研究破解霧霾形成之謎,硫酸鹽是霧霾的主要成分

導語：北京和華北地區(qū)是中國霧霾很嚴重的城市，霧霾顧名思義就是霧和霾的結(jié)合，據(jù)有關(guān)資料顯示在世界上受霧霾最嚴重的十個城市其中就有七個在中國，霧霾多出現(xiàn)在冬秋季。其中霧霾的主要成分是硫酸鹽，但是硫酸鹽到底是如何形成的至今未解。接下來就由探秘志小編為大家揭秘研究破解霧霾形成之謎吧!

研究破解霧霾形成之謎

霧霾常在城市可見，霧霾在中國不少地區(qū)被作為災害性天氣現(xiàn)象進行預警預報。霧霾是特定氣候條件與人類活動相互作用的結(jié)果。高密度人口的經(jīng)濟及社會活動必然會排放大量細顆粒物，近年來，北京及華北地區(qū)霧霾頻發(fā)。據(jù)了解，目前已有研究表明，硫酸鹽是重污染形成的主要驅(qū)動因素。在絕對貢獻上，重污染期間硫酸鹽在大氣細顆粒物PM2.5中的質(zhì)量占比可達20%，是占比最高的單體;在相對趨勢上，隨著PM2.5污染程度上升，硫酸鹽是PM2.5中相對比重上升最快的成分。因此，硫酸鹽的來源研究是解釋霧霾形成的關(guān)鍵科學問題。

中德兩國研究人員21日說，他們破解了北京及華北地區(qū)霧霾最主要組分硫酸鹽的形成之謎，發(fā)現(xiàn)在大氣細顆粒物吸附的水分中二氧化氮與二氧化硫的化學反應是當前霧霾期間硫酸鹽的主要生成路徑。這一發(fā)現(xiàn)凸顯在繼續(xù)實施減排措施的同時優(yōu)先加大氮氧化物減排力度對緩解空氣污染問題的重要性。

清華大學賀克斌院士、張強教授、鄭光潔博士和德國馬克斯·普朗克化學研究所的程雅芳教授、烏爾里希·珀施爾教授、蘇杭教授等人當天在新一期美國《科學進展》雜志上報告說，他們運用外場觀測、模型模擬及理論計算等手段發(fā)現(xiàn)，在北京及華北地區(qū)霧霾期間，硫酸鹽主要是由二氧化硫和二氧化氮溶于空氣中的“顆粒物結(jié)合水”，是當前霧霾期間硫酸鹽的主要生成路徑。在中國北方地區(qū)特有的偏中性環(huán)境下迅速反應生成。顆粒物結(jié)合水是指PM2.5在相對濕度較高的環(huán)境下潮解所吸附的水分。

該結(jié)論與通常認為的硫酸鹽形成機制有較大不同�，F(xiàn)有基于歐美等地區(qū)的經(jīng)典大氣化學理論認為，硫酸鹽主要是在云水環(huán)境中形成，由于云中的液態(tài)水含量遠高于顆粒物結(jié)合水，通常高出1000到10萬倍，所以與云水中的硫酸鹽生成反應相比，顆粒物結(jié)合水中的反應可以忽略;理論計算還顯示，在云水反應路徑中，二氧化氮氧化二氧化硫生成硫酸鹽這一路徑的貢獻也可忽略不計。

而在北京及華北地區(qū)霧霾期間，一方面，由于顆粒物濃度大幅上升及靜穩(wěn)氣象條件下相對濕度較高等原因，顆粒物結(jié)合水含量遠高于經(jīng)典情景，顆粒物結(jié)合水中的反應總量大大提升;另一方面，重度霧霾期間二氧化氮濃度為經(jīng)典云水情景下的50倍以上，這直接改變了二氧化氮氧化路徑的相對重要性。此外，北京及華北地區(qū)大量存在的氨、礦物粉塵等堿性物質(zhì)使得當?shù)仡w粒物結(jié)合水的pH值遠高于美國等地，呈現(xiàn)出特有的偏中性環(huán)境，而二氧化氮氧化機制的反應速率會隨pH值上升而大幅提高。研究人員據(jù)此在論文中指出，優(yōu)先降低氮氧化物的排放可能有助大幅降低中國霧霾中的硫酸鹽污染水平。

“高二氧化硫主要來自燃煤電廠，高二氧化氮主要來自電廠和機動車等，而起到中和作用的堿性物質(zhì)氨、礦物粉塵等則來自農(nóng)業(yè)、工業(yè)污染、揚塵等其他來源。這些不同的污染源在我國同時以高強度排放，導致硫酸鹽以特有的化學生成路徑迅速生成，這也是重度霧霾期間顆粒物濃度迅速增長的主要原因之一。”賀克斌院士稱。該研究結(jié)果為今后科學減排、合理安排減排措施提供了有力支持。

什么是霧霾?

霧霾，顧名思義是霧和霾。但是霧和霾的區(qū)別很大�？諝庵械幕覊m、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成視覺障礙的叫霾。霾就是灰霾。霧是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統(tǒng)。多出現(xiàn)于秋冬季節(jié)，是近地面層空氣中水汽凝結(jié)的產(chǎn)物。霧的存在會降低空氣透明度，使能見度惡化，如果目標物的水平能見度降低到1000米以內(nèi)，就將懸浮在近地面空氣中的水汽凝結(jié)物的天氣現(xiàn)象稱為霧。

霾，也稱灰霾空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子也能使大氣混濁。將目標物的水平能見度在1000～10000米的這種現(xiàn)象稱為輕霧或靄。形成霧時大氣濕度應該是飽和的(如有大量凝結(jié)核存在時，相對濕度不一定達到100%就可能出現(xiàn)飽和。由于液態(tài)水或冰晶組成的霧散射的光與波長關(guān)系不大，因而霧看起來呈乳白色或青白色和灰色。

霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，霧霾是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標的籠統(tǒng)表述，尤其是PM2.5被認為是造成霧霾天氣的“元兇”。隨著空氣質(zhì)量的惡化，陰霾天氣現(xiàn)象出現(xiàn)增多，危害加重。中國不少地區(qū)把陰霾天氣現(xiàn)象并入霧一起作為災害性天氣預警預報。統(tǒng)稱為“霧霾天氣”。

霧霾形成的三大要素

1、生成顆粒性揚塵的物理基源。我國有世界上最大的黃土高原地區(qū)，其土壤質(zhì)地最易生成顆粒性揚塵微粒。

2、運動差造成揚塵。例如，道路中間花圃和街道馬路牙子的泥土下雨或潑水后若有泥漿流到路上，一小時干涸后，被車輪一旋就會造成大量揚塵，即使這些顆粒性物質(zhì)落回地面，也會因汽車不斷駛過，被再次甩到城市上空。

3、揚塵基源和運動差過程集聚在一定空間范圍內(nèi)，顆粒最終與水分子結(jié)核集聚成霾。目前來看，在我國黃土平高原地區(qū)350多座城市中，霧霾構(gòu)造三要素存量相當豐裕。

判定霧霾天氣的方法

霧和霾相同之處都是視程障礙物。但霧與霾的形成原因和條件卻有很大的差別。霧是浮游在空中的大量微小水滴或冰晶，形成條件要具備較高的水汽飽和因素。一般相對濕度小于80%時的大氣混濁，視野模糊導致的能見度惡化是霾造成的，相對濕度大于90%時的大氣混濁，視野模糊導致的能見度惡化是霧造成的，相對濕度介于80～90%之間時的大氣混濁，視野模糊導致的能見度惡化是霧和霾的混合物共同造成的，但其主要成分是霾。

霾的厚度比較大，可達1～3公里左右。出現(xiàn)霧時空氣相對濕度常達100%或接近100%。霧有隨著空氣濕度的日變化而出現(xiàn)早晚較常見或加濃，白天相對減輕甚至消失的現(xiàn)象。出現(xiàn)霧時有效水平能見度小于1KM。當有效水平能見度1～10KM時稱為輕霧。霧是指大氣中因懸浮的水汽凝結(jié)，能見度低于1公里時的天氣現(xiàn)象。

其實霧與霾從某種角度來說是有很大差別的。比如：出現(xiàn)霧時空氣潮濕;出現(xiàn)霾時空氣則相對干燥，空氣相對濕度通常在60%以下。其形成原因是由于大量極細微的塵粒、煙粒、鹽粒等均勻地浮游在空中，使有效水平能見度小于10KM的空氣混濁的現(xiàn)象。符號為“∞”。霾的日變化一般不明顯。當氣團沒有大的變化，空氣團較穩(wěn)定時，持續(xù)出現(xiàn)時間較長，有時可持續(xù)10天以上。由于霧霾、輕霧、沙塵暴、揚沙、浮塵等天氣現(xiàn)象，都是因浮游在空中大量極微細的塵�；驘熈５扔绊懼率褂行�水平能見度小于10KM。有時使氣象專業(yè)人員都難于區(qū)分。必須結(jié)合天氣背景、天空狀況、空氣濕度、顏色氣味及衛(wèi)星監(jiān)測等因素來綜合分析判斷，才能得出正確結(jié)論，而且霧和霾的天氣現(xiàn)象有時可以相互轉(zhuǎn)換的。霾在吸入人的呼吸道后對人體有害，如長期吸入，嚴重者會導致死亡。

霧霾天氣少開窗。出門在外一定要戴口罩，平常多飲水，可多泡飲菊杞茶這類中醫(yī)茶飲，預防疾病，多食用水果，從外回家后要深度清潔皮膚和頭發(fā)，此外喜愛晨練以及買菜遛彎的老年人要注意減少出門，因為霧霾對老年人的身體危害極大。

霧霾的主要來源

一、人為因素

1、第一：是汽車尾氣;

2、第二：北方到了冬季燒煤供暖所產(chǎn)生的廢氣;

3、第三：工業(yè)生產(chǎn)排放的廢氣。比如冶金、窯爐與鍋爐、機電制造業(yè)，還有大量汽修噴漆、建材生產(chǎn)窯爐燃燒排放的廢氣;

4、建筑工地和道路交通產(chǎn)生的揚塵;

5、可生長顆粒，細菌和病毒的粒徑相當于PM0.1～PM2.5，空氣中的濕度和溫度適宜時，微生物會附著在顆粒物上，特別是油煙的顆粒物上，微生物吸收油滴后轉(zhuǎn)化成更多的微生物，使得霧霾中的生物有毒物質(zhì)生長增多;

6、家庭裝修中也會產(chǎn)生粉塵“霧霾”，室內(nèi)粉塵彌漫，不僅有害于工人與用戶健康，增添清潔負擔，粉塵嚴重時，還給裝修工程帶來諸多隱患。

二、氣候因素

1、一、在水平方向靜風現(xiàn)象增多;

2、二、垂直方向上出現(xiàn)逆溫;

3、氣中懸浮顆粒物和有機污染物的增加。隨著城市人口的增長和工業(yè)發(fā)展、機動車輛猛增，導致污染物排放和懸浮物大量增加。

出現(xiàn)霧霾天氣的防御措施

1、出戴口罩;

2、喝茶;

3、量補充維生素D;

4、食清淡多喝水;

5、吃蔬菜;

6、霾天氣盡量減少出門;

7、車注意車速;

8、門時，做個自我防護，佩戴專門防霾的PM2.5口罩、防霾鼻罩，過濾PM2.5，隨時隨地呼吸新鮮空氣;

9、免霧天鍛煉�？梢愿脑谔�陽出來后再晨練。也可以改為室內(nèi)鍛煉;

10、堅持服藥。呼吸病患者和心腦血管病患者在霧天更要堅持按時服藥;

11、窗子關(guān)得太嚴�？梢赃x擇中午陽光較充足、污染物較少的時候短時間開窗換氣;

12、遠離馬路。上下班高峰期和晚上大型汽車進入市區(qū)這些時間段，污染物濃度最高;

13、補維D，多吃豆腐、雪梨等。

結(jié)語：看完上述小編為大家揭秘的研究破解霧霾形成之謎，我們知道了霧霾的主要成分硫酸鹽，中德兩國研究人員曾說破解了硫酸鹽的形成原因，但是這是在繼續(xù)實施減排措施同時優(yōu)先加大氮氧化物減排力度的前提下能實現(xiàn)的，所以至今如何破解霧霾還是一個需要長時間來研究探討的問題!