京津冀地區霧霾及影響因素研究

錢 萌

（深圳市利賽環保科技有限公司 廣東深圳 518001）

造成霧霾天氣的主要原因有三種，一是自然環境因素，即冷空氣活動弱，穩定類大氣天數多，穩定天氣造成污染物在大氣底層積聚；二是環境污染因素，污染顆粒粒徑小于2.5μm即PM2.5是造成霧霾天氣的主要原因。PM2.5主要來自汽車尾氣、冬季燃煤、汽修噴漆、建筑及交通揚塵。三是地理環境原因，城市建筑阻隔空氣水平及垂直流動，進一步加劇了霧霾天氣。開展京津冀地區霧霾污染及相關污染物特征的分析有利于決策者對京津冀污染現狀的認知,對于這一區域的污染防治和霧霾治理具有重大意義[1]。

1 霧霾

1.1 組成

霧霾的成分復雜，包括數百種高濃度的細小顆粒物，PM10是空氣動力學當量直徑小于10μm的顆粒物，PM2.5是空氣動力學當量直徑小于2.5μm的顆粒物。排除由降雨和沙塵天氣等影響視線的氣象天氣,將能見度不足10km,且空氣動力學粒徑小于2.5μm的污染物日均濃度超過75μg/m3,相對濕度低于90%的情況可以視為霧霾天[2]。

1.2 危害

現階段大量研究表明空氣中這些可吸入顆粒物對人體危害很大,而且粒徑越小對人體的危害越大。顆粒物進入人體后主要危害呼吸系統，細小顆粒物沉積在呼吸系統表層，對人體產生物理、化學、生物性的危害，顆粒物刺破呼吸道粘膜，會使鼻腔變的干燥。其中生物性危害對人體傷害最大。主要是因為這些細小顆粒物會攜帶各種微生物，其中包括致病菌和病毒。這些病菌進入呼吸道，容易引發上呼吸道感染。根據醫院統計，最近幾年，增長率最快的是3到50歲的人群，發病是跟空氣中的PM2.5有關[3]。

2 PM10

大氣中的PM10分為人為和自然兩種，具體見表1。

表1 顆粒物全球排放量及來源分配(粒徑Dp<20nm)

粒徑小于10μm的污染物可以刺穿呼吸道粘膜進入肺泡中，而粒徑小于2.5μm的污染物及更小的粒徑，可以進入人體血液中，隨血液循環流經全身，對人體危害極大。其次大氣中PM2.5濃度高會導致大氣能見度下降，霧霾天氣中PM2.5懸浮在空氣中，顆粒大小與可見光的波長接近，相關研究表明PM2.5濃度與能見度成反比。Kyung等人研究表明,PM2.5之所以對能見度起到控制作用，是因為它的粒徑大小和可見光的波長相近,而且,PM2.5在酸沉降和大氣輻射中起著很重要的作用。此外,PM2.5還能被輸送到大氣對流層的上層形成厚度很高的氣溶膠層,在大氣穩定的情況下會形成城市區域氣溶膠蓋,PM2.5還能在大氣中遠距離水平遷移。在遷移過程中細顆粒物會攜帶大量細菌和病毒，路徑上的氣溶膠發生相互反應危害遷移路徑。

3 實驗研究

3.1 研究方法

實驗使用重量法：利用特定儀器將不同粒徑的顆粒物分離，將采樣前后經過恒重的濾紙稱量值相減，即為采集的大氣中不同粒徑顆粒物對應重量值，再除以采樣體積數則可求得顆粒物濃度。

3.2 采樣點

采樣點應設置在能代表城市霧霾特點的北京及天津的中心城區，采樣點還要選擇能代表整個地區的背景特征點。

3.3 實驗結果

3.3.1 季節因素

實驗結果得出：北京除6、7月份霧霾天氣少，其他月份出現的次數都較多，天津霧霾天主要發生在秋冬季。季節性分布呈冬季＞秋季＞春季＞夏季。冬季一方面由于燃燒煤炭采暖行為使得污染物濃度高，另一方面冬季極易出現逆溫氣候，不適宜污染物擴散，導致產生霧霾。夏秋季節出現霧霾是由于前體物如SO2、NOX、O3的大量存在，加快了光化學反應速率因而產生霧霾。但這兩個季節總體比冬季降雨較多，降雨可以有效地減少空氣中顆粒物，故這兩個季節霧霾天比冬季少。

3.3.2 風速

靜風或者低風速是霧霾天的另一個特點。風速較大時，有利于氣體的對流和湍流運動，使得污染物得以擴散；相反，靜風和低風速都不利于污染物擴散，易出現霧霾。

3.3.3 相對濕度

霧霾天比普通天氣的相對濕度較高。較高的相對濕度可以增強水溶性粒子散射效應，導致能見度下降。

3.3.4 溫度

霧霾日溫度比普通日溫度0.1至2℃。這是由于溫度高容易發生光化學反應，使得臭氧濃度增高，大氣氧化性也隨之增強，光化學反應速率加大，極易導致產生霧霾。

4 節能環保措施

研究結果表明相對濕度和靜風氣象特征是形成霧霾天氣的主要條件。那么大風和降雨可以清除區域內的大氣污染。另外冬季燃燒煤炭采暖行為是造成霧霾的另一個主要原因，建議使用清潔能源代替傳統的燃料，如地源熱能、用電取暖、工廠使用冷卻水循環利用取暖等措施，減少煤炭資源的消耗，在節約能源的同時可減少污染物的產生量。

[1]田謐.京津冀地區霾污染過程大氣PM2.5及前體物變化特征研究.北京化工大學.2013.05.

[2]楊復沫,賀克斌,馬永亮,Steven H.Cadle,Tai Chan,Patricia A.Mulawa.北京市大氣PM2.5中礦物成分的污染特征.環境科學.2004.09.

[3]孫俊玲,劉大錳,張慶華,楊雪.北京市冬季大氣PM2.5中多氯聯苯的污染水平與分布.現代地質.2009.04.