雾霾的形成、危害与防治

雾霾，正成为中国城市发展过程中一个重要的问题。这一问题，危害着人们的身体健康，同样也影响着人们的心情，侵犯着人们欣赏自然美的权利1。下面我们就来探究一下雾霾的形成、危害与防治。

雾&霾&雾霾

雾是雾，霾是霾，两者不能混为一谈。那么雾和霾有什么区别，雾霾又指的是什么呢？

基本区分2

雾不是空气污染现象，但大雾天气会不利于污染物的扩散，加重空气污染，雾和空气污染中的霾是有区别的。

宏观现象3

雾一般是呈现乳白色或是青白色。这是由于雾滴相对可见光波长足够大，其对光的散射与波长无关，综合效应为白色。同时，雾滴还会吸收光线，因此我们有时也会觉得雾天天空非常黯淡。霾粒选择散射太阳光，对波长短的光（如蓝光）要比波长长的光（如红光）散射强，所以，在暗的背景上会看到霾带有蓝光；但是在亮的背景上，尽管有其散射的蓝光，亮背景通过霾透过的黄光更强，因而总效果是霾色为黄色或是橙灰色。

微观结构4

霾与雾的最大区别在于颗粒物和相对湿度。形成霾的粒子与形成雾的粒子有所区别，表现在两方面：数量和粒径。霾粒子的粒径相对于雾滴是比较小的，而关于数量部分的资料暂缺。
但是，中国当今的雾和霾都已不是完全的自然现象。污染排放的人为气溶胶粒子不仅对霾有贡献，还作用于云雾的形成。气象科学所述的“气溶胶”，可简单理解为大气环境科学中的“颗粒物”，即我们熟知的PM2.5、PM10。5

那么我们为什么使用“雾霾”一词呢？这是因为雾和霾经常同时出现，即大气中同时存在因为小水滴和干尘粒共同影响地表水平可见度，其中霾对大气的影响占主导因素。而又因为霾对于人们生产生活造成的影响较大，雾是长久以来一直存在的无污染的大气现象（因雾而造成的空气流动性差形成的大气污染不计入其中），所以下文中主要讲述霾的形成、危害与防治。

定义

霾6（又称灰霾，中国称为霾，香港称为烟霞）指在近地面的空气中，有大量尘埃或烟屑浮游在空中，令能见度下降的大气现象。
根据QX/T 113-2010中华人民共和国气象行业标准7，霾是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10.0km的空气普遍浑浊现象。

形成

雾是悬浮在空气中的小水珠，其单一的形成原因，是溶解水蒸气的空气骤然受冷，水蒸气液化。

霾形成时一般含有三类污染源，一是硫化物，二是氮氧化物，三是大气颗粒物。8

雾霾作为一种自然现象，其形成有三方面因素。9

水平方向静风现象的增多。
随着城市建设的迅速发展，大楼越建越高，增大了地面摩擦系数，使风流经城区时明显减弱。静风现象增多，不利于大气污染物向城区外围扩展稀释，并容易在城区内积累高浓度污染。
垂直方向的逆温现象。
逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空，使城市上空出现了高空比低空气温更高的逆温现象。污染物在正常气候条件下，从气温高的低空向气温低的高空扩散，逐渐循环排放到大气中。但是逆温现象下，低空的气温反而更低，导致污染物的停留，不能及时排放出去。
悬浮颗粒物的增加。
近些年来随着工业的发展，机动车辆的增多，污染物排放和城市悬浮物大量增加，直接导致了能见度降低，使得整个城市看起来灰蒙蒙一片。

霾的形成与污染物的排放密切相关，城市中机动车尾气以及其它烟尘排放源排出粒径在微米级的细小颗粒物，停留在大气中，当逆温、静风等不利于扩散的天气出现时，就形成霾。

危害

雾霾正在中国各大城市间扩散，它已经成为中国发展过程中不可避免的一个问题。当然，欧美国家在上个世纪也经历过严重的雾霾灾害，绝不亚于中国。伦敦1952年经历的严重的雾霾时间导致了逾一万人死亡。10

在成因中所提，雾霾通常含有较多的硫化物、氮氧化物、硫氧化物、大气颗粒物等。这些物质分别具有不同的危害，同时彼此之间也可以相互作用生成毒性更大的物质。下面我分开来讨论一下雾霾中各种物质的危害。

硫化物

无机化学中，硫化物指电正性较强的金属或非金属与硫形成的一类化合物。金属硫化物在水中都会发生不同程度的水解：11

S2−+H2O⇌HS−+OH−

HS−+H2O⇌H2S+OH−

根据以上两个离子方程式，我们可以看出，金属硫化物在遇到大气中的水后会形成氢硫酸，而氢硫酸易挥发12，挥发出的H2S气体有毒13。H2S具有神经毒性，同时可以使人窒息和刺激呼吸道；经呼吸道吸入可出现化学性支气管炎、肺炎、肺水肿、急性呼吸窘迫综合征等。少数中毒病例可以肺水肿的临床表现为主，而神经系统症状较轻。可伴有眼结膜炎、角膜炎。14

氮氧化物

氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物。作为空气污染物的氮氧化物（NOx）常指NO和NO2。15
NO NO在空气中极易被氧化为NO2，因此其毒性主要以下面的NO2的毒性体现。
NO2 NO2吸入后对肺组织具有强烈的刺激性和腐蚀性，这主要是因为NO2与水反应歧化生成硝酸。(3NO2+H2O= NO+2HNO3)；也可以形成酸雨，腐蚀桥梁、建筑物等。16

硫氧化物

硫氧化物在空气污染物中主要指的是SO2和SO3。
SO2 二氧化硫具有酸性，可与空气中的其他物质反应，生成微小的亚硫酸盐和硫酸盐颗粒。当这些颗粒被吸入时，它们将聚集于肺部，是呼吸系统症状和疾病、呼吸困难，以及过早死亡的一个原因。如果与水混合，再与皮肤接触，便有可能发生冻伤。与眼睛接触时，会造成红肿和疼痛。同时，其在NO2和空气颗粒物的催化下可以被氧化形成SO3气体，关于SO3气体的毒性将在下一条中叙述。17
SO3 三氧化硫是一种硫的氧化物，分子式为SO3，有类似SO2的气味，溶于水中反应成硫酸。它的气体形式是一种严重的污染物，是形成酸雨的主要来源之一。   SO3是硫酸（H2SO4）的酸酐，三氧化硫与水反应，释放出大量的热，而形成硫酸。因此，可以发生以下反应：
SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)（-88 kJ·mol−1）
这个反应进行得非常迅速，而且是放热反应。在大约~340 °C以上时，硫酸、三氧化硫和水才可以在平衡浓度下共存。   因为这个反应，人体吸入三氧化硫后，气体进入呼吸道及肺，并溶于粘液，形成硫酸，腐蚀呼吸道；也可以形成酸雨，腐蚀桥梁、建筑物等。18
同时，雾霾造成的大气可见度降低也会影响视线，造成交通事故发生率的升高和人们出行的不便。

防治

根据雾霾的原因可以看出，含硫、氮元素的化石燃料是造成雾霾的主要原因，但是雾霾成因复杂，形成也与宏观大气情况有关。

防止雾霾

在日常出行方面，为了防止雾霾，我们应当使用国4、国5等对于硫、氮元素含量限制较为严格的汽车用油；同时也应该尽量多的搭乘公共交通工具。
政府应当加大对重污染企业排污的管理力度。
树木在一定程度上可以防止雾霾的发生(原因不明)，应该在日常生活中减少纸张的浪费，拒绝使用一次性筷子（尤其是不良商家在制作一次性筷子的过程中会使用含硫的物质对筷子进行处理，对健康不利而且增加了硫氧化物的排放）。