霧霾時(shí)空分布特征及形成原因文獻(xiàn)綜述 穆迪

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1、霧霾時(shí)空分布特征及形成原因文獻(xiàn)綜述1.霧霾污染的相關(guān)概念和理論（1）霧霾的概念霧霾中的霧是近地面的云，霾是漂浮在空氣中的硫酸、灰塵等組成的氣溶膠。在一定光照，溫度，濕度和動(dòng)力因素霧和霾相結(jié)合就形成了霧霾。霧霾的主要成分是直徑不大于2.5微米的可入肺顆粒物，稱(chēng)為PM2.5。首先PM是“particulatematter”的英文縮寫(xiě)，是指可吸入顆粒物質(zhì)，在環(huán)境領(lǐng)域被稱(chēng)為顆粒物，在大氣科學(xué)領(lǐng)域被稱(chēng)為大氣溶膠粒子。按氣象學(xué)定義，霧是水汽凝結(jié)的產(chǎn)物，主要由水汽組成；按中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《霾的觀測(cè)和預(yù)報(bào)等級(jí)》的定義，霾則由包含PM2.5在內(nèi)的大量顆粒物飄浮在空氣中形成。通常將相對(duì)濕度大于90

2、%時(shí)的低能見(jiàn)度天氣稱(chēng)之為霧，而濕度小于80%時(shí)稱(chēng)之為霾，相對(duì)濕度介于80%~90%之間時(shí)則是霾和霧的混合物共同形成的，稱(chēng)之為霧霾。（2）霧霾污染的形成機(jī)制霧霾污染的形成機(jī)制非常復(fù)雜，既有人為原因，也有大氣原因。人類(lèi)活動(dòng)中工業(yè)生產(chǎn)和居民生活使得污染物大量排放，為霧霾形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，所以說(shuō)“污染是元兇”；大氣運(yùn)動(dòng)包含水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)兩種，在霧霾污染形成過(guò)程，空氣運(yùn)動(dòng)扮演“幫兇”的角色。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院最新調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中國(guó)大陸霧霾污染源主要是燃煤、工業(yè)生產(chǎn)、汽車(chē)尾氣、生物質(zhì)燃燒以及揚(yáng)塵沙塵。其中PM2.5是主要污染物，其污染源所占比重如圖1-1所示。由于人類(lèi)生產(chǎn)生活產(chǎn)生的排放物形成的一次顆粒

3、物通過(guò)地面的界面反應(yīng)，形成二次無(wú)機(jī)顆粒；同時(shí)其他廢氣通過(guò)大氣輸送和化學(xué)反應(yīng)，形成二次有機(jī)顆粒物，這樣就形成霧霾的物質(zhì)基礎(chǔ)。氣溶膠與濕潤(rùn)的空氣在大氣條件出現(xiàn)水平方向連續(xù)靜風(fēng)和垂直方向逆溫時(shí)，就產(chǎn)生霧霾，而霧霾的水汽遇冷凝結(jié)成霧或輕霧。圖1-1PM2.5主要來(lái)源占比圖（3）霧霾污染的危害1-3-1霧霾的危害是多方面的，包括對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、居民生產(chǎn)生活以及居民身心健康。霧霾天氣發(fā)生時(shí)，空氣濕度低于百分之六十，可吸入顆粒物質(zhì)均勻浮游在于空中，顆粒物質(zhì)對(duì)大氣具有一定的散射和吸收作用，使得空氣能見(jiàn)度降低，影響交通通訊，工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?？晌腩w粒物，尤其是可入肺顆粒物通過(guò)進(jìn)入人體循環(huán)系統(tǒng)，造成呼吸

4、道炎癥、肺炎等病癥，加重了人們對(duì)于霧霾污染的恐懼感，嚴(yán)重影響人們的身心健康。1.3.2霧霾天氣發(fā)生后，嚴(yán)重的視程障礙威脅著城市道路、高速公路、航空港、海港、航道的安全。2013年1月北京霧霾事件中，曾發(fā)生多起交通事故，1月31日霧霾天氣加凍雨雙重影響，導(dǎo)致望京往太陽(yáng)宮方向高架橋上發(fā)生100多輛車(chē)追尾事故。（4）霧霾的分類(lèi)及物理特征根據(jù)能見(jiàn)度和含水量將霧霾過(guò)程劃分為霧、輕霧、濕霾、霾4個(gè)不同階段。霧、濕霾階段的相對(duì)濕度平均為95%、91%，輕霧和霾階段平均相對(duì)濕度接近，均為79%。4個(gè)階段的主要發(fā)生順序?yàn)轹?輕霧→濕霾→霧→濕霾→輕霧?霾，霧前濕霾階段持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于霧后。尺度>2μm以霧滴為

5、主的粗粒子數(shù)濃度、表面積濃度和體積濃度在霧階段均顯著大于其他3個(gè)階段，其中霾階段濃度最低。霧滴表面積濃度和體積濃度譜在5μm、13μm及21.5μm處分別存在峰值，對(duì)霧水體積和液水含量的貢獻(xiàn)最大的尺度范圍為10~30μm，而輕霧、濕霾和霾階段粗粒子譜均為單峰型。尺度>0.010μm的細(xì)粒子表面積濃度譜形在霧和濕霾階段、輕霧和霾階段分別相似，霧和濕霾階段數(shù)濃度占優(yōu)勢(shì)的尺度范圍分別為0.04~0.13μm和0.02~0.14μm，輕霧及霾階段數(shù)濃度優(yōu)勢(shì)粒子尺度范圍均為0.02~0.06μm。4個(gè)階段數(shù)濃度最大差異出現(xiàn)在0.020~0.060μm范圍，從高到低依次為輕霧、霾、濕霾、霧。<0.0

6、15μm、0.015~0.080μm和>0.080μm的氣溶膠粒子最高數(shù)濃度分別出現(xiàn)在霾、輕霧和霧階段。從霾、輕霧、濕霾到霧的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，以0.060~0.090μm為界，小粒子減少，大粒子增多。霧霾演變過(guò)程中，細(xì)粒子的數(shù)濃度與平均直徑整體上呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。總數(shù)濃度在輕霧階段最高、霧階段最低、霾和濕霾階段相當(dāng)?？偙砻娣e和體積濃度最高為霧和濕霾階段，輕霧和霾階段依次減小。霧和濕霾階段的氣溶膠粒子平均尺度相當(dāng)，輕霧與霾階段最小。2.霧霾天氣的成因分析（1）城市汽車(chē)尾氣排放過(guò)多隨著人們的生活水平不斷的提高，很多人都擁有了自己的車(chē)輛，這樣就導(dǎo)致城市中輛越來(lái)越多，堵車(chē)的情況在每一個(gè)城市不斷的上演

7、，而車(chē)子因?yàn)椴荒軌蚩焖傩旭偝霈F(xiàn)了燃料燃燒不充分的情況，加快了空氣污染的速度。而且汽車(chē)在經(jīng)過(guò)十字路口的時(shí)候，都不會(huì)熄火，這樣就不能夠讓車(chē)?yán)锏娜剂吓c空氣進(jìn)行充分的接觸，這也是為什么城市汽車(chē)總是會(huì)產(chǎn)生有毒尾氣污染空氣，這也是城市的大型十字路口的空氣質(zhì)量更低的原因（2）重工業(yè)燃料增加我國(guó)的工業(yè)不斷的進(jìn)步，也加快了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但是隨之而來(lái)的是因?yàn)橹毓I(yè)的發(fā)展產(chǎn)生的廢氣影響了周邊環(huán)境的空氣質(zhì)量，尤其是鋼鐵廠和水泥廠等。眾所周知，重工業(yè)廠在運(yùn)轉(zhuǎn)的