1.雾霾简介
雾霾，是雾和霾的组合词。雾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,是近地面层空气中水汽凝结 (或凝华)的产物.如果目标物的水平能见度降低到 1km以内, 就将悬浮在近地面空气中的水汽凝结(或凝华 )物的天气现象称为雾;而将目标物的水平能见度在 1— 10km的这种现象称为轻雾 ;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。（吴兑 2008）由于干气溶胶粒子和云雾滴都能影响能见度,所以, 能见度低于 10 km 时, 可能既有干气溶胶的影响(即霾的贡献), 也可能有雾滴的影响(即雾的贡献)（何晓嫒,陈建文,孙宁生,等 2009）。霾和雾在一天之中可以变换角色, 甚至在同一区域内的不同地方, 雾和霾也会有所侧重. 中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报。统称为“雾霾天气”。
在过去, 当人类活动较弱时, 气溶胶粒子主要源于自然过程,在大气当中被视为背景气溶胶.但是, 随着人类活动的加剧, 这一现象在我国近二三十年出现了显著变化. 通过对我国能见度与气溶胶关系的分析发现, 我国近二三十年中东部区域霾问题的日益严重, 主要是由人为排放的大气气溶胶显著增加所致. 在一定的气象条件下, 又由于大量气溶胶粒子还可以活化为云雾凝结核(CCN),参与云雾的形成（Zhang X Y, Wang Y Q, Niu T, et al  2012）。这就意味着, 当今不论是霾还是雾,其背后都有大量与人类活动有关的气溶胶粒子参与(例如: PM2.5), 都已经不是完全的自然现象（]李卫军,邵龙义2013）. 减少雾-霾天气所带来的影响, 必须对这种变化背后的大气溶胶污染给予特别重视。
2.雾霾现状及分布
我国31个省份中多达20个省份雾霾污染严重，中部以及偏北的东部地区尤为突出。污染较为严重的4个省份由高到低依次为：山东、河南、江苏、河北，此外包括北京、天津、湖北、安徽等在内的8个省份均属于重度污染区，主要集中于中部地区以及偏北的东部地区，PM2.5浓度均在30μg/m³以上，远远超出世界卫生组织关于PM2.5人口加权浓度值的建议水平（10μg/μm³）。最为突出的是山东，在2007年该浓度达到52μg/m³，为健康水平的5倍之多。北京、广东、上海等地的污染虽在2008年以后开始下降，但在2001-2007年中持续维持在较高的稳定水平。（张小曳2007）
一年中冬春季( 当年11月至次年3月) 采暖季雾霾天气日数较多，约占全年50%以上，这是因为采暖季人们取暖和做饭燃烧大量化石燃料，加之冬春季气温低、气压高、降水稀少、气候干燥、风速较小、日照时数少、大气层结稳定、大气逆温出现频率和强度较高，大气污染物不易稀释和沉降，致使大气中总悬浮颗粒物、SO₂、NO_x等污染物大量堆积，容易形成雾霾天气。一年中夏秋季(当年6月至10月) 炎热季雾霾天气日数较少(何晓嫒2009)，这是因为炎热季人们较少使用化石燃料，加之夏秋季气温高，太阳辐射强烈，空气对流旺盛，大气层结不稳定，大气污染物容易扩散，同时大量降水沉降和稀释作用，大气中气溶胶粒子大量减少，不易形成雾霾天气。（Deng Z Z, Zhao C S, Ma N, et al. 2011）
3.雾霾形成机理及其影响因素
雾霾天气是一种大气污染状态，是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，它的形成机理原因之一是大气水平方向静风现象增多。近年来随着城市建设迅速发展，大楼越建越高，阻挡和摩擦作用使风流经城区时明显减弱，水平方向静风现象增多，不利于大气污染物扩展稀释，却容易在城区和近郊区周边积聚。形成原因之二是大气垂直方向出现逆温现象，逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空，这种高空气温比低空气温更高逆温现象，使得大气层低空空气垂直运动受到限制，导致污染物难以向高空飘散而被阻滞在低空和近地面。形成原因之三是悬浮细颗粒物和气态的剧增。近年来，随着城市人口增长、工业持续发展和机动车辆猛增，使得悬浮细粒物PM2.5和气态污染物二氧化硫、氮氧化物大量增加，PM2.5中可溶性粒子（如硫酸盐、硝酸盐、铵盐以及有机酸盐等）具强吸水性，（郝吉明 2010）他们与水蒸气结合在一起，形成雾霾天气；燃煤排放废气和机动车排放尾气中二氧化硫和氮氧化物与空气中其他污染物经过了一系列复杂化学反应形成硫酸盐、硝酸盐等二次颗粒，由气态污染物转化成固态污染物，成为 PM2.5的主要成分（魏嘉,吕阳 2014）。其中PM2.5表示空气动力学等效直径等于和小于2.5微米的颗粒物，它具有粒径小、重量轻、在大气中滞留时间长，可被大气环流输送到很远的地方造成大范围空气污染的特点，因此，PM2.5 对环境的影响范围和对人体健康的危害程度，比 PM10 和 PM100 更大、更严重，故而备受人们的关注。（Y H Cheng, H P Chang, C J Hsieh. 2011）
雾霾天气最主要影响因素是污染排放和气象条件两方面。空气中有污染物，就有可能形成霾，但如果此时气象条件是狂风大作大风天气或艳阳高照晴朗天气，污染物扩散很快，就不会形成雾霾天气，由于气象条件是不可控的，因此应加大力度控制污染排放，深入开展大气污染治理。（1）污染排放方面。形成雾霾天气大气气溶胶主要来源于自然排放和人为排放，在一段时期内，无论是自然排放还是人为排放气溶胶颗粒总量大致稳定。现今全国各地都在大力推行节能减排，空气中二氧化硫含量逐渐稳步降低，但机动车越来越多，机动车尾气逐渐成为大气污染新贡献者，虽然目前机动车尾气在大气污染物总体中含量并不特别大，但机动车尾气会增加大气氧化性，形成更多二次气溶胶，导致更多雾霾天气发生。（2）二是气象条件方面"在一段时期内，出现严重雾霾天气或清新晴朗天气决定性控制因素是气象条件。雾霾天气出现时，一般伴随静小风，强日照和低湿度，严重雾霾天气无一例外都出现在边界层强逆温情况下，逆温层如同一个锅盖，限制其内物质扩散和稀释; 另一方面，城市化、工业化发展造成下垫面属性改变，也使得城市大气边界层物理结构发生变化。（Zhang X Y, Gong S L, Zhao T L, et al. 2003）
4.雾霾的危害
（1）影响身体健康。专职医师和健康专家经常提醒公众，生活在雾霾天气可出现憋气、咳嗽、头晕、乏力、犯困、反胃、恶心、易怒等不良反应，尽量减少外出; 雾霾天气主要成分细颗粒物 PM2.5能直接进入人体呼吸道和肺叶，并沉积于上、下呼吸道和肺泡中，引起鼻炎、支气管炎等病症，长期处于这种环境还会诱发肺癌（覃辉艳 2012）; 气象科学家指出，雾霾与肺癌如影随形，出现雾霾严重年份后，相隔7年就会出现肺癌高发期，雾霾天气还可导致近地层紫外线辐射减弱，易使空气中传染性病菌活性增强，导致传染病增多。
（2）酸雨危害众所周知，但专家提醒，相比之下，更需防范的是雾霾这种“脏雾”。雾霾本质是“细颗粒物污染”，主要来自工业废气、汽车尾气等气体污染物经过一系列化学反应所形成“二次污染物”。南京信息工程大学专家曾专门对南京几场浓雾进行分析，用专门仪器收集来雾气水就像浑浊“酱油汤”，甚至发黑。研究表明，雾霾组分中含水量很少，由硫酸、二氧化硫、二氧化氮等废气污染物形成酸雾却较多，含有可溶和不可溶污染物浓度很高。（Zhang Q, Meng J, Quan J, et al. 2012）
（3）农业减产，雾霾天气对农业也有不利影响。研究表明，雾霾天气太多，农作物减产可达25%。气象专家认为，对农作物影响应该是间接的，比如在污染严重时候，会影响太阳辐射，不利于农作物吸收太阳光等。
5.雾霾的监测
雾霾监测与评价的主要目的是为环境质量现状评价和趋势预测提供数据、追踪污染源，为监督管理、控制污染提供依据。收集本地数据，积累长期监测资料，为研究环境状况提供数据。为保护人类健康、保护环境，合理使用自然资源，制定环境法规、标准、规划等服务。传统方式上，雾霾的观测以人工观测为主，主要依据《地面气象观测规范》并结合经验对不同视程障碍状况进行判别。但近年来，人为溶胶比重加大，化学成分复杂，人工观测的局限性日益凸显。因此，雾霾的科学检测与合理的评价标准，对雾霾监测及预报工作意义重大。现今，雾霾的监测逐步采用地面监测获取局部地区大气污染物组分及浓度等信息，以激光雷达或卫星遥感为辅助，获取气溶胶的垂直分布定量信息和大范围气溶胶颗粒物的空间区域分布，以此形成业务化的运行保障体系。（尹青,何金海,张华 2009）（1）地面监测，地面监测主要指传统的监测站监测，满足反应性气体（SO₂、NOx、CO、VOCs等）、气溶胶（PM₁ 、PM_2.5 、PM ₁₀、BC等）、臭氧等监测项要求，为良好预报大气成分及污染水平等信息而服务。就雾霾监测来说，全国目前已有92个PM_2.5的观测站，逐步满足雾霾信息发布需求。测量雾霾，特别是PM_2.5 的原理主要有石英震荡微天平法、Beta射线法和光散射法等。(Zhang X Y, Arimoto R, An Z S. 1997)吴兑等经过比较研究，认为基于以上3种测量方法的PM 检测仪器之间的误差程度可接受。地面监测除PM 检测设备以外，还有颗粒物分析仪、能见度仪、太阳辐射仪、太阳光度计等气溶胶分析仪器。目前，地面监测可以迅速、准确反映监测点的气溶胶信息，不足是定点监测，有时空局限性，检测的时间及广度都不能很好的满足区域的宏观监测需要。(2)激光雷达监测  激光雷达虽主要以地基形式出现，但其主要反映气溶胶的垂直分布特征并反演雾霾过程的气溶胶消光系数。它是一种主动式现代光学遥感设备，利用大气微粒的后向散射特性，开展监测。激光雷达对气溶胶、云及边界层的测量在一些方面是其它探测手段所无法比拟的，如探测高度、垂直跨度、时间和空间分辨率、测量精度等方面具有全面的优势 。但由于激光雷达的技术难度很高，在实际应用中仍存在缺点。如果受到大气的光传输效应影响，会降低其测量精度；遇浓雾、雨、雪等天气无法工作；波束窄，空间捕获目标困难；设备维护严格，需建立专门观测仓等。(潘鸽,耿福海,陈勇航,等2010)（3）卫星遥感监测  雾霾天气过程是一个大范围的天气发生和传输过程，常规的地面监测站点在空间覆盖上很有限。由于卫星遥感监测具有覆盖范围广、快速、实时等特点，能够获得大面积、无缝隙、长时间序列的污染物分布特征和变化趋势。当气象卫星过境时，数据下载，通过系统反演，得到吸收性气溶胶指数，得到相关雾霾信息（黎刚  2007）。因此，引入卫星遥感空气质量监测体系，形成天空、地面立体结合的空气质量监测网，有利于从点到面、全面了解大气污染分布、强 目前我国雾霾的卫星监测研究工作稳步推进，中国气象局国家卫星气象中心等利用“风云三号”的臭氧探测仪的观测数据，利用紫外光波段的特性来开展雾霾监测。这一应用在2013年1月京津冀地区雾霾发挥重要作用。但利用星载紫外线探测仪监测雾霾技术处于探索阶段，雾霾粒子对紫外线仪器是微弱信号，探测难度较大，仍需进一步研究。（姜杰,查勇,袁杰,等 2011）
6.雾霾的防治
雾霾的防治可分为技术层面和政策层面两部分。（1）技术层面，控制雾霾极端天气的发生，源头就是要控制气溶胶的排放。从产生源头来说，同时深化固定源、移动源、面源治理，是解决污染源的最佳防控对策。①在固定源的治理上，侧重点是重点行业的工业源，如燃煤电力、热力生产业，水泥工业企业，钢铁冶炼企业，有色企业，化工企业等。一方面加快能源结构调整，综合考虑社会经济发展水平、能源消费特征、大气污染现状等因素，采取煤炭消费总量控制措施；生产环节对设备进行更新，采用高效率、低排放的节能型设备；对能源进行脱硫脱硝处理，鼓励配套高效脱硫设施；大力推广节能技术的使用，加快清洁能源替代利用，积极有序开发利用地热能、风能、太阳能、生物质能，安全高效发展核电。另一方面大力调整产业结构，严格控制落后产能，重点实施钢铁业、建材业等产业升级，实施兼并重组，淘汰落后产能。②在移动源治理上，机动车尾气排放是城市雾霾治理的重点方面。a加强高污染机动车管理，以大中重型客货运输车辆为重点，淘汰高污染机动车，市区内逐步淘汰黄标车、老旧车辆；b加速推进高品质油源应用，逐步推广国IV标准的汽、柴油使用，同时，加强油品质量的监督检查，严厉打击非法生产、销售不符合国家和地方标准要求车用油品的行为；c推广城市智能交通管理，缓解城市交通拥堵，促进城市交通可持续管理；d大力推广新能源汽车使用。③面源治理上，主要治理领域是各行业的扬尘，如建筑业、城市绿化管理等，务必做到加强建设工程施工、建筑物拆除、道路保洁、物料运输与堆存、采石取土、养护绿化等活动扬尘环境监管。（2）政策层面，首先，政策制定时要调整产业布局，合理确定重点产业发展布局、结构和规模。加强产业政策在产业转移过程中的引导与约束作用，严格限制在生态脆弱或环境敏感地区建设“两高”行业项目。其次，发展节能循环经济，完善环境经济政策。对节能环保先进企业实行政策及金融激励，对落后、高污染企业实行加速退出，积极推行激励与约束并举的节能减排新机制。再次，在实际操作中，强化执法监督管理，深化环境监测体制机制改革。加强能评、环评审查力度，对耗能、污染型企业重点审批强化节能环保指标约束，提高节能环保准入门槛，健全重点行业准入条件。此外，加强监测预测体系建设，妥善应对重污染天气。将重污染天气应急响应纳入各级政府突发事件应急管理体系，实行政府主要负责人负责制。要落实责任主体，明确应急组织机构及其职责、预警预报及响应程序、应急处置及保障措施等内容。
 
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