我国改革开放以来,经济持续高速发展,工业化和城市化进程不断加速,伴随着城市人口的增长,机动车保有量暴增,能源大量集中消耗,道路等交通设施和污染物脱除技术严重滞后,导致城市和城市群区域大气污染日趋严重,表观为大气能见度严重下降,霾锁城事件频繁发生。涉及区域除十分典型的京津冀环渤海、长三角和珠三角,近些年来中西部关中地区、中南部长株潭地区和东北辽东南地区大气污染也日趋严重,传统的四川盆地、兰州盆地和天山东麓的乌鲁木齐区域,严重的大气污染也未见显著好转。我国中东部大部分地区已经演变成为以高浓度细颗粒物(全年)和高浓度臭氧(夏秋季节)为特征的典型“双高”型污染区域,其中以京津冀区域最为严重。大气霾污染已为我国的环境危机拉响了警报,环境问题已成为京津冀、长三角、珠三角乃至所有经济快速发展区域的桎梏,解决经济发展与大气环境变化之间的矛盾势在必行。
4.5.1.1 霾的定义及化学组分
霾在气象学中被定义为:“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 km的空气普遍混浊的现象。”组成霾的粒子极小,不能用肉眼分辨。霾与晴空区之间不能像雾一样形成明显的边界。中国气象局地面观测规范中霾的判别条件是能见度小于10 km,相对湿度小于80%;而相对湿度为80%~95%时,则需要人为对大气成分进行甄别。观测规范中按照能见度等级把霾细分为:轻微霾,5 km≤能见度<10 km;轻度霾,3 km≤能见度<5 km;中度霾,2 km≤能见度<3 km;严重霾,能见度<2 km。
总的来说,霾是指各种源排放的污染物(气体和颗粒物如CO、SO2、NOx、NH3、VOCs、PM)在特定的大气流场条件下,经过一系列物理化学过程,形成的细颗粒物,并与水汽相互作用导致的大气消光现象。霾的本质是大气中PM2.5浓度超标,PM2.5的消光作用很强,当PM2.5浓度显著上升时,大气能见度随之显著下降。当能见度低于10 km,就形成“霾”,公众的直观感受就是城市的高楼大厦漂浮于烟雾之中,空气质量差。PM2.5是指空气动力学直径小于或者等于2.5μm的大气颗粒物(气溶胶)的总称,学名为大气细颗粒物。PM2.5组成极其复杂,几乎包含元素周期表所有元素,涉及3万种以上有机和无机化合物(包括硫酸盐、硝酸盐、氨盐、有机物、炭黑、重金属等),真是“小粒子、大世界”。PM2.5中来自排放源直接排放的贡献较少,以一次排放的气体通过物理和光化学过程生成的二次粒子为主。(www.xing528.com)
4.5.1.2 霾的影响与危害
霾中PM2.5细颗粒物浓度较高,当PM2.5~10粗颗粒物浓度较高时,表明有显著的沙尘或扬尘影响。霾造成气候、环境、健康等方面的负面影响有:①PM2.5浓度的增加可能是极端天气事件增加的原因之一。PM2.5影响大气辐射平衡,导致地面越来越冷、大气越来越热,可能加剧区域大气层加热效应、增加极端气候事件,严重影响区域和全球气候变化。②细颗粒物污染是全球性重要环境问题之一,1975年以来,除欧洲外,全球范围内细颗粒物浓度都在明显上升。PM2.5浓度的增加会引起城市大气酸雨、光化学烟雾现象,导致大气能见度下降,阻碍空中、水面和陆面交通。③霾污染发生时,细颗粒物吸湿特性增强,可以直接传染细菌和病毒。PM2.5又称为可入肺颗粒,能够直接进入人体肺泡甚至血液系统中,直接导致心血管病等疾病。PM2.5的比表面积较大,通常富集各种重金属元素和有机污染物,其多为致癌物质和基因毒性诱变物质,危害极大。PM2.5污染会增加重病及慢性病患者的死亡率,使呼吸系统及心脏系统疾病恶化,改变肺功能及结构,改变人体免疫结构。中科院的研究已经基本证明大气污染与呼吸道疾病死亡率正相关。北京市近年肺癌患病率显著提高,2012年平均每天确诊104个肺癌病人。对广州市肺癌致死率与霾污染关系的研究表明,考虑7年滞后期,肺癌致死率和气溶胶消光系数的相关系数高达0.97。
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