灰与蓝的博弈(1)
天空是一个城市的容颜，空气则是城市的表情。虽然我国有关部门公布的数据往往显示不少城市的空气质量优良。但是，走在室外的人们仰望天空，看到的并非是期望中的湛蓝，而是灰蒙蒙的一片——
雾都往事
“从绿洲和草原流出的小河上，笼罩着的是雾，雾还掩盖着河的下游，那里聚积着由肮脏城市和停泊小船所倾出的污物。雾罩在埃塞克斯的沼泽上，罩在肯狄施的高地上。雾覆盖在车场上，还飘荡在大船的帆桅四周……雾飘进格林威治退休老人的眼睛里和咽喉里，使他们在炉旁不断地喘息。”这是狄更斯笔下19世纪的伦敦，在冬季浓雾笼罩下的伦敦。作为当时最重要的工业城市，煤炭是工业生产和家庭生活使用的主要燃料，工厂又大多建在市内，因此煤烟排放量急剧增加，在无风的季节，烟尘与雾混合成黄黑色的雾霾，积聚在城市上空经久不散。这些弥漫的雾霾不仅影响交通，酿成事故，还直接危害人们的健康，甚至威胁人们的生命。
1952年12月4日，伦敦城发生了世界上最为严重的一次“烟雾”事件：在逆温层笼罩之下，伦敦连续数日寂静无风，整个城市为浓雾所笼罩，陷入一片灰暗之中，水陆交通几近瘫痪。大雾持续近一周，期间，有4700多人因呼吸道疾病死亡；雾散之后的两个月内又有8000多人死于非命。数据表明，在这场震惊世界的“雾都劫难”期间，大气中的二氧化硫含量增加了7倍，烟尘增加3倍。
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此后的1956年、1957年和1962年，伦敦又发生了多达12次严重的烟雾事件。直到1965年后，有毒烟雾才从伦敦销声匿迹。
该次事件被环保主义者看作20世纪重大环境灾害事件之一，并且作为煤烟型空气污染的典型案例出现在众多环境科学教科书中。
霾与灰霾
空气污染是工业化和城市化进程的伴生物。近年来，我国各地日渐增多的灰霾天气引起了社会的广泛关注，灰霾天不仅影响了人们的正常生活，也给人体健康带来了巨大威胁，蓝天杀手、灰霾真凶——细颗粒物(PM2.5)逐步走入了人们的视野。
气象学对霾早有定义，但语焉不详。霾本来是一种自然现象，这个字最早出现在甲骨文中，在3000多年前的《诗经·邶风·终风》里亦有“终风且暴”、“终风且霾”的诗句。“霾”字的古义就是尘。古籍《尔雅·释天》对霾的解释是“风而雨土日霾”；《说文》对霾的解释是“风雨土也”，用现代汉语来解释，大致是“刮风落土就是霾”。因而，古人的“霾”泛指了今天的“扬沙”、“尘卷风”、“沙尘暴”、“浮尘”等天气现象，这些现象都是现代天气现象“霾”的前身，另外，火山爆发、森林大火、人类活动排放的气溶胶污染也能形成“霾”。
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从气象学来讲，霾是天气现象，并不是污染现象。在中国气象局2010年6月正式实施的《地面气象观测规范》中，霾天气被定义为：“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10千米的空气普遍有混浊现象，使远处光亮物微带黄、红色，使黑暗物微带蓝色。”根据美国国家环保署定义，霾是指空气中的灰尘、硫酸与硫酸盐、硝酸与硝酸盐、有机碳氢化合物等粒子使大气浑浊、视野模糊并导致能见度恶化，将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍称为霾。霾天气则指大气边界层乃至对流层低层整体的大气浑浊现象。
今天，霾不仅仅是一种天气现象，更是一种污染现象。改革开放前，我国经济欠发达，城市中很少有霾出现，天气也很少是灰蒙蒙的。随着经济的快速发展，特别是在20世纪90年代之后，城市化进程速度极快，因人为活动排放的污染物增多，大气污染日益严重，霾也渐渐为人们所熟知。此后，电台和电视台开始发布空气污染指数(API指数)，如果你注意收听会发现，大多城市的首要污染物基本为PM10，即可吸入颗粒物。
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为什么大家那么重视霾?霾天气的加重和颗粒物PM10有什么关系?
我们所说的颗粒物，在大气科学里面叫气溶胶，每立方厘米空气里大概有107～108个粒子，只不过我们眼睛看不清楚。大气中颗粒物粒子的大小可以覆盖4个量级，从几个纳米到100微米。纳米是目前可测量的最小量级，现在测量的最小粒度是3纳米。它在大气中是有明显的粒径分布的，如图1所示。
目前，颗粒物已经变成空气中主要的污染物。在环境科学研究中，人们将颗粒物按粒径范围分成的4个等级中，总悬浮微粒(TsP)是最早被定义的，指的是大致在50微米以下所有的粒子的总和。PM10是粒径为10微米和10微米以下的所有粒子的总和。PM2.5是空气动力学直径为2.5微米及2.5微米以下的所有粒子总和。10和2.5实际上是表示粒子的粒径范围。最近的热点是超细颗粒物，它是指粒径在0.1微米以下，也就是100纳米以下的粒子加起来的总和。
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在气象部门有关霾的定义中，特别提到了空气湿度的问题。因为北方和南方的空气湿度有明显区别，南方由于空气湿度大，颗粒物非常容易吸湿达到比较高的折光率。所以在气象局的行业标准里面规定，当能见度小于10千米时，相对湿度小于80%，则判别为霾。如果相对湿度为80%～95%，要按照地面气象观测规定的描述或者大气成分指标，进一步判定到底是不是霾。
根据各地的数据，专家最后判定：当直径小于2.5微米气溶胶的质量浓度达到75微克/立方米，湿度达到80%以上、95%以下时，就是霾；如果小于1微米的气溶胶浓度达到了65微克/立方米时，就是霾。同时，根据能见度情况规定了霾的等级。
霾有时比较厚，可以达到1～3千米，和晴空之间没有明显的边界。霾粒子颗粒较小，平均直径是1～2微米，肉眼不可见，它们的分布也比较均匀。换句话说，如果有了霾，能见度也是均匀的。我们看到的霾之所以是黄色或灰色，缘于里面的灰尘、硫酸根、硝酸根等粒子散射了波长较长的光；而且，其中往往含有许多黑炭粒子。因而，我们也称霾为灰霾；但灰霾不是明确的学术名词。
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随着人类活动的影响，近年来灰霾出现的频率越来越高，目前我国存在4个明显的大范围灰霾区域，分别为华北地区、长江三角洲、四川盆地和珠江三角洲。在我国东部城市区域，灰霾天气从20世纪50年代到20世纪70年代的每年几天增加到目前的每年100～200天以上，且强度也大大增加，尤其是在冬春时节。灰霾出现时，能见度明显恶化，空气质量显著下降。
形成灰霾天气的气溶胶组成非常复杂。近年来由于灰霾天气日趋严重，由此引发的环境效应问题和气溶胶辐射强迫引发的气候效应问题已成为各方关注的热门话题。
PM2.5和霾
1998年，我国研究人员在做北京市蓝天工程项目中，在京广大厦和国安宾馆通过实验证明，, http://www.100md.com(本刊记者)
雾都往事
“从绿洲和草原流出的小河上，笼罩着的是雾，雾还掩盖着河的下游，那里聚积着由肮脏城市和停泊小船所倾出的污物。雾罩在埃塞克斯的沼泽上，罩在肯狄施的高地上。雾覆盖在车场上，还飘荡在大船的帆桅四周……雾飘进格林威治退休老人的眼睛里和咽喉里，使他们在炉旁不断地喘息。”这是狄更斯笔下19世纪的伦敦，在冬季浓雾笼罩下的伦敦。作为当时最重要的工业城市，煤炭是工业生产和家庭生活使用的主要燃料，工厂又大多建在市内，因此煤烟排放量急剧增加，在无风的季节，烟尘与雾混合成黄黑色的雾霾，积聚在城市上空经久不散。这些弥漫的雾霾不仅影响交通，酿成事故，还直接危害人们的健康，甚至威胁人们的生命。
1952年12月4日，伦敦城发生了世界上最为严重的一次“烟雾”事件：在逆温层笼罩之下，伦敦连续数日寂静无风，整个城市为浓雾所笼罩，陷入一片灰暗之中，水陆交通几近瘫痪。大雾持续近一周，期间，有4700多人因呼吸道疾病死亡；雾散之后的两个月内又有8000多人死于非命。数据表明，在这场震惊世界的“雾都劫难”期间，大气中的二氧化硫含量增加了7倍，烟尘增加3倍。
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此后的1956年、1957年和1962年，伦敦又发生了多达12次严重的烟雾事件。直到1965年后，有毒烟雾才从伦敦销声匿迹。
该次事件被环保主义者看作20世纪重大环境灾害事件之一，并且作为煤烟型空气污染的典型案例出现在众多环境科学教科书中。
霾与灰霾
空气污染是工业化和城市化进程的伴生物。近年来，我国各地日渐增多的灰霾天气引起了社会的广泛关注，灰霾天不仅影响了人们的正常生活，也给人体健康带来了巨大威胁，蓝天杀手、灰霾真凶——细颗粒物(PM2.5)逐步走入了人们的视野。
气象学对霾早有定义，但语焉不详。霾本来是一种自然现象，这个字最早出现在甲骨文中，在3000多年前的《诗经·邶风·终风》里亦有“终风且暴”、“终风且霾”的诗句。“霾”字的古义就是尘。古籍《尔雅·释天》对霾的解释是“风而雨土日霾”；《说文》对霾的解释是“风雨土也”，用现代汉语来解释，大致是“刮风落土就是霾”。因而，古人的“霾”泛指了今天的“扬沙”、“尘卷风”、“沙尘暴”、“浮尘”等天气现象，这些现象都是现代天气现象“霾”的前身，另外，火山爆发、森林大火、人类活动排放的气溶胶污染也能形成“霾”。
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从气象学来讲，霾是天气现象，并不是污染现象。在中国气象局2010年6月正式实施的《地面气象观测规范》中，霾天气被定义为：“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10千米的空气普遍有混浊现象，使远处光亮物微带黄、红色，使黑暗物微带蓝色。”根据美国国家环保署定义，霾是指空气中的灰尘、硫酸与硫酸盐、硝酸与硝酸盐、有机碳氢化合物等粒子使大气浑浊、视野模糊并导致能见度恶化，将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍称为霾。霾天气则指大气边界层乃至对流层低层整体的大气浑浊现象。
今天，霾不仅仅是一种天气现象，更是一种污染现象。改革开放前，我国经济欠发达，城市中很少有霾出现，天气也很少是灰蒙蒙的。随着经济的快速发展，特别是在20世纪90年代之后，城市化进程速度极快，因人为活动排放的污染物增多，大气污染日益严重，霾也渐渐为人们所熟知。此后，电台和电视台开始发布空气污染指数(API指数)，如果你注意收听会发现，大多城市的首要污染物基本为PM10，即可吸入颗粒物。
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为什么大家那么重视霾?霾天气的加重和颗粒物PM10有什么关系?
我们所说的颗粒物，在大气科学里面叫气溶胶，每立方厘米空气里大概有107～108个粒子，只不过我们眼睛看不清楚。大气中颗粒物粒子的大小可以覆盖4个量级，从几个纳米到100微米。纳米是目前可测量的最小量级，现在测量的最小粒度是3纳米。它在大气中是有明显的粒径分布的，如图1所示。
目前，颗粒物已经变成空气中主要的污染物。在环境科学研究中，人们将颗粒物按粒径范围分成的4个等级中，总悬浮微粒(TsP)是最早被定义的，指的是大致在50微米以下所有的粒子的总和。PM10是粒径为10微米和10微米以下的所有粒子的总和。PM2.5是空气动力学直径为2.5微米及2.5微米以下的所有粒子总和。10和2.5实际上是表示粒子的粒径范围。最近的热点是超细颗粒物，它是指粒径在0.1微米以下，也就是100纳米以下的粒子加起来的总和。
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在气象部门有关霾的定义中，特别提到了空气湿度的问题。因为北方和南方的空气湿度有明显区别，南方由于空气湿度大，颗粒物非常容易吸湿达到比较高的折光率。所以在气象局的行业标准里面规定，当能见度小于10千米时，相对湿度小于80%，则判别为霾。如果相对湿度为80%～95%，要按照地面气象观测规定的描述或者大气成分指标，进一步判定到底是不是霾。
根据各地的数据，专家最后判定：当直径小于2.5微米气溶胶的质量浓度达到75微克/立方米，湿度达到80%以上、95%以下时，就是霾；如果小于1微米的气溶胶浓度达到了65微克/立方米时，就是霾。同时，根据能见度情况规定了霾的等级。
霾有时比较厚，可以达到1～3千米，和晴空之间没有明显的边界。霾粒子颗粒较小，平均直径是1～2微米，肉眼不可见，它们的分布也比较均匀。换句话说，如果有了霾，能见度也是均匀的。我们看到的霾之所以是黄色或灰色，缘于里面的灰尘、硫酸根、硝酸根等粒子散射了波长较长的光；而且，其中往往含有许多黑炭粒子。因而，我们也称霾为灰霾；但灰霾不是明确的学术名词。
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随着人类活动的影响，近年来灰霾出现的频率越来越高，目前我国存在4个明显的大范围灰霾区域，分别为华北地区、长江三角洲、四川盆地和珠江三角洲。在我国东部城市区域，灰霾天气从20世纪50年代到20世纪70年代的每年几天增加到目前的每年100～200天以上，且强度也大大增加，尤其是在冬春时节。灰霾出现时，能见度明显恶化，空气质量显著下降。
形成灰霾天气的气溶胶组成非常复杂。近年来由于灰霾天气日趋严重，由此引发的环境效应问题和气溶胶辐射强迫引发的气候效应问题已成为各方关注的热门话题。
PM2.5和霾
1998年，我国研究人员在做北京市蓝天工程项目中，在京广大厦和国安宾馆通过实验证明，, http://www.100md.com(本刊记者)