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25日,星球研究所发布《中国雾霾说明书》。全文如下:
雾霾不断消散,又不断重来
关于它的信息也纷繁复杂
令人疑惑连连
本文中我们用了近万字、73张图
试图全面呈现它的成因及解决之道
全面呈现这场涉及每个人的
对流层保卫战
伟大的对流层
平均厚度约10千米
几乎所有的人类活动
都在这里完成
这是我们一生中
无可替代的生存空间
(国际空间站拍摄的大气层,对流层是最靠近地面的一层,图片来源@NASA)▼
然而
工业时代以来
我们的对流层
却变得越发浑浊
到了2013年
全年平均35.9天里
北京的对流层
是这样的
(请横屏观看,大霾下的北京,近处可见国贸CBD,远处是太行山,摄影师@李珩;上文数据为2013年全国平均霾日数,源自参考文献[1])
▼
成都的对流层
是这样的
(请横屏观看,下图左侧是被霾笼罩的四川盆地,右侧是川西连绵的山地,摄影师@行影不离)
▼
乌鲁木齐的对流层
则是这样的
(请横屏观看,大霾笼罩的乌鲁木齐城区,摄影师@李杰)
▼
也正是那一年的1月
约1/4国土上空的对流层
在一夜之间全部沦陷
自此
“雾霾”这个词
便与近6亿人息息相关
(2013年1月,我国发生有记录以来极为严重的一次大规模区域性灰霾天气,范围覆盖17个省级行政区,影响近6亿人,下图为当时的卫星图像,灰色的是霾,白色是上方的云层,制图@陈思琦/星球研究所)
▼
时至今日
政府官员、科学家、工程师
无数人仍在致力于驱散“雾霾”
保卫我们的对流层
可是1年、2年、3年、4年、5年、6年、7年过去
它却依然一次次卷土重来
“雾霾”
究竟因何而生?
还将持续多久?
我们该怎么做?
有胜利的希望吗?
要回答这种种疑问
必须从“雾霾”的本质
开始说起
01
“雾霾”的本质
“雾”和“霾”
本不应混为一谈
它们是对流层中
两种不同的天气现象
但形成的关键均在于
空气中稳定悬浮的
对于雾,是小水滴
对于霾,则多为干尘粒
因此
雾常呈乳白色
相对湿度可达到90%以上
水平方向的能见度不到千米
随着地表温度上升
便可逐渐消失
(南京主城区的雾,拍摄于2020年2月,早上8点,摄影师@李毅恒)
▼
霾则相对灰黄
相对湿度一般不超过80%
水平能见度不到10千米
有时甚至能持续多日
难以消散
(雾和霾有时也可相互转化,因而常被混称为“雾霾”;下图为广州的霾天气,拍摄于2017年1月,摄影师@许晓平)
▼
其中
直径不超过10微米的颗粒
人称PM10
它们能越过人体的重重防线
在呼吸道中沉积
也称“可吸入颗粒物”
而直径不到2.5微米的颗粒
便是PM2.5
它们更加微小
更易吸附有毒物和病原体
还能畅通无阻地深入支气管甚至肺泡
引发呼吸道、心脑血管和肺癌等疾病
造成我国每年近100万人因此死亡
(上文数据源自参考文献[6];本文中的直径均指空气动力学等效直径,即当粒子和密度为1g/cm3的球体有相同降落速率时,球体的直径大小;下图为不同粒径颗粒物的大小对比,制图@郑伯容/星球研究所)
▼
那么
这些颗粒物从何而来?
有时
它们来自自然界
森林大火、火山喷发
海浪飞溅、荒漠扬沙
都能成为颗粒物的来源
(以上自然过程被称为天然源,下图为内蒙古阿拉善左旗的沙尘暴天气,摄影师@李含军)
▼
但更多时候
它们来自人类社会
从烹饪油烟到工地扬尘
从汽车尾气到工厂烟尘
形形色色、不胜枚举
(人类生活和生产活动造成的排放被称为人为源,也是本文主要讨论的部分;下图为郑州热电厂,前方是主要排放废气的烟囱,后方是排放水汽的冷却塔,现已停产搬迁,摄影师@焦潇翔)
▼
有时
它们一“出生”便是颗粒物
由污染源直接排放进入大气
称为“一次颗粒物”
(工地扬尘便是典型的一次颗粒物,下图为四川广安的一处工地,摄影师@周修建)
▼
但更多时候
它们“出生”时还只是气体
在大气中“进化”成为颗粒物
是为“二次颗粒物”
(在我国多数地区,尤其是霾污染严重时,二次颗粒物已成为主要影响因素;下图为2011年甘肃中部灰霾下的火力发电厂,其排放中既有一次颗粒物,也有气体污染物,摄影师@刘忠文)
▼
例如
由二氧化硫(SO2)
氧化形成的
硫酸盐颗粒(SO42-)
是二次颗粒物
由氮氧化物(NOx)
挥发性有机物(VOCs)
在光照条件下反应形成的
硝酸盐颗粒(NO3-)和有机物颗粒
是二次颗粒物
由氨气(NH3)
与大气中的硫酸、硝酸等
酸碱中和形成的
铵盐颗粒(NH4+)
同样也是二次颗粒物
(正因如此,城市灰霾中的成分并不是单一的;下图为2016年长沙灰霾中的车流,摄影师@李云鹏)
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