雾和霾:相伴相生的空气污染物

“雾霾”一词笼统地描述了两种相似的、容易混淆的天气现象——雾和霾。由于它们都导致能见度下降,公众和媒体通常将它们等同起来。

雾与霾的共存和相互转化

雾的定义是,大气中悬浮的云雾滴(即水滴)导致能见度低于 1 公里。当能见度在 1~10 公里时,则称为轻雾。

霾是大量微细干尘粒均匀漂浮在空中,使水平能见度低于 10 公里的现象。这里的干尘粒是指干气溶胶粒子。

通常情况下,当能见度在 1~10 公里时,既有干气溶胶粒子的影响(即霾),也可能有水滴的作用(即轻雾),难以区分,因此被称为“雾-霾”现象。由于实际大气中没有气溶胶粒子作为云雾的凝结核(或冰核),因此雾和霾都与气溶胶粒子相关。

雾和霾在一天中可以互换角色,甚至在同一区域的不同位置,雾和霾也可能各有偏重。例如,清晨空气湿度大,水滴含量多,则轻雾和雾出现的可能性更大;中午空气湿度下降,干气溶胶粒子比例增加,则霾更多一些。“雾-霾”现象通常同时出现并可以转换。

干霾和湿雾:雾霾的显著区别

干气溶胶粒子与参与云雾滴形成的气溶胶粒子是霾和雾的主要成分,也是它们最主要的差异。通俗地说,霾比较“干”,而雾比较“湿”。

判断雾和霾哪个更明显的一个关键指标是空气湿度。一般来说,在雾-霾现象中,当大面积观测到的空气相对湿度大于 90% 时,雾-霾中以雾为主导;当大面积观测到的空气湿度低于 80% 时,以霾为主导。

之所以使用空气湿度作为雾和霾区分的依据,是因为水汽在雾-霾变化中扮演着重要的角色。当空气中水汽充足时,某些吸水性强的干气溶胶粒子会吸水、长大,并在过饱和的气象条件下最终转化为云雾的凝结核,在气溶胶粒子之外产生一些云雾滴,从而推动由霾向轻雾和雾的转化。而当空气湿度降低时,雾向霾的转变也会发生。

值得注意的是,雾和霾原本是自然界中的两种天气现象,在人类活动对大气影响较小的年代,雾和霾也会偶尔出现,因为自然的循环过程中也会产生气溶胶粒子,但这些气溶胶粒子被视为背景气溶胶,那时的雾-霾也主要受空气中水汽变化的影响。随着人类活动的加剧,这一现象在我国近三十余年出现了显著变化。如今的雾-霾不仅受空气中水分含量和分布的影响,还受源于人为排放的大气气溶胶显著增加的影响。

霾中 PM2.5 颗粒更易进入肺部

在干气溶胶粒子中,存在着大量直径小于或等于 2.5 微米的粒子,即我们俗称的 PM2.5,也称为可入肺颗粒物。在以霾为主导的雾-霾天气中,可入肺的 PM2.5 更多。

研究表明,粒径在 10 微米以上的颗粒物会被挡在人的鼻子外面;粒径在 2.5 微米至 10 微米之间的颗粒物,能够进入上呼吸道,对人体健康危害相对较小;而粒径在 2.5 微米以下的细颗粒物(即 PM2.5),能够直接进入肺泡并被巨噬细胞吞噬,可以永久停留在肺泡中,不仅对呼吸系统,而且对心血管、神经系统等都会产生影响。由于雾中的水滴粒子直径通常在几十微米,与 PM2.5 相比,不易直接进入肺部。

至于 PM2.5 对健康的具体影响有多大,目前尚未定论,因为 PM2.5 对人体的影响是一个长期过程,难以在短时间内表现和评估。影响还与 PM2.5 浓度、人体暴露时间、防护措施和个人体质与营养等因素密切相关,因此当前很难对霾对健康的准确影响做出定量判断。(记者 徐文彬)

【科普链接】

什么是气溶胶?

气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系。它们能作为水滴和冰晶的凝结核、太阳辐射的吸收体和散射体,并参与各种化学循环,是大气的重要组成部分。雾、烟、霾、轻雾(霭)、微尘和烟雾等,都与天然或人为排放的大气气溶胶有关。

什么是 PM2.5

细颗粒物(PM2.5)是指空气动力学等效直径小于等于 2.5 微米的气溶胶粒子,是能进入人体肺泡的颗粒物。

PM2.5 的主要来源

PM2.5 的主要来源有三类:化石燃料燃烧、生物物质燃烧和土地覆盖和利用的变化。其人为来源包括:工矿企业的化石燃料燃烧、采暖锅炉燃烧、交通工具排放、烹调和其他人类活动;其自然来源包括沙尘暴的风蚀过程、火山爆发、森林大火等释放的燃烧产物。