张小曳向本刊记者解释说,空气中能够影响能见度的物质有两种,分别是颗粒物和水滴。颗粒物就是气溶胶。根据气象学上的定义,霾是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中,使水平能见度小于10千米的空气普遍浑浊现象。这里的干尘粒指的就是干气溶胶粒子。
云则是指悬在空中的水滴,当它到达地面后也称为雾。但是如果没有凝结核,在实际的大气中云雾也无法形成。当空气中水汽较多时,某些吸水性强的干气溶胶粒子会吸水长大,并最终活化成云雾的凝结核,若污染粒子很多,就会产生更多、更小的云雾滴,使能见度进一步降低,低于1千米时被定义为雾,而能见度在1 10千米时则被定义为轻雾。
因此,没有干气溶胶粒子就不能形成霾,没有气溶胶粒子参与在实际大气中也无法形成雾。
张小曳进一步解释说,由于雾和霾都能影响能见度,所以,能见度低于10千米时,有时可能既有霾的贡献,也有雾的贡献。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。一般情况下,大家看到的同时有霾和雾存在的、我国区域性能见度低于10千米的空气普遍浑浊现象被称为“雾-霾”天气。
张小曳告诉本刊记者,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。他说,过去在山区也易产生雾,其凝结核是植被产生的挥发性有机化合物最终形成的有机碳粒子,量不大。现在雾的凝结核中,多为人为活动排放,量大且对人体有害。大气在同样液态水含量下,因为凝结核多,就更容易形成数量多但小的水滴。这些小水滴量多而小,滞空时间长,寿命长,更不容易下雨。
1980年以来,我国人为排放加剧,化石燃料、生物质燃烧增加,土地利用和覆盖改变,造成空气中一次和二次气溶胶大幅上升。
张小曳解释说,一次气溶胶是指从排放源直接排放到大气中的气溶胶粒子,二次气溶胶是由排放源排放的气体转化生成的气溶胶,一次气溶胶与二次气溶胶的成分有一些不同。他的团队在研究中关于二次气溶胶有一些发现。比如,我国华北区域中70%的气溶胶与2种或3种其他来源气溶胶混合,低温条件下,臭氧与二氧化硫在矿物气溶胶表面存在协同效应,使二次硫酸盐生成速率随着温度降低出现先加快后减慢的趋势,直接影响大气中二次硫酸盐生成总量。“类似的反应,使中国雾霾问题更为复杂。”
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