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霧霾不等于大氣污染?環(huán)境領域的標準不同

2021-03-12 08:25:54 來源:騰訊

分析上海和廣州得到的結論基本類似,只是霾日數(shù)量稍微少一點,并且MHD在EHD中的比例更低,上海為58%,不到6成,而廣州則只有約三分之一。

北京MHD和EHD的重合率分布,MHD中有約79%屬于EHD,而EHD中只有少部分屬于MHD,占比43%。

上海MHD和EHD的重合率分布,MHD中有約58%屬于EHD,而EHD中只有少部分屬于MHD,占比44%。

廣州MHD和EHD的重合率分布,MHD中有約33%屬于EHD,而EHD中只有46%日數(shù)屬于MHD。

問題來了,為什么氣象概念上的霾日數(shù)與基于顆粒物PM2.5濃度給出來的天數(shù)差別這么大?

首先,在氣象上霾日的識別中,剔除了大量的特殊天氣。這些特殊天氣包括雨日、霧日、沙塵日、雷暴日等,在這些特殊天氣里其實包含了大量的污染日,即雨日、霧日、沙塵日、雷暴日都有可能是污染日。特殊天氣的日數(shù)并不小,在北京,平均一年有125日特殊天氣,基本占一年365天的1/3。上海一年平均有141天特殊天氣日,約占一年365天的2/5,而廣州因為降雨日數(shù)更多,特殊天氣日數(shù)達到212天,約占一年365天的3/5。

這些特殊天氣里都包含了不少的污染天,例如北京的污染天(EHD)里,45%來自于特殊天氣,43%來自于氣象霾(MHD)日,還有約12%來自于既不是特殊天氣也不是氣象霾天的“其他”天氣。對于上海而言,污染天(EHD)的44%來自于氣象霾(MHD)日,30%來自于特殊天氣,剩下26%來自于“其他”天氣。廣州的污染天46%來自于氣象霾日,34%來自于特殊天氣,另有20%來自于“其他”天氣。

特殊天氣里包含著重污染天,這可以通過幾個例子來說明。

1) 案例1,大霧與重污染齊預警

華北地區(qū)2018年11月13-15日,2018年12月1-3日,大霧籠罩,北京市氣象局連續(xù)發(fā)布大霧黃色預警。與此同時,北京市空氣重污染應急指揮辦公室發(fā)布重污染黃色預警,這是一個大霧+顆粒物污染的過程。如果按照氣象標準,這算作霧日,是首先要被剔除掉的,不能算在氣象“霾”日里。而按照環(huán)保顆粒物濃度的數(shù)據(jù),這是典型的環(huán)境“霾”日。

北京市氣象局2018年11月13日16:30發(fā)布大霧黃色預警

2018年11月13日8:00時,北京市空氣重污染應急指揮辦公室發(fā)布重污染黃色預警

北京市2018年12月1日17:30,發(fā)布大霧黃色預警

北京市于2018年12月1日0時啟動空氣重污染黃色預警。

2)案例2,雨日結伴污染天

雨日出現(xiàn)時,依然可以被算重污染天氣。例如2016年2月12日,北京當天降雨量8毫米,降水主要出現(xiàn)在早上7點到夜里9點之間。當天的日平均PM2.5濃度為155微克/立方米,最大值小時值甚至飆升到225微克/立方米,按照《環(huán)境空氣質量標準》,這可是五級重度污染,然而按照氣象上對于霾日的判定,這一日因為下雨,是要被計入雨日的,不能被算作是個“霾”日,按照顆粒物濃度來算,這一天當然是一個典型的污染天,一個環(huán)境“霾”日。

2016年2月12日,北京當天逐小時降雨量(藍色)與PM2.5(灰色)及能見度(紅色曲線)

3) 案例3,回流天氣遭遇沙塵活動,PM10、PM2.5雙雙超標

氣象霾日里也不計入沙塵天。2018年3月27-28日,華北黃沙漫天,空氣污染非常嚴重。28日早晨6點起,一個小時之內,PM10的讀數(shù)迅速從300微克/立方米飆升至1000微克/立方米,下一個小時最高值超過2000微克/立方米。一直到當天夜里,才逐漸恢復到沙塵過程之前的水平。與此同時,受回流天氣影響,北京市空氣重污染應急指揮部于2018年3月24日20時發(fā)布空氣重污染橙色預警。預警措施于3月26日0時至28日24時實施,在27日-28日期間,PM2.5的數(shù)值一直在200微克/立方米上下,這是一次由沙塵過程與回流天氣一起導致的沙塵+顆粒物污染共同影響的過程。按照氣象標準,這一日只能記做沙塵天,而不能記做“霾”日。

因此由于氣象霾的定義所限,并不能把特殊天氣中的重污染天考慮在內,氣象霾日數(shù)并不包含特殊天氣期間的重污染,所以業(yè)內曾經(jīng)有個冷段子流傳:

問:怎樣才能治理霾?

答:當日的水汽含量超過95%就可以了。

問:怎樣才能更有效地治理霾?

答:多下雨、下雪、刮沙塵暴就可以了。

4. 氣象霾日里藏了很多“優(yōu)良”天

另外值得注意的是,在被算作氣象霾的日子里,也有很多天數(shù)顆粒物濃度并不高,按照空氣質量標準,應該算作“優(yōu)”或者“量”的天氣。因此即使?jié)M足氣象霾,也不見得一定是污染天。這樣的天數(shù)占北京總氣象霾的21%,上海氣象霾的42%,廣州氣象霾的67%。

氣象霾的判斷基于能見度和相對濕度,作為大氣光學參數(shù)的能見度受多個因子的影響,例如水汽、顆粒物濃度、顆粒物成分、NO2的含量等。根據(jù)對臺灣中部地區(qū)的一項研究,PM2.5只能解釋能見度約一半的方差。即使顆粒物濃度相同,大氣顆粒物的成分也對能見度有不同影響。例如大氣顆粒物中有一部分被稱作褐碳(brown carbon),能夠吸收太陽光藍色以及紫外波段的輻射,還有一部分被稱作黑碳(black carbon, BC),吸收能力更強,對太陽光譜“打包”全吸收。顆粒物成分在不同城市,城市與農(nóng)村之間都有較大的差別,另外能見度也受光照條件、有無云霧遮擋視線、有無云層遮擋太陽等條件影響,并不能完全與大氣中有多少顆粒物相對應。

5.公眾語言中的“霧霾”

在媒體和公眾傳播領域,“霧霾”成了通用的語言,實際上顆粒物污染本質上既和“霧”關系不大,也和“霾”關系不大,二者合起來構成一個新詞,按理說漢語言擅長用已有詞匯構成新的詞匯,例如“宇宙飛船”、“蹦極跳”、“信息產(chǎn)業(yè)”等。然而“霧霾”卻算不上是個好的詞匯,英語里發(fā)明了smoke+fog=smog代表霧蒙蒙的重污染天,字面含義里包含了人為活動的“煙smoke”,而“霧霾”里則全然不見人類活動。smog常被翻譯為煙霧,指的是煙與霧混合的空氣污染物。盡管國外用smog來談論由于人類活動引起的顆粒物污染天氣,但是國內的語境里“霾”成了更被廣泛使用的詞匯。在相關科學研究中“霾事件”、“霾日數(shù)”、“霧霾天氣”、“灰霾事件”、“灰霾日”、“霾天氣”、“霾過程”、“霧霾污染”、“灰霾治理”等詞匯是廣為應用的詞匯,對應在英文文獻中,haze pollution、haze pollution episode、haze episode、haze events、gray haze、haze evolution/cycles、haze days、non-haze days等詞匯也被廣泛使用。

對于我們目前由于大氣中存在過量細顆粒物造成的天氣現(xiàn)象,最專業(yè)的定義可能用“細顆粒物污染天”(Pollution of Particulate Matter 或者PM pollution)更為合適,但是很明顯這并未流行起來,不僅“細污天”沒流行起來,連“PM2.5污染”也沒流行起來,不得不說,“霧霾”是個被誤導了的詞匯,普通老百姓叫著倒也無妨,但是氣象和環(huán)境領域內的研究人員則需要對“霧霾”的概念有清醒的認識。

在氣象與環(huán)境業(yè)務和研究領域,詞語“霾”(haze)被廣泛使用。盡管二者的標準和規(guī)范并不相同,但在一段時間里,氣象和環(huán)保領域都展開對詞匯“霾”的爭奪,氣象領域甚至要通過立法形式,把空氣污染為特征的“環(huán)境霾”列入氣象災害,北京市人大常委會法制委員會通過專家咨詢和調研活動,最終否決了把“霾”列入氣象災害的動議。從此以后,空氣污染的預報問題由各地的環(huán)保部門來進行,氣象部門只能發(fā)布“不可描述”的天氣。

氣象部門提議把表示目前實際含義為空氣污染的霾列入氣象災害的立法動議,最終被北京市人大否決。

總結

總結起來,氣象霾日與環(huán)境霾日基本是兩個完全不同的概念,并不能相互指代,其主要原因來自于:

1)氣象霾日的獲得首先剔除了特殊天氣,特殊天氣里的大量污染日數(shù)并不被包括在內。

2)能見度受多種因子影響,并不能完全表示顆粒物濃度變化引起的消光。

3)用氣象概念“霧霾”來指代細顆粒物污染,并不準確,科研和管理機構應該有清醒的認識,媒體傳播部門需要正確理解。

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