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霜降至,秋意浓。在一些地区,秋冬季大气污染较严重,是大气污染治理的关键时期。为何秋冬季易出现重污染天气?今天重点分析不同气象条件对大气污染的影响。 01 大气污染分几种?
因人类活动或自然原因,某些污染物质进入大气,当其浓度和持续时间达到一定程度,就有可能发生大气污染现象,危害人体健康、造成环境恶化。
(一般所说的大气污染问题,多指人为因素引起的大气污染问题。)
从污染物和形成机理上来说,大气污染可分为三种类型,分别为一次污染、二次污染以及复合污染。一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物、细颗粒物等因子,通常被称为一次污染物。一次污染的来源可分为天然源和人为源。天然源,指由自然界产生的污染物,如火山喷发、植物释放等排放的物质。人为源,指人类的生产和生活活动所排放的污染物,包括燃料燃烧、工业排放、交通排放以及农业活动等。排入环境中的一次污染物,在理化作用或生物作用下发生变化,或与环境中的其他物质发生化学反应或光化学反应而产生新的污染物,就称为二次污染物。常见的二次污染物包括硫酸及硫酸盐、硝酸及硝酸盐、臭氧、丙烯醛、光化学烟雾等。复合污染,指多种污染物和多种污染类型叠加,通过多种物理和化学过程相互作用,并在区域间互相输送转化的现象。复合型大气污染往往会给生态环境、气候、人体健康带来严重影响。 02 气象条件对大气污染的影响
某区域的大气污染程度不仅取决于该区域内排放的污染物多少,还受气象条件和下垫面状况的影响。2022年全国平均能见度分布图
图源 |《大气环境气象公报(2022年)》
在污染源排放量没有明显变化的情况下,风、温度、湿度、气压及太阳辐射等气象条件会直接影响污染物的扩散、转移和演变。风对大气污染物的影响,可以从风向与风速两个方面展开分析。- 风向影响污染物的水平迁移扩散方向,往下风向不断地输送。
风速越大,大气中污染物扩散稀释作用就越强;长时间的微风或静风会抑制污染物质的扩散,使近地面层的污染物质成倍增加。此外,风速还会影响污染物的输送距离。风速较大,污染物输送距离长,再加上大气扩散的稀释作用,污染物浓度可能会较小。【注】在有些地区,由于秋冬季节气候干燥,土壤湿度小,风速过大会将地面的尘粒带到空中,形成大风浮尘、扬沙或严重的沙尘暴天气,使得天空呈现土黄色或漫天昏暗,降低空气质量。
图中每条辐射线的方向代表一种风向,线段长短表示该风的出现频率。某风向出现频率越高,其下风向受污染的概率越大;反之,下风向受污染的概率就越小。温度对大气污染的影响,主要在于气温的垂直分布(又称大气层结)。气温的垂直分布决定着大气的稳定度,进而影响污染物的扩散。- 当空气上层冷、下层暖时,地面热空气迅速上升,上层冷空气下降,形成对流,利于污染物在垂直方向的扩散和稀释。
- 当近地低层大气上部热、下部冷时,出现“逆温”现象。此时,大气稳定,对流(大气垂直运动)受到抑制,不利于污染物扩散稀释,易聚集在地表造成污染。一般而言,冬季逆温层较强,夏季相对偏弱。
湿度主要通过影响颗粒物的物理状态和化学转化过程,影响空气质量和能见度。- 气温较低、湿度较大时(未形成降雨),以烟尘、微尘为凝结核,水蒸气易形成雾霾(PM2.5),污染物粒子变重,下沉集聚在低层空气中,阻碍烟气的扩散,加重空气污染。
【注】雾是近地面水汽凝结,由水滴或冰晶组成,水平能见度小于1km。
霾是空气中悬浮颗粒物,主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物组成,水平能见度小于10km。
- 当空气湿度大于90%时,易形成降水,自然降雨、降雪对空气污染物起着淋洗和冲刷作用。在雨雪作用下,大气中的一些污染气体能够溶解在水中,降低空气污染气体的浓度,较大的雨雪对空气中的粉尘颗粒也具有清除作用。
当然,对于一些容易溶于水的气体污染物(如二氧化硫),它们不仅能迅速被雨水冲刷下来,还可能与大气中的水蒸气和氧气发生化学反应,生成亚硫酸,这些酸性物质随雨水降落,便形成了酸雨。【注】酸雨是全球三大环境危害之一,具体是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水,主要是人为的向大气中排放大量酸性物质所造成的。
气压变化会影响气温、湿度和气流等气象因素,进而影响污染物的扩散、稀释。- 高气压区,气流辐散下沉,近地面污染物不易扩散,导致污染物浓度增加。
- 低气压区,气流辐合上升,有利于污染物扩散,大气污染浓度降低。
太阳辐射不仅通过影响气温来影响大气污染,还会通过光能作用促使污染物发生化学反应,这种反应通常被称为“光化学反应”,例如光化学烟雾污染。光化学烟雾是一种具有刺激性的烟雾,是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等一次污染物在阳光(紫外光)作用下发生光化学反应生成二次污染物。
(光化学烟雾最早出现在美国的洛杉矶,先后于1943、1946、1954、1955年在当地发生光化学烟雾事件)
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看到这里,对于“为什么秋冬季容易出现重污染天气?”这个问题,你是否已经有答案了,欢迎在留言区分享你的观点。 03 做完题再走~
下图为京津冀大气污染传输通道城市(简称“2+26”城市)分布图,京津冀及周边地区是2018—2019年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动重点城市。秋冬季节是京津冀及周边地区雾霾重污染的高发期,气象条件总体不利。这段时期的空气污染状况很大程度上决定了该地区全年的整体空气质量状况。为此,京津冀及周边地区2018—2019年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动展开,争取从2018年10月1日至2019年3月31日,京津冀大气污染传输通道上的“2+26”城市PM2.5平均浓度、重污染天数均同比下降5%以上。 参考答案 (上下滑动查看)
【答案】气温低,取暖排放大气污染物增多;强浓雾天气增加,易与污染物结合形成雾霾;沿海地区白天受海风影响,削弱冬季风,不利于城市污染物扩散;位于太行山东侧和燕山南侧的半封闭地形,夜间冷空气下沉易形成地形逆温,不利于污染物扩散。
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