校民建会员吴洪波副教授解读“雾霾”为何如此严重?

发布者:郑盼发布时间:2013-12-20浏览次数:188

最近几天,严重的雾霾天气先后侵袭了我国中东部和北部大部分地区,引起人们工作、生活的不便以及对自身健康的担忧。事实上,人们所谈论的雾霾天气是两个不同气象概念的混合体。雾(Fog),是指近地面空气中的水汽凝结成悬浮的细微水滴,导致地面能见度低于1公里的天气现象,其中能见度在1~10公里时称为轻雾(Mist)。霾(Haze),也称为灰霾或者烟霞,是指大量极细微干的颗粒物均匀的悬浮于空气中,导致大气浑浊、水平能见度小于10 公里的天气现象。这里,雾中的水滴微粒和霾中的颗粒物微粒都能影响能见度,难以严格区分其作用。但是,一般来讲空气湿度大于90% 时主要是雾的作用;湿度小于80% 时主要是霾的作用;湿度在80%-90%之间时,雾霾共同起作用且以霾为主。因此,当区域性能见度低于10公里时,往往被统称为“雾霾”天气。   

雾霾天气发生时,我们并不过分担心由于空气中水汽变化所引起的雾,而真正担忧的是由颗粒物微粒所导致的灰霾。这些颗粒物质一般被称为大气颗粒物(particulate matter, PM)或者气溶胶粒子,它是主要的大气污染物质之一。当其在空气中的浓度高于一定限值时,便导致灰霾天气,严重影响大气环境和公众健康。大气颗粒物主要来源于人类社会的各种生产、生活活动。就城市而言,它的主要来源包括工业废气排放、机动车尾气排放、油烟排放、道路和建筑扬尘等,周边的农业排放如秸秆燃烧也常有贡献。不同的城市,这几类主要污染源的贡献率也有所差别,比如武汉市,武钢及周边工业区的工业废气排放、机动车保有量迅速增加和交通道路堵塞导致的机动车尾气排放、以及全市范围内大规模建筑施工工地排放的建筑扬尘被认为是武汉市颗粒物污染的主因。    

当然,即使存在各种污染源排放的大量颗粒污染物,那为何我们在夏季仍多见蓝天,而秋冬季节频发雾霾天气呢?这其中不可忽视的一个重要因素则是当时当地的气象条件。一般而言,夏季温度高湿度低,空气的垂直对流和水平运动较为剧烈,有利于大气污染物的扩散和稀释;冬季温度低湿度高、气流运动差,当连续出现静风、高湿等气象条件时,大气污染物得不到有效扩散,大量的颗粒物积聚于区域上空,便引发灰霾天气。即使是冬季,一旦出现气温回升、大风等有利气象条件时,灰霾天气便可得到有效缓解。    

相比于城市能见度降低的问题,人们可能更关心灰霾天气对人体健康的影响。前文我们提过,大气颗粒物是灰霾中主要的污染物质,它对人体健康的影响程度同其本身的两个特性密切相关。一是大气颗粒物的组成。颗粒物在其生成和悬浮于空气的过程中,通过物理、化学等过程富集空气中的污染物质,其成分可能包含数百种有机、无机物质。其中,许多有毒物质如多环芳烃、重金属元素、病毒等对人体健康存在威胁。另一特性则是大气颗粒物的粒径,它直接影响到颗粒物在空气中的存在时间(粒径越小,在空气中的悬浮时间越长),以及通过呼吸进入人体内部的程度。大气颗粒物的粒径在专业上以其空气动力学直径来划分,但日常生活中往往直接用颗粒大小来代替,一般情况下两者具有相同的变化趋势。例如,我们在环保局发布的每日空气质量报告中,经常见到的首要污染物PM10和PM2.5分别指的是空气动力学粒径小于10微米和2.5微米的颗粒物,PM10实际上是PM2.5和粒径介于2.5-10微米颗粒物的总和。    

此外,PM10被称为可吸入颗粒物,PM2.5也被称为细颗粒物和入肺颗粒物,它们通过呼吸进入人体并沉积于呼吸系统的不同部位,产生不同的健康风险。一方面,只有粒径小于10微米的颗粒(即PM10)才能通过鼻腔进入呼吸道。其中,5-10微米的颗粒大部分沉积于咽喉以上部位,导致咳嗽、咽痛等上呼吸道感染症状;2.5-5 微米的颗粒沉积于气管和主支气管;小于2.5微米的颗粒物(即PM2.5)随着粒径的减小能够依次进入次支气管、终端支气管直至肺泡。另一方面,颗粒物的粒径越小,其比表面积越大,物理、化学活性越高,在空气中越容易集聚各种大气污染物质。这些携带有毒污染物的颗粒深入沉积于肺部,不仅会造成呼吸系统功能的损伤,还可以通过肺泡壁进入血液循环,从而对心血管系统甚至神经系统产生影响。已有研究表明,PM10和PM2.5可增加呼吸道疾病和心血管疾病如哮喘、急性呼吸道感染、心脏病等的发病率,同时可能对呼吸道和心血管疾病患者以及肺癌患者的死亡率有所增加。    

但是,总的来说颗粒物污染对人体健康的影响是一个长期过程,而且它还与颗粒物的浓度、人的暴露时间、个体体质等各种因素密切相关。因此,目前的科学研究尚不能准确、定量的评估灰霾天气对人体健康的影响。    

那么,日常生活中有没有什么方法能够抵御或者降低雾霾天气带来的健康风险呢?鉴于空气的流通特性,实际上没有任何方法能够起到绝对的作用。但是,针对不同的人群,仍然有一些相对有效的辅助手段。比如,针对老人、小孩等免疫力较低的群体、以及有呼吸道和心血管疾病的患者,雾霾天气时不宜进行室外活动,特别是晨练等活动量较大的运动;居于室内时,应减少室内通风时间或者次数。对于健康成年人,一般无需特别保护措施,但亦应适当减少户外活动。当雾霾严重时,人外出活动或者感觉有各种呼吸道症状时,可以配戴专业性口罩,如N95呼吸性口罩(对PM2.5阻隔率达到95%以上,普通口罩一般无法起到作用),但应以保持正常呼吸为准则。    

总之,若要彻底解决雾霾天气对公众健康的威胁,唯一真正有效的途径就是从源头抓起,即控制和减少大气污染物的排放。这可能需要相当长的时间,也需要包括政府、企业和普通公众在内的社会各群体共同的努力才能得以实现。