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大热天，天空为什么会“瓦蓝”？: 热度 1 Talky 2013-9-1 19:56; 大热天，天空为什么会“瓦蓝”？高温酷热已经过去，然而回首望，那些天在酷热之余，却屡屡看到了“瓦蓝”的天空。就是上海，也看到了有好几日，天空是特别的蓝，走在路上，感觉到彩色“反差”之大，令人陶醉。 “瓦蓝”天空发生在对严重雾霾记忆犹新之时，不免就产生问题。我因此在博文“ 上海今日夜空 ~ 照片 ”中问：“怎么多个城市空气质量突然都好起来了？（上海、北京、杭州、武汉。。。）”。网友回答的，有“北风之功”、“因为风的缘故”或“秋高气爽”，还有网友说，那几天天津空气质量也很好。网友的回答很对的：北京偏北风或上海偏东风，风来自洁净地区，自然“干净”；“气爽”则说明干燥，不利于吸湿性 PM2.5 的长大，因此不容易影响能见度。。。但我“猜想”还有一个额外的原因：大太阳和酷热，有利于“混合层厚度”的增长。简单说，就是空气污染物虽然除了水平方向输送外，也可以在垂直方向输送。但空气的运动在水平方向比较自由，在垂直方向则受到限制。污染气象学说在垂直方向存在一个“混合层”，空气污染物被限制在混合层厚度内输送扩散。这个“厚度”和多个因素相关，然而前一阵的大太阳和酷热，却大大地有助于混合层厚度的增大。一般说来，夏天，垂直方向湍流强盛时，混合层厚度可以超过两千米；冬天，大气层处于稳定状态时，混合层厚度可能只有二三百米。同时，湿度高也不利于混合层的发展。。。想象一下：差不多的污染物，分布在较厚的混合层内，自然浓度会较低。因此，在有利的风向（北京偏北风，上海偏东风，。。 ~ 干净）及干燥（不利于吸湿性 PM2.5 的长大 ~ 影响能见度）的条件下，加上混合层厚度的明显增大，是前一阵各地看到瓦蓝天空的重要原因。然而，大城市汽车多，大太阳下又酷热，可能也会有利于光化学反应的发生，造成臭氧浓度的上升和光化学烟雾。例如上海市的 8 月 7 日前后，艳阳高照，最高气温超过 40 度，引起最高臭氧浓度接近 400 微克 / 立方米，五级严重污染。那时天空就不是瓦蓝的了，虽然天晴，但在远处可以看到灰蒙蒙的景象，能见度受损。和北京网友讨论时也谈到有这样的现象。此外，跟踪监测数据发现，臭氧浓度低于 200 微克 / 立方米时， PM2.5 浓度常在优良之间，能见度相当高。（注：混合层厚度的大小和地面条件和气象条件有关。气象条件则不仅指地面情况 ~10 米高处数据，而且和气象条件的垂直分布相关。特别是气温和风的垂直分布情况）瓦蓝天空告诉我们：我们可以有蓝天的，但 PM2.5 和雾霾是一种十分复杂的空气污染。 − 可以“去无踪”，即使在重度雾霾下，风向一变“好”，雾霾可以被“刮走”，地面和树叶上可以看不出有颗粒物的沉积。 − 雾霾和湿度有相当直接的联系，因此在重度雾霾下测得 PM2.5 的浓度，可能受到水分的重要影响，应当考虑折扣因子。 − 光化学烟雾引起的霾有时呈浅棕色，和雾霾感觉很不相同。; 个人分类: 灰霾|7005 次阅读|1 个评论

说说臭氧和光化学烟雾: 热度 2 Talky 2013-8-8 13:23; 说说臭氧和光化学烟雾上海市环境监测中心 2013 年 8 月 7 日下午报道 18 时空气质量指数为 207 ，是上海市罕见的五级重度污染。首要污染物是臭氧（ O3 ）， 8 小时平均值。科学网同日新闻：“警惕蓝天白云下空气污染臭氧成夏季主要污染物”。感觉此文没有说清有关问题，因此评论： 1、地面臭氧是“光化学烟雾”的标志性污染物； 2、称到“光化学烟雾”，必定也有能见度问题。虽然常常湿度不高，但也有“霾” ~Haze ；请常常注意天边，是否会有远处“朦胧”的感觉？ 3、光化学烟雾是一种气态和颗粒态污染物、一次（直接排放）和二次（化学转化）污染物的混合物。其中有 PM2.5 。 4、光化学烟雾的重要一次性污染物是氮氧化物。来源是燃煤、燃油和汽车尾气。虽然燃煤排放氮氧化物总量超过汽车，但通常认为主凶是汽车尾气。原因是氮氧化物和氧气在阳光下产生臭氧的反应是可逆的，因此不能单独导致臭氧的高浓度。但是空气中的碳氢类活化分子，会加强这个产生臭氧的反应，因此易挥发有机化合物（ VOC~ 很多非甲烷烃就是），是光化学烟雾的重要组成部分。汽车因为其工作特点，经常处于不完全燃烧状态，同时排放大量 HC ，因此汽车尾气是光化学烟雾的主要贡献者 ~~~ 这是空气污染研究工作的里程碑之一，“洛杉矶烟雾”。光化学烟雾对眼睛和鼻子有刺激性影响，但没有查到光化学烟雾直接致死的数字，“新闻”中洛杉矶1955年65岁以上老人因呼吸系统衰竭死亡达400多人是指因为光化学烟雾吗？哪里的文献？因此，要控制光化学烟雾的发生，控制臭氧浓度，主要要控制汽车尾气：汽车数量和严格排放标准。请看上海市环境监测中心8月7日拍下的实时陆家嘴照片：能见度尚可，但下午 16:00 的那张比较差，看到远处有“朦胧”：下面的示意图中，汽车尾气含氮氧化物（ NOx ）和烃类（ HCs ）；周围环境有水汽和氧气；阳光下反应生成臭氧（ O3 ）、过氧化乙醛硝酸酯（ PAN ）、醛类（ Aldehydes ）和硝酸。硝酸和醛类。以及高分子的烃，可能以 PM2.5 的形式出现。不过光化学反应常在阳光强、因此湿度较低的条件下强烈发生，相关 PM2.5 对能见度的影响比较雾霾时弱。光化学烟雾首次被发现在上世纪 40 年代美国洛杉矶地区。 1943 年前后，洛杉矶盆地经常受到一种浅棕色（ brownish ）、影响能见度的（ Hazy ）、有刺激性（ irritating ）的神秘（ mysterious ）的新类型空气污染的困扰。这种污染和 18 世纪中期开始对城市中心造成影响的烟雾污染（ Smokyfog ）比较，更加持续（ morepersistent ）而且完全不同。这种新型污染也影响能见度，因此也被称为烟雾（ Smog ） ~ “洛杉矶烟雾”。围绕光化学烟雾，环保界和汽车商曾有过较长期的争斗，因为仅仅改进内燃机的结构和工作过程不足以改进尾气排放满足排放标准。“三相催化转换器”的发明和使用能够减少污染物排放，才使得汽车工业能够满足相关的排放要求。但是，汽车的使用是世界范围的发展趋势，“转换器”的安装和使用并不能保证汽车在工作情况下的达标排放，而且世界各地汽车数量都在不断增加。光化学烟雾因此在世界各地都仍然存在和发生。我国光化学烟雾首先于 70 年代末期在兰州被发现和研究，当时原因不仅是机动车，而且是石油化工企业。不仅因为高温排放大量氮氧化物，而且管理不善排放大量 VOC （ HCs ），又有不利的扩散条件。近年来，因为机动车数量的大量增加，北上广地区的光化学污染问题正在趋于严重，环保界投入了大力气进行研究。今年 5 月以来，各大城市臭氧浓度屡屡出现高值，更说明了汽车尾气污染的严重问题。下面的示意图中，汽车尾气含氮氧化物（ NOx ）和烃类（ HCs ）；周围环境有水汽和氧气；阳光下反应生成臭氧（ O3 ）、过氧化乙醛硝酸酯（ PAN ）、醛类（ Aldehydes ）和硝酸。硝酸和醛类。以及高分子的烃，可能以 PM2.5 的形式出现。不过光化学反应常在阳光强、因此湿度较低的条件下强烈发生，相关 PM2.5 对能见度的影响比较雾霾时弱。; 个人分类: 光化学烟雾|14537 次阅读|7 个评论

一些空气污染影响能见度及光化学烟雾研究的参考材料: Talky 2013-2-20 17:25; 一些空气污染影响能见度及光化学烟雾研究的参考材料以前读书太粗心，现在又发现发达国家在上世纪 70~90 年代曾化大力气研究空气污染（颗粒物）对能见度的影响。同时又看到了一些关于光化学烟雾的反应过程、产物、人体影响的介绍。扫描了供参考： 2-ParticulatesAndGaseousPollutants.pdf 还在那本“ Atmospheric Pollution - A Global Problem” 书里，第二章“ Particulates and Gaseous Pollutants ”中讲了美国和欧洲（如伦敦） 1970~1980 年代关于空气污染影响能见度的研究概况，值得注意的是，他们侧重于硫酸盐的影响。（此外，美国在上世纪九十年代末期的 IMPROVE 项目中，也重点研究了东部和西部的能见度受损问题， http://www.wyvisnet.com/gallery/TETO/Html/VisibilityOverview.htm 结论是东部西部都以硫酸盐贡献为主，但我尚未找到确切数字依据 ~ 文献）。该书的 2.2 节就介绍“ Photochemical Oxidants: Ozone and PAN ”， Ozone 就是臭氧，中国新的空气质量标准中除 PM2.5 外，加上的就是臭氧，针对的就是光化学烟雾。（灰霾阶段没有看到高浓度！） PAN ~ Peroxyacetyl Nitrate 是过氧化乙酰硝酸酯，含氮有机物？有一张图，介绍了光化学反应的反应过程和产物。图中注明了 PAN 、甲醛、丙烯醛、乙醛等都是刺激眼睛的化学物质，但还有其他复杂有机物“ Complex organics ”， ~ 高毒性？另外一本原版书，1986 年， John Wiley Sons 出版的书，第 58-59 页：北京大学相关团队研究光化学烟雾已经三十多年，最有经验。; 个人分类: 灰霾|5336 次阅读|2 个评论

“北京变身霾中城”--霾字怎么读？和“雾“有何区别呢？: 热度 2 kevingangli 2013-1-30 17:33; 不得不说，最近的新闻让大家又学习了一个新词“阴霾”，其中有很大一部分功劳归于过去两年对 PM2.5 概念的普及。霾字怎么读？您别笑话，记忆中从读书依赖本人一直念‘离’。其实正确的读音为 m á i ，古同“埋”，埋葬。其本意为空气中因悬浮着大量的烟、尘等微粒而形成的混浊形象：阴霾。乱风时空中降下沙土，尘土飞扬【 1 】。霾和雾常常一起连用，但其实有本质区别。霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒，气象学上称为气溶胶颗粒，也就是 airborne particulate matters ，由灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成。霾粒子的分布比较均匀，而且灰霾粒子的尺度比较小，从 0.001 微米到 10 微米，平均直径大约在 1 － 2 微米左右，典型如 PM2.5 。霾发生时相对湿度不大，多为干尘粒，其散射波长较长的光比较多，因而霾看起来呈黄色或橙灰色。雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统。形成雾时大气湿度应该是饱和的，其本质为是近地面层空气中水汽凝结（或凝华）的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶化。由于液态水或冰晶组成的雾的尺度比较大，平均直径大约在 10-20 微米左右，肉眼可以看到空中飘浮的雾滴。雾滴散射的光与波长关系不大，因而雾看起来呈乳白色或青白色。霾对应的英文词应该是 smog （ smoke+fog ），即烟雾，特别是汽车尾气和工业生产的废气中含有高浓度的氮硫氧化物和未充分燃烧的碳氢化合物。在静风逆温天气下这些物质在地表累积，受日光辐射，还会进一步发生反应，生成毒性更大的醛，酮，酸，酯等二次污染物。大量的一次污染物和二次污染物的混合物所形成浅蓝色有刺激性的烟雾污染现象就是恶名昭著的光化学烟雾 photochemical smog 。光化学烟雾，对人体有极大危害，能使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。特别是对老人和小孩，能直接引起肺炎，支气管炎，哮喘等呼吸系统疾病。 1963 年和 1966 年纽约的光化学烟雾事件，分别造成 200 人和 169 人死亡【 2 】。图1. 北京的灰霾天气【3】。图2. 1988念从世贸大楼俯瞰纽约市的烟雾【2】图3. 伦敦光化学烟雾（photo by MARK EDWARDS）【4】从有限的报道看出目前北京的空气污染还只是“灰霾”，考虑到天空颜色还是橙灰色。若一旦多日逆温，污染物不能驱散，则非常有可能产生大规模光化学烟雾二次污染，届时天空将呈现浅蓝色。介于光化学烟雾更大的危害性，一旦发生，气象部门应该及时预警，而不应该默不作声。参考文献： 1. 百度百科： http://baike.baidu.com/view/33760.htm 2. Wikipedia ： http://en.wikipedia.org/wiki/Smog 3. www.aasarchitecture.com 4. © MARK EDWARDS, HARD RAIN PICTURE LIBRARY; 7783 次阅读|3 个评论

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