时出现雾霾天气，大气环境质量重度污染和严重污染，造成人群呼吸系统疾病频发、视程障碍，甚至引发交通事故。 同时由于人们环境意识的不断增强，防治雾霾污染已显得相当重要。

１　雾霾产生的机理。

１。１　雾与霾的区别。

雾（Ｆｏｇ）是近地面层空气中水汽凝结（或凝华）的产物，是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统［１］。 雾的气象学定义为：大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能见度小于 １畅０ｋｍ［２］。 霾（Ｈａｚｅ），指空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子使大气混浊，视野模糊并导致能见度恶化，如果水平能见度小于１０ｋｍ时，将这种非水成物组成的气溶胶系统造 成 的 视 程 障 碍 称 为 霾 或 灰 霾 （Ｄｕｓｔ －ｈａｚｅ）［３ －４］，香港天文台称烟霞。

雾霾天气是一种新的天气现象，是雾和霾的混合物［５］。 早上或夜间相对湿度较大时，形成的是雾；白天气温上升、湿度下降时，逐渐转化成霾。 雾与霾均导致能见度恶化，其区别在于霾发生时相对湿度不大，而雾发生时相对湿度接近饱和或饱和。

霾发生是相对湿度小于 ６０％，且能见度小于 １０ｋｍ时的大气浑浊导致视野模糊造成的。 雾发生是相对湿度大于 ９０％ 、能见度小于 １畅０ｋｍ时大气浑浊导致视野模糊造成的［６ －７］。 因此，霾和轻雾的混合物共同造成大气浑浊、视野模糊、能见度恶化，大多是在相对湿度为 ６０％ ～９０％时的条件下发生的，但其主要成分是霾。 霾与晴空区之间没有明显的边界，这点与雾存在差异，霾粒子的直径比较小且分布较为均匀，其粒子是肉眼看不到的空中飘浮颗粒物，直径为０畅００１ ～１０畅０００ μｍ，平均为１ ～２ μｍ。

［５］１。２　雾霾产生的条件及原因。

一般我们所见到的低能见度雾霾情况都是雾和霾的混合物。

其中雾产生的条件是：一、低空湿度大，空气接近饱和；二、大气层结很稳定（大气稳定度为Ｆ），风速小，风力只有一二级，空气不产生对流，低空水汽漂浮在这一地区，不向周围扩散；三、存在冷却条件。

每年秋冬季节，在中国的华北平原、长江中下游平原、四川盆地等地区风力较小；大气层结稳定，通常都有逆温层出现；部分地区受降水和地面水汽蒸发的影响，使得近地面空气的相对湿度增大；在上述地区，夜间天空晴朗少云，辐射降温幅度比较明显，湿空气饱和凝结，形成大雾。 在外因作用下，可加速雾的形成，如尘埃、烟雾、污染细微颗粒物容易使雾变得更浓。

霾产生的条件是：一、控制当地的气团性质稳定；二、空气中存在大量灰尘、硫酸、有机碳氢化合物等细小霾粒子，使大气混浊。 当空气中存在大量霾粒子使大气混浊，造成视野模糊并导致能见度恶化，如果水平能见度小于 １０ｋｍ时，就会出现霾或雾霾天气。 霾的出现表明大气已受到污染。

在实际中，雾霾的产生往往与大气逆温现象（大气层结稳定的一类现象）相伴发生，由于逆温层的出现会加重环境空气污染，从而在一定程度上导致产生雾霾天气。 这是因为逆温层是非常稳定的气层，阻碍气流向上和向下扩散，在空中形成一个扇形污染带，一旦逆温层消退，会产生短时间的熏烟污染，从而加重地面空气污染程度。

从雾霾产生的条件来看，其中雾产生的三个条件均受天气或气候影响，目前人为难以控制；而霾产生的两个条件其中当地气团性质稳定受天气或气候影响，人为难以控制，但空气中存在的大量灰尘、硫酸、有机碳氢化合物等细小霾粒子主要来自于人为大气污染物排放，重点与车辆尾气、燃煤烟气、扬尘等污染物有关。 另外，也与部分地区农村大田植物秸杆焚烧有关。 由于在稳定的天气形势下，空气中污染物在水平和垂直方向上都不容易向外扩散，使得污染物在大气的近地表层积聚，从而导致污染状况越来越严重，这是导致中国中东部地区出现大范围雾霾的重要原因。

２　雾霾防治思路。

雾霾天气产生的各基本条件中除细小霾粒子与人类生产、生活有关外，其余各条件均是人类难以控制的天气或气象条件，因此对其防控主要是通过减少大气中的霾粒子，由于大气中的霾粒子主要来自于大气污染物的排放，重点是车辆尾气、工业废气、燃煤烟气、扬尘等污染源。 因而首先必须从源头上控制，减少污染源的产生及污染物的排放，加强对这些重点污染源的治理，减少各类大气污染物的排放；其次是对已排放的污染物（如路面降尘）进行稳定化治理，防止产生二次污染，消除雾霾产生的条件。

３　雾霾防治对策措施。

３。１　国内外防治雾霾经验。

从１９ 世纪开始，伦敦就被称为“雾都”。 １９５２年的伦敦，无数个家庭与工厂成千上万个烟囱排放燃烧过程中产生的烟气，从 １２ 月 ４ 日开始，城市连续五天被浓雾笼罩，能见度只有几米，造成１畅２ 万人死亡，成为 ２０ 世纪全球最严重的环境公害事件之一。 造成污染的最直接原因是发电站和普通家庭使用的煤炭以及汽车尾气。 为了治理雾霾天气，英国首次推出严厉措施控制污染。 １９５４ 年伦敦通过治理污染的特别法案。 １９５６ 年枟清洁空气法案枠获得通过，该法令禁止使用多种燃料，关停大批重污染工厂，提高工业烟囱的最低限高，并将发电站搬出城市。 同时要求大规模改造城市居民的传统炉灶，减少煤炭用量，逐步实现居民生活天然气化；冬季采取集中供暖。 从英国中央政府到伦敦市政府相继出台多项法令法规，大力发展公共交通，鼓励清洁能源利用。 １９６８ 年以后，英国又出台了一系列的空气污染防控法案，划出空气质量管理区域，并强制在规定期限内达标，这些法案针对各种废气排放进行了严格约束，并制定了明确的处罚措施，有效减少了烟尘和颗粒物。 伦敦市长鲍里斯· 约翰逊专门在 ２０１０ 年签发了有关减少可吸入颗粒物（ＰＭ１０）与氮氧化物等空气污染源的行动纲领。 目前，伦敦市政府正大力采用灰尘抑制剂的化学手段清洁空气，醋酸镁和醋酸钙被投放在伦敦市内污染最严重的玛丽勒博路与上泰晤士街，实验表明，抑制剂可以减少高达１４％的污染水平。

北京在承办 ２００８ 年奥运会前对首钢等重污染企业进行了搬迁，奥运会期间采取限行措施，规定只允许５０％的机动车在市内行驶，有效保证了奥运会期间的大气环境质量。 ２０１１ 年，第 ２６ 届世界大学生运动会期间，深圳逾 ４３ 万辆汽车停驶，同样取得了明显的效果。 限行措施虽然不能从根本上消除雾霾污染，但由于效果明显，可在秋冬季污染严重的城市作为应急措施借鉴。

３。２　雾霾防治对策措施。

（１）污染源控制与治理措施。

雾霾的防治首先要从目前人类可以控制的污染源（重点是车辆尾气、工业废气、燃煤烟气、扬尘等污染源）入手，淘汰现有高污染企业及设备，严格产业准入条件，控制新增污染源，鼓励低污染项目及替代产品，禁止大田焚烧植物秸杆，大力发展清洁能源及产品，从源头上控制污染物的产生。 其次要采用先进高效的污染治理设备，加强汽车尾气治理，对拟排放的污染物进行治理后达标排放。 最后，要对排放后的大气污染物进行吸收稳定化治理，如采用吸附方式、冲洗方式对地面等处灰尘进行清理，防止遇风或车轮携带成为二次污染源。 另外，可以通过采用灰尘抑制剂的化学手段等方式来清洁已被污染的空气。

（２）建立区域联防联控机制。

雾霾天气的产生与中国当前所处的工业化和城市化进程有关，与城市管理能力和水平有关，也与每个人的生活方式有关，其大气污染物主要来自工业废气、交通尾气、生活废气等多个行业，其产生的污染具有发生范围大、影响面积广的区域性特征。 在中国的影响范围主要是华北平原、长江中下游平原等区域，一次影响多个省区。 而且大气污染治理是一个多环节密切相关的系统性工程，只要一个环节出问题，大气污染物减排就会受影响。 因此必须建立区域联防联控机制来应对雾霾天气。

首先应建立雾霾发生区域跨省区联动法规政策，制定更为严格的污染物排放标准及政策，采用产业结构调整、能源结构调整、城市公交系统优化等综合手段，实施跨省区、多部门（工业、能源、交通、环保等）联动机制，政府与民间合力，实现多项污染物协同减排目标，达到防治雾霾目的。

其次是各级能源部门提高燃油、燃气、燃煤等各种能源产品质量，鼓励开发和采用清洁能源，限制高污染能源的供应及使用；发改委及工信委对落后产品、设备实施更严格的淘汰制度，防止高能耗、高污染企业及设备排放大量污染物；交通部门对车辆进行严格管制，淘汰尾气排放不达标车辆，雾霾天气限制车辆出行，对低出行率私车实行奖励制度；环保部门加大排污企事业单位监管，划定空气质量管理区域，并强制在规定期限内达标，对区域环境空气质量不能达标的地区，实行区域工业项目限批；企业加大环保投入力度，治理大气污染。

（３）完善和推进企业清洁生产制度。

建立健全各行业清洁生产标准及评价体系，完善清洁生产法制，扩大目前强制性清洁企业及行业范围，进行节能评估，对清洁生产、节能评估不能达标的企业严格实行关停，从源头上减少大气污染物的产生，实现由末端治理向污染预防和生产全过程的控制转变，促进企业能源消费、大气污染物减量化与资源化利用，控制和减少污染物排放，提高资源利用效率，达到控制大气中霾粒子的目的。

（４）倡导绿色生活理念。

保护环境，治理雾霾是一项长期而艰巨的任务，应该全民动员、人人参与，从我做起，树立“人人为我，我为人人”共同保护我们周围大气环境的绿色生活理念。 坚持“绿色出行、绿色消费、绿色过节”的绿色生活理念，养成节水、节电、节碳、节油、节气，不用一次性的筷子、饭盒、塑料袋， 减少粮食的浪费，随手关灯、关好水龙头等良好习惯。 尽量选择地铁或公交系统、减少私车出行；节日期间拒绝燃放等。 从身边的小事做起，珍惜资源，降低能耗，减少污染。

（５）建立霾预警制度，制定应急方案。

建立霾预警制度，把雾霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气进行预警预报，制定应急方案。 在大雾出现前启动应急预案，通过公共媒体告知公众，减少出行，合力应急，采取私车限行、学校停课、部分电力、重污染工业企业停产等措施减少大气污染物排放。 目前上海、广州等城市已在着手制定空气重污染日应急方案。

（６）研发新技术，防治雾霾污染。

①加大科技投入，研发人类影响天气新技术，消除雾霾污染。 通过人类干扰和影响雾与霾产生的条件，造成其中某个条件缺失，从而达到消除雾霾污染影响的目的。 如中航工业航宇公司利用航天航空技术，正在研究利用无人机播撒催化剂降低空气相对湿度，消除雾霾产生条件。

②研发污染治理先进工艺技术及设备，提高工业废气、汽车尾气等污染治理水平，减少大气污染物的排放量，控制空气中霾离子的来源。

③研究大气净化新技术，通过吸附等手段来清洁已被污染的大气，降低空气中的霾离子。

４　结语。

雾霾的防控目前是一个世界性难题，从国内外现有技术研究可以看出，主要是通过完善国家有关环境保护法规及体系，减少和控制大气污染物排放，但是由于工业化和城市化的发展，这些措施目前并不能彻底解决雾霾的污染影响问题，例如具有几十年雾霾治理经验的伦敦目前仍未摆脱雾霾的困扰。

在中国雾霾的产生与中国当前所处的工业化和城市化进程有关，与城市管理能力和水平有关，也与每个人的生活方式有关，需要我们建立区域联防联控机制，倡导绿色生活理念，共同应对。

参考文献：

［１］姚丽华。气象学［Ｍ］。北京：中国林业出版社，１９９２。

［２］中国气象局。地面气象观测规范［Ｍ］。北京：气象出版社，２００３。

［３］吴兑。霾与雾的识别和资料分析处理［Ｊ］。环境化学，２００８，２７（３）：３２７ －３３０。

［４］吴兑。再论都市霾与雾的区别［Ｊ］。气象，２００６，３２（４）：９２１５。

［５］王润清。雾霾天气气象学定义及预防措施［Ｊ］。现代农业科技，２０１２（７）：４４。

［６］吴庆梅，张胜军。一次雾霾天气过程的污染影响因子分析［Ｊ］。气象与环境科学，２０１０，３３（１）：１２ －１６。

［７］钱峻屏，黄菲，黄子眉，等。汕尾市雾霾天气的能见度多时间尺度特征分析［Ｊ］。热带地理，２００６，２６（４）：３０８

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