日本PM2.5数值超标是谁的责任？

                                   杨学祥，杨冬红

日本西部多地近日空气中的PM2.5数值超标，被认为是受中国北方雾霾天气殃及。据共同社2013年2月4日报道，地理上离中国最近的日本福冈县被认为是此次“越界污染”的“重灾区”，该县5日起将在全县设立10个PM2.5浓度观测点，并在政府网上进行实时公布，以平息民众焦虑。NHK电视台4日援引日本环境省的声明称，来自中国的污染物质“顺风飘到”日本的可能性“非常高”，“中国北方的天气污染尚未完全解除，日本方面需要高度警戒”[1]。

来自中国的污染物质“顺风飘到”日本的可能性不可能是一个孤立事件，这意味着中国的污染也有外来的因素：因为污染物上千里的顺风漂移，不能只限于纬向运动，还会有径向运动。

我国空气质量监测体系

1996年起，PM10被纳入我国空气质量监测体系，危害性更大的PM2.5在2013年1月1日正式公布过。

大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，它不到人的头发丝粗细的1/20，也称可入肺颗粒物。这些细颗粒物肉眼看不见，但杀伤力很大，尤其是对人体健康危害大。比如呼吸系统和心血管系统，包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常等。更重要的是，PM2.5能携带空气中的病菌、重金属等物质进入人体，影响呼吸、生殖和神经系统。根据世界卫生组织的标准，PM2.5年平均浓度小于10微克/立方米是安全值[2]。

自1月1日我国74个城市按空气质量新标准开展监测，并实时发布PM2.5等数据以来，京津冀区域城市的80个国家网监测点位中半数以上出现空气质量连续超标现象，长三角区域城市的129个国家网监测点位约有三分之一出现空气质量连续超标现象。其他直辖市及省会城市的监测点位也有不同程度空气质量超标。

监测总站数据显示，颗粒物(PM2.5和PM10)为本周连续雾霾过程影响空气质量最显著的主要污染物，以严重影响环境健康和环境能见度的污染物PM2.5为例，上述城市部分点位的小时最大值达到900微克/立方米，超过空气质量日均值标准(75微克/立方米)的十倍以上，并超过AQI日报严重污染等级(500微克/立方米)的约一倍。SO(二氧化硫)和NO(二氧化氮)等也达到轻度以上污染水平。其中，近一周内受不间断雾霾过程困扰的北京、天津、石家庄等城市，由于低空近地面的空气污染物久积不散，主城区点位连续出现空气质量重度污染和严重污染，包括PM2.5，PM10 ，SO2，NO2等主要污染物徘徊在较高超标浓度水平[3]。

国家按照PM10浓度的排名

据网上资料报道，和全球其他国家比起来，中国城市的PM10指数整体偏高。在91个国家按照PM10浓度的排名中，中国排第76位，其PM10浓度平均值为每立方米0.098毫克，摘得头筹的是欧洲国家爱沙尼亚，PM10浓度仅为0.011毫克/立方米，而在其后，毛里求斯、加拿大、澳大利亚、新西兰、爱尔兰、卢森堡、不丹、摩纳哥、美国、芬兰分列第2至11位，其PM10浓度均未超过0.02毫克/立方米。

　　而在中国的周边国家中，日本的PM10浓度以0.021毫克/立方米排第14位，泰国以0.041毫克/立方米排第46位，韩国以0.061毫克/立方米排第64位，孟加拉国以0.12毫克/立方米排第81位，蒙古国则以0.279毫克/立方米排末位。

　　根据国内城市的PM10浓度排行榜也是大致吻合其国家排名，加拿大城市怀特霍斯以PM10浓度0.003毫克/立方米在近1100个城市中排榜首，即浓度最低。而在PM10浓度最低的10个城市，有9个都是加拿大城市，唯有排名第5的是美国加州城市克利尔雷克。而该排行榜的最糟糕的10个城市分别来自伊朗、印度、巴基斯坦、埃及、蒙古国等国家，其中伊朗胡齐斯坦省首府阿瓦士以0.372毫克/立方米的浓度，排倒数第一[2,4]。

表1 世界主要城市PM10值

表2 中国主要城市PM10值

印度大部分国土上空的“大气棕云”

　　联合国2002年8月12日发表的一份报告显示，一团因严重空气污染而形成的棕色“乌云”正笼罩在南亚地区上空，并威胁着该地区的经济发展和数百万居民的身体健康。更为严重的是，这块被科学家们称为“亚洲棕云”的云团还有蔓延到其他地区的趋势，因此引起了有关人士的关注。

　　报告说，在从阿富汗到斯里兰卡的南亚大部分地区，“亚洲棕云”犹如一杯混合着灰尘、酸、浮质和其他微粒的有毒鸡尾酒从天而降，改变了该地区的降雨类型，破坏了农业生产。

“亚洲棕云”的罪行除了改变降雨类型外，它还能制造酸雨，破坏农作物和树木的生长，导致成百上千的人患上呼吸道疾病。诺贝尔奖得主保罗·克鲁岑和200多名科学家一起参与了“亚洲棕云”的研究。他说，印度每年有200万人死于大气污染。“如果这一现状继续下去，后果将不堪设想。”

联合国环境规划署执行主任特普费尔认为：其实这是我们人类自己酿下的苦果。据分析，这团“亚洲棕云”的形成80%是由人为因素造成的，它的有毒成分大多是人类向大气中排放的，如来自森林大火和农业废物燃烧的有毒气体、向空气中大量排放的汽车尾气、越来越多的工业和能源基地燃料燃烧所释放的毒气以及从千家万户的低效炊具中冒出来的烟雾。?

　　特普费尔指出，考虑到“亚洲棕云”现在正以一定速度移动这一现象，这个问题不仅仅是亚洲国家的问题，也是全球性问题，也使即将在南非约翰内斯堡举行的联合国可持续发展首脑会议地球峰会增添了一个议题[5]

全球变暖和永久悬浮在印度大部分国土上空的“大气棕云”(atmospheric brown cloud)已经导致农作物歉收[6]。

大气环流导致的污染物扩散

气体污染物的扩散主要与对流层气体运动有关。吸收太阳辐射热量所在空间的温度和高度控制了对流层的气体密度和气压。一般在空气受热强的地区，形成低密度的低压区；而在受热弱的地区，形成高密度的高压区。在近地面水平方向上，赤道地区为低压区，两极地区为高压区；在垂直方向上，靠近地面的热空气为低压区，高空冷空气为高压区。气压的不均匀性导致气体运动，形成大气环流。受这一规律控制，一般空气在地面从两极流向赤道，在高空则从赤道流向两极。实际的气流分布并不这样简单，除赤道和两极外，还出现了30^o、35^o和60^o三个特征纬度，表明太阳能量分布差异不是大气环流形成的唯一因素^[5]。上述计算表明，气流分布出现了0 ^o、30^o、35^o、60^o和90 ^o五个特征纬度，与潮汐形变引起的地球扁率变化以及相关纬度大气的自转速度变化相关[7]。

大气环流对污染的影响

图1 大气环流导致的污染物：东风带和西风带以及径向南北运动（网络图片）

排行榜的最糟糕的10个城市分别来自伊朗、印度、巴基斯坦、埃及、蒙古国等国家，其中伊朗胡齐斯坦省首府阿瓦士以0.372毫克/立方米的浓度，排倒数第一[2,4]。

笼罩在南亚大部分地区的“亚洲棕云”处于赤道低纬度地区，在热气流的上升过程中向高纬度地区漂移，在北纬30度下沉（见图1）。一部分向南运动形成东风带，影响我国的南部省份，维持低纬度亚洲棕云的稳定存在；另一部分向北运动，形成西风带，影响我国北部省份、蒙古、日本、南韩和朝鲜。由于纬度圈的周长随纬度的增大而缩小，所以污染物从低纬度到高纬度是一个浓度增大的过程，从高纬度到低纬度是浓度减少的过程。北纬30度线以北地区是污染物集中的地区，如兰州、太原、乌鲁木齐、北京、济南、西宁、西安、沈阳、合肥、成都、武汉、石家庄、杭州、天津、郑州、南京、银川、重庆等城市（见表2）。

火山灰的漂移路径可以提供相关证据：低纬度喷发的火山在大气层可以飘移2-3年，不断向两极集中，最终在两极沉降，对气候的影响可持续5-10年。

地下排气作用

杜乐天教授最近发来文章指出，今年一月份在中国东部广大地区出现了霾雾天气，其严重程度、时间之长、次数之多，历史罕见。社会舆论一片哗然，说什么的都有。普遍的看法是此等霾雾全是工业和行车排放污染人为因素。但是除了人为因素是否还存在自然因素呢？

事实上，在2013年1月11日上午8点18分，云南省昭通市镇雄县果珠乡高坡村赵家沟村民组发生山体滑坡灾害事故。目前已造成42人遇难、2人受伤。本博主在1月10日指出，近两个月以来，降温与潮汐组合有很好的对应关系。12日全国大部回温，与9-12日强潮汐组合对应，这是值得关注的反常，增温显著地区可能与地下热能释放有关。

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我在11日早5时41分指出，云南、贵州、四川、西藏（特别是中国、印度、缅甸、尼泊尔交界地区）、辽宁、内蒙、青海、甘肃、新疆增温最显著地区，与近期的地震频发区有很好的对应关系。河北和山西的异常增温值得关注。

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云南省昭通市镇雄县果珠乡高坡村赵家沟村民组山体滑坡灾害事故发生在全国异常增温最高值地区，增温幅度为4-12℃，滑坡前的地缝开裂导致内能释放，是异常增温的一个原因。我们提出了警告，但被忽视。

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地球排气是地热释放和雾霾形成的自然原因，污染是雾霾形成的人为因素。除此之外，地震频发和气候异常等因素造成的地质和气象灾害也应在我们的研究范围之内。

公布的材料表明此次重霾前后一共4次（到本文撰写的1月30日为止），分别是7—13日，16—19日，21—23日，26—30日。与1月9-12日、16-19日、21-23日、27-30日四次潮汐组合一一对应，与地球潮汐形变、自转速度变化造成的“地球呼吸”相一致。计算表明，地球潮汐形变造成的地壳容积周期变化，可以形成地球的呼吸运动。异常规模的地球呼吸与地震火山活动相对应，与异常雾霾天气相对应，值得深入研究。

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PM2.5数值超标的四大原因

一、当地的大气污染，这是主要原因；

二、大气环流的传输作用：使大气污染物主要集中在赤道和南北纬30度地区附近，亚洲棕云是主要污染源。相关证据是，火山喷发物到达的高度为1—40 km；持续时间为几星期至10多年。低纬度火山喷发能扩散到全球，在中高纬度保持最大浓度，最后在极冠落下。火山灰减弱太阳辐射，对中高纬度的影响最大。1963年3月印度尼西亚巴厘岛上的阿贡火山爆发，1980年5月美国圣海伦斯火山大爆发，造成次年太阳直接辐射减少量都在15%以上，使北半球平均温度下降。滞后于火山喷发18个月，我国有一个显著的低温期。1951年到1985年，我国东北地区有6个夏季低温冷害年，其中5年都发生在2级以上火山喷发后1－2年[9]。由于纬度圈的周长随纬度的增大而缩小，所以污染物从低纬度到高纬度是一个浓度增大的过程，从高纬度到低纬度是浓度减少的过程。 

三、潮汐形变导致的地球呼吸，使地球排出地下流体，增大污染物的大气浓度；

四、恶劣的气象条件不利于污染物的消散和排除。

片面地认为日本西部多地近日空气中的PM2.5数值超标是受中国北方雾霾天气殃及是不科学的，“亚洲棕云”现在正以一定速度移动这一现象，这个问题不仅仅是亚洲国家的问题，也是全球性问题，中国也是受害者。

参考文献

1. 孙秀萍，卢昊。日本PM2.5数值超标受中国影响。2013年02月06日10:10 环球时报。http://sh.sina.com.cn/citylink/jk/t_sjbj/2013-02-06/1010164278.html

2. 世界主要城市PM2.5值。http://tieba.baidu.com/p/2140200935

3. 西安空气质量12天仅2天达标 排名全国倒数第八。来源： 华商报 发布时间：2013-01-14 08:06。http://news.jznews.com.cn/system/2013/01/14/010651214.shtml

4. 杨阳，阙文龙。福州空气质量排名全国第5 全球排第939位。2011年12月10日08:03东南网-海峡都市报。http://fj.qq.com/a/20111210/000009.htm

5. 空气污染形成“亚洲棕云”威胁百万生灵。2002-08-14 09:07  。北方网。http://tech.enorth.com.cn/system/2002/08/14/000396246.shtml

6. 《财富》：印度经济增速超过中国需要奇迹。2011-03-03 00:05来源：东方财富网。http://www.howbuy.com/news/2012-02-16/1008134.html

7. 杨冬红，杨德彬。日食诱发厄尔尼诺现象的热-动力机制。世界地质。2010，29（4）：652-657.

8. 杜乐天：对今年一月份我国霾雾重灾原因的浅见补遗。2013-1-31 05:56科学网。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-658087.html

9. 郭增建, 秦保燕, 郭安宁. 地气耦合与天灾预测[M]. 北京: 地震出版社, 1996. 116－117, 135－138, 212.