雾霾形成的原因及检测方法介绍

一、雾霾形成的原因

    近日，全国大多地方遭遇雾霾天气，北京市、天津市、河北省石家庄等24个城市均已启动重污染天气红色预警响应措施，启动橙色以上预警措施的城市超过50个。北京雾霾已致大批航班返航。

    雾霾，顾名思义是雾和霾。二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物这三项便是雾霾主要组成，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首，它们与雾气结合在一起，让天空瞬间变得灰蒙蒙的。

 颗粒物的英文缩写为PM，北京监测的是PM10，也就是直径小于10微米的污染物颗粒。城市有毒颗粒物来源首先是汽车尾气。很多地方对汽车的出行进行了限号措施。

 雾霾形成的原因有以下四个方面：

1、自然环境的原因。一方面，2012年入冬以来，影响我国的冷空气活动较常年偏弱，风速小，风力弱，大气层比较稳定，大部地区稳定类天气出现频率明显偏多，尤其是华北地区高达64.5%，出现为近10年最高，频繁出现的稳定天气造成污染物在近地面层积聚，从而导致雾霾天气多发；另一方面，因我国冬季气溶胶背景浓度高，地区近地面空气相对湿度比较大，在冷空气较弱和水汽条件较好的大尺度大气环流形势下，近地面低空为静风或微风，受大范围静稳天气的原因，沙尘的叠加，偏南气流，湿度大，水汽使干细的粒子迅速膨胀，也催生了雾霾形成。

2、环境污染的原因：PM2.5是形成雾霾天气的主要原凶，使用柴油的大型车是排放PM2.5的“重犯”，包括大公交、各单位的班车，以及大型运输卡车等。使用汽油的小型车虽然排放的是气态污染物，比如，氮氧化物等，但碰上雾天，也很容易转化为颗粒污染物，加重雾霾，进一步催化雾霾天气的形成，加剧雾霾发展。雾霾形成的另一个原凶，是冬季燃煤产生的二氧化硫及有机物、工业生产排放的废气、大量汽修喷漆、建材生产窑炉燃烧排放的废气、建筑工地和道路交通产生的扬尘，这些悬浮污染物在静稳空气中产生化学反应，转变成大的粒子，也促进了雾霾天气的形成。

3、地理环境的原因：现在城市里大楼越建越高，阻挡和摩擦作用使风流经城区时明显减弱，促使静风现象增多，导致在垂直方向上出现高空的气温比低空气温更高的逆温现象，逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空，使得大气层低空的空气垂直运动受到限制，空气在水平和垂直方向流动性均非常小，大气扩散条件非常差，受近地面静稳天气控制，扬尘基源和运动差过程中形成空气中的悬浮微粒，难以向高空飘散而被阻滞在低空和近地面，受其控制，城市无论规模大小，其局地交通、生活、生产所需的能源消耗的污染物排放均在低空不断积累，最终集聚在一定空间范围内，与水分子结核集聚成霾。与此同时，由于雾霾天气的湿度较高，水汽较大，雾滴提供了吸附和反应场所加速反应性气态污染物向液态颗粒物成分的转化，同时颗粒物也容易作为凝结核加速雾霾的生成，两者相互作用，迅速形成污染。

4、追求经济发展的原因：在发展就是硬道理的思想指导下，我国以经济建设为中心，长期把国内生产总值（GDP）作为衡量一切的标准。追求GDP本身没有错，错在盲目上。西方国家用了几百年才能完成的事，我们非要几十年就完成，殊不知我们同时也是在用几十年的时间制造了几百年的污染。另外对于引进外资各国都有规定，而像我国这样来者不拒，多多益善的没有第二家，其结果是中国变成了世界工厂，给全世界的知名企业打工，然后把利润送给人家，把污染留给自己，既浪费了宝贵的资源又污染了生存的环境。同时，为扩大内需，没有考虑我国人口众多的国情，道路承载的能力，大力发展汽车产业，鼓励国人购置，忽略这么多汽车尾气对大气污染的后果，据专家介绍汽车尾气排放已占到PM2.5的20%～25%。国人为图方便，企业为了赚钱，国家为了GDP，当然污染的后果不仅催生了雾霾的产生，还导致了环境的恶化。

近些年来，随着空气质量逐渐恶化，雾霾天气现象出现频率越来越高，它们在人们毫无防范的时候侵入人体呼吸道和肺叶中，从而引起呼吸系统疾病、心血管系统疾病、血液系统、生殖系统等疾病。诸如咽喉炎、肺气肿、哮喘、鼻炎、支气管炎等炎症，长期处于这种环境还会诱发肺癌、心肌缺血及损伤。

二、雾霾检测方法 

 空气中漂浮着各种大小的颗粒物，PM2.5是其中较细小的那部分。要想测定PM2.5的浓度，需要分两步走：第一步：把PM2.5与较大的颗粒物分离；第二步：测定分离出来的PM2.5的重量。目前，各国环保部门广泛采用的PM2.5测定方法有三种：重量法、β射线吸收法和微量振荡天平法。

 目前广泛应用的颗粒粒径检测方法有以下四种：

1、筛分法

让粒子通过迭放在一起的多个不同孔径的筛子（一般选用5～6个，筛子的孔径从上到下一次变小）就可以将粒子分开，得到的被测颗粒试样以重量计的颗粒粒径分布（频率分布和积累分布），主要应用于较大颗粒的测量，不适用于直径小于2.5μm的粒子检测。

2、沉降法

在实际测量中，通过测量某一个与沉降速度相关的其他物理参数（如，压力、重量、浓度、或光透过率等）随时间或空间的变化规律，进而求得颗粒的粒径分布，根据颗粒在液体中的最终沉降速度确定颗粒粒径大小，包括重力沉降法（颗粒在重力的作用下的自由沉降）和离心沉降法（颗粒在离心的作用下沉降）。沉降测量法完成一次测量的时间一般在30～60分钟左右，时间较长不适合用作实时检测。

3、电感应法（库尔特法）

以悬浮于电解液中的颗粒流过孔时的电阻变化作为粒径测量的尺度，依次对刘贵孔口的每个粒子进行测量，可以同时测得颗粒的粒径和个数，粒径测量范围一般在0.5～100μm，其测量下限易受背景噪声的限制，还要防止重合现象即两个或者多个颗粒同时流过孔径，最大的问题是孔口容易被具有较宽的粒径分布的试样堵塞。

4、光散射法

基于光散射原理，当光束入射到颗粒上时将向空间四周散射，光的各个散射参数如：散射光强的空间分布、散射光能的空间分布、透射光强相对于入射光的衰减及散射光的偏振等与颗粒的粒径密切相关，可以作为颗粒粒径测量的尺度。由于可以对光强等参数做实时检测，因而用作PM2.5的实时检测比较合适。

（内容来源实验与分析网）

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