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雾霾的原因有哪些

雾霾的原因有哪些,前段时间,我国大部分地区被雾霾天气笼罩,那么雾霾天气形成原因是什么?

雾霾的原因有哪些,前段时间,我国大部分地区被雾霾天气笼罩,那么雾霾天气形成原因是什么?事实上,这几年,每到秋冬,我国中东部地区不时会遇到雾霾天气,只是都没近段时间波及范围如此之广,持续时间如此之长。雾霾天气形成原因其中既有气象原因,也有污染排放原因。那么雾霾的原因有哪些呢?

1.大气环流异常导致静稳天气多,有利于形成雾霾

静稳天气是指当大范围近地面大气层持续或超过24小时出现气压场较均匀、静风或风速较小的天气。在静稳天气条件下,湍流受到抑制,特别是当逆温层出现时,低空中的水汽和颗粒物不易扩散,极易形成雾霾天气。

静稳天气在秋冬季更易出现。2013年1月大气环流异常而导致静稳天气偏多,为大范围持续雾霾天气的出现提供了有利条件。1月份,西北利亚地区冷高压异常偏弱,北半球西风指数较常年明显偏大,表明高空西风分量较强,环流比较平直,纬向型环流较弱,不利于引导极地冷空气进入我国;中东部大部地区的海平面气压值较常年偏小1~5hpa(百帕),处于弱气压梯度区,地面风速不大,垂直和水平方向扰动小,静风和小风天气多,形成持续静稳天气。气象资料分析表明,2013年1月我国中东部大部地区稳定类天气出现的频率较常年明显偏多,其中华东地区为56.5%、华南57.3%、西南63.7%,而华北地区高达64.5%,与2006年并列为近10年最高。加之南方暖湿气流相对较强,上述地区近地面空气湿度大,因此出现大范围持续雾霾天气。

2.我国大气气溶胶浓度高有利于形成雾霾

我国大气气溶胶浓度在世界范围来说处于较高水平,有利于催生雾霾天气的形成。大气气溶胶是指悬浮在大气中的固态和液态颗粒物的总称,主要包括沙尘、碳(有机碳和黑碳)、硫酸盐、硝酸盐、铵盐和海盐等六大类[3]。我国各地大气气溶胶有不同的时空分布特点。冬季北方地区燃煤采暖、春秋季农村地区秸秆焚烧都会造成碳气溶胶的浓度明显增加;春季,西部地区受沙尘天气影响,以沙尘气溶胶为主。我国华北地区工业相对比较发达,排放的二氧化硫较多,由于气温高可加速二氧化硫转化为硫酸盐,所以夏季华北地区硫酸盐气溶胶浓度较其他季节和地区都高。因城市汽车使用量大大高于农村,所以城市中硝酸盐和硫酸盐气溶胶浓度大大高于农村。气溶胶中空气动力学当量直径在10微米以下的颗粒物称为 PM10,2.5微米以下的称为PM2.5. Aaron利用Terra卫星遥感数据反演得到全球PM2.5浓度分布,结果表明全球大部分地区年均PM2.5浓度 <10微克/立方米,而在我国中东部地区则达到60-90微克/立方米,部分地区甚至 >100微克/立方米,明显处于较高水平;我国PM10的浓度也远高于欧美地区[5]。近年来,由于煤炭消耗量和机动车数量增长等因素,我国气溶胶浓度不断上升,1995年到2012年,二氧化硫排放总量已由1.89×107t(吨)增加到2.12×107t。

大量研究表明,气溶胶中PM10和PM2.5的浓度与能见度密切相关。有研究证明,济南能见度与PM10、PM2.5 浓度的相关系数分别达到-0.622、-0.694,当PM10、PM2.5浓度上升时,能见度将明显下降。能见度降低的主要原因是颗粒物对光的散射和吸收效应,并由于散射作用减小了目标物与天空背景之间的对比度而造成。大气气溶胶中,起散射作用的主要是粒径为0.1-1微米的细粒子,对光的吸收效应几乎全部是由黑碳和含有黑碳的颗粒所引起。由此可见,气溶胶浓度对能见度的影响非常大,我国气溶胶浓度高是雾霾天气多发的主要原因,而冬季北方地区采暖燃煤释放的大量黑碳则加剧了雾霾的形成。

3.雾霾天气使近地层大气更加稳定,加剧雾霾发展

大气中污染物和雾霾相互影响和作用,其主要媒介是气溶胶。雾霾中污染物的加入显著改变了气溶胶浓度,可促进水汽凝结,形成更多的云雾滴,水汽凝结时释放的潜热又有利于雾区的抬升和扩展;另一方面,云雾滴和气溶胶的增加将更多的太阳辐射反射、散射回大气中,使到达地面的辐射减少,地面气温下降,大气层结稳定度增加,造成每日正常排放和转化的气溶胶粒子更易在近地层大气中集聚,能见度进一步降低。由此可见,气溶胶的增多通过影响近地面层动力和热力场,对雾霾的发展起正反馈作用[10]。

4.气溶胶二次反应导致污染物浓度增高

气溶胶按照形成过程可分为一次气溶胶和二次气溶胶。人类活动产生的污染源排入大气中,其中二氧化硫、碳氢化合物、氮氧化合物等一次气溶胶通过化学反应和气粒转化过程,形成硫酸盐、硝酸盐和氯化物等新的比较稳定的颗粒,即二次气溶胶。大量观测数据表明,大气中二次气溶胶对PM2.5浓度的贡献很大,大气污染物中有近5成的颗粒物来自于二次反应。二次气溶胶参与形成更多的云(雾)滴,使本已严重的大气污染状况变得更为复杂,雾霾天气更严重。

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