中国雾霾高发的综合分析：自然条件和人为作用

                              杨学祥

2014中国城市学年会11月初在浙江杭州市举行，年会设城市文化遗产保护、城市教育、城市交通、城市流动人口和城市生态环境五个分会场，而最后一个分会场讨论的话题就是雾霾。

中国气象科学研究院副院长张小曳研究员表示，我国雾霾加剧与居高不下的气溶胶粒子浓度水平有关，一些指标在全球仅次于南亚的一些城市。他介绍说，我国陆地众多污染源向大气中排放大量气体，这些气体经过大气化学反应，一部分转化为二次气溶胶粒子，科研人员通过全国16个站点的分析，发现PM10质量中超过50％是这种粒子，这一比例在夏天的北京可以达到80％。而且，二次气溶胶粒子的形成受天气条件控制，这是霾跨省连片的一个重要原因。因为一个有利于这种粒子形成的气象系统往往控制的区域也比较大，同时，空气中水汽较多时，某些吸水性强的干气溶胶粒子还会吸水长大，这使得观测的不确定性加大。此外，在我国大气中，包括沙尘、城市逸散性粉尘和煤烟尘等在内的矿物气溶胶的质量浓度就相当于欧美国家城市区域中各类气溶胶质量浓度的总和，矿物气溶胶与污染气体还会发生化学反应，使得雾霾问题更为复杂。

http://finance.sina.com.cn/roll/20141103/021320711608.shtml

凡分散介质为气体的胶体物系成为气溶胶。它们的粒子大小约在100~10000纳米之间，属于粗分散物系。气溶胶粒子是悬浮在大气中的多种固体微粒和液体微小颗粒，有的来源于自然界，如火山喷发的烟尘、被风吹起的土壤微粒、海水飞溅扬入大气后而被蒸发的盐粒、细菌、微生物、植物的孢子花粉、流星燃烧所产生的细小微粒和宇宙尘埃等：有的是由于人类活动，如煤、油及其他矿物燃料的燃烧物质，以及车辆产生的废气排放至空气中的大量烟粒等。

图1 1960-2013年中国雾霾变化趋势（宋英杰，2014）

中国雾霾在2004年以后呈快速增长趋势（高于线性平均值，见图1）），2013年以来呈突然高发趋势，综合分析表明，主要原因是处于自然气溶胶频发期和人为气溶胶峰值期。

在中国，霾在最近十几年骤然增多增加200%以上。气象名人宋英杰对1961年至2013年全国气象观测的统计分析表明，最近这二十多年，雾在显著消减；而霾在最近十几年骤然增多。从气候平均值来看，雾日与霾日之比大约为3:1。但从2013年的情况看，雾日与霾日之比几乎快到了1:3（见图1）。火山喷发和人为污染是主要原因。

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4934cc2b0101sehs.html?tj=1

一、2004年以来强震和火山频发导致气溶胶浓度猛增

1889年以来，全球大于等于Ms8.5级的地震共22次。在1889-1924年PDO“冷位相”发生6（1900年以来国外数据：2）次，在1925-1945年PDO“暖位相”发生1（1）次，在1946-1977年PDO“冷位相”及其边界发生11(7)次，在1978-2003年PDO“暖位相”发生0次，在2004-2012年PDO“冷位相”已发生6次。规律表明，PDO冷位相时期是全球强震的集中爆发时期和低温期。2000年进入了PDO冷位相时期，2000-2030年是全球强震爆发时期和低温期。

地震和火山是地下能量和污染物向地表释放的主要方式，在1947-1976年和2000-2030年拉马德雷冷位相时期，全球大于等于Ms 8.5级的地震集中发生，全球雾霾事件也同期高发。

1947-1976年拉马德雷冷位相灾害链

特大地震：9级以上地震发生了4次，分别在1952年俄罗斯堪察加、1957年阿拉斯加、1960年智利、1964年阿拉斯加。8.5级以上地震发生了7次，还有1950年中国西藏，1963年俄罗斯库页岛，1965年阿拉斯加。

全球雾霾：伦敦和洛杉矶发生雾霾灾害。

1948年10月26~31日,在美国宾夕法尼亚州多诺拉镇发生因烟污染而导致43％的人受二氧化硫的刺激性气味而病倒, 17人死亡事件;

1952年12月5~8日, 伦敦烟雾事件,造成4000人死亡,8000多人得病;

1946、1948年在美国洛杉矶两次发生光化学烟雾事件,

1955年8-9月, 又在洛杉矶发生光化学烟雾事件, 造成400老人死亡, 在该地的250万辆汽车,日排1000多吨碳氢化合物石油烃废气、一氧化碳和氧化氮,铅烟进入大气与空气中其他化学成份反应产生浅蓝色烟雾, 由于地势使之长期滞留造成污染。

1970年7月8日, 在日本东京也发生光化学烟雾和二氧化硫废气使万人受害事件。（《当代世界五十年，1945-1995》第109-110页，四川人民出版社，1997年版）

http://blog.sciencenet.cn/blog-415-652686.html

2000-2030年拉马德雷冷位相时期灾害链

特大地震：9级以上2次，2004年印尼苏门答腊，2011年日本；8.5级以上地震4次，2005、2007、2012年印尼苏门答腊，2010年智利。

全球雾霾：2013年1月和12月中国创纪录雾霾。新加坡连日来因邻国印度尼西亚以烧火方法开荒而被浓浓的雾霾笼罩。新加坡环境局监测的空气污染物指数（PSI）6月19日晚飙升至321的历史最高记录，空气状况达到“有害”的程度。

http://news.sina.com.cn/o/2013-06-20/140027452092.shtml

特别是2008年5月12日四川汶川8级地震对中国雾霾有重大影响。

香港大学岳中琦副教授认为2013年1月11日云南大滑坡是山崩气喷的，2008年5月12日四川汶川8.0级地震的罪魁祸首乃天然气。

http://blog.sciencenet.cn/blog-51597-39112.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-240687-656490.html?COLLCC=3017218727&

特大地震造成的气喷、滑坡、山体和地表土地松动和裸露，是浮尘和雾霾形成的重要原因。有报道称，中国雾霾频发与日本2011年9级地震及福岛核污染有关。

http://www.fxingw.com/redian/2014-11-08/86188.html

http://news.365jilin.com/html/20141109/2089530.shtml

世界十大火山分别为克利夫兰火山、帕卡亚火山等。克利夫兰火山海拔1730米，是阿留申群岛最为活跃的火山之一。

1克利夫兰火山

克利夫兰火山海拔1730米，是阿留申群岛最为活跃的火山之一。它属于成层火山，即由多层硬化的熔岩、火山灰及其火山岩复合而成。克利夫兰火山喷发的岩浆由移动的太平洋板块向下切入北美大陆板块所提供。当一个大陆构造板块向另一个板块下切时，下部板块上方的熔化物质会产生，并最终通过火山喷发方式而达到地表，成为熔岩。克利夫兰火山是阿留申群岛中唯一的曾在1944年喷发时导致人员伤亡的火山。

2帕卡亚火山

帕卡亚火山（西班牙语：Pacaya）是一座位于危地马拉的复合型活火山，坐落在沿太平洋的中美洲火山弧上，坐标14.381°N 90.601°W，海拔2252米，是该国33座火山中最活跃的火山之一。距世界遗产安地瓜古城和危地马拉首都拉奥罗拉国际机场的直线距离各约20公里。帕卡亚火山最早喷发于2.3万年前，自16世纪西班牙殖民中美洲以来至少已喷发过23次。在休眠了一个世纪之后，1965年又开始持续活动。其喷发活动多数属于斯通博利型，但有时也会发生普林尼式喷发。

3默拉皮火山

印度尼西亚爪哇岛中心附近的火山山峰，在日惹北方约32公里(20哩)，距三宝壠以南稍远处。默拉皮火山海拔2,911公尺(9,550呎)，陡坡较低的两侧植被茂密。在印度尼西亚130个火山中活动最频繁。最大的喷发之一发生在西元1006年，使爪哇中部到处散布火山尘。其他大喷发分别发生在1786、1822、1872、1930和1976年。近半的默拉皮火山喷发伴随著火成碎屑流，这是大片大片的超热气体和赤热固体粒子。1994年11月22日喷发中释放的火成碎屑流使64人丧生。

4亚苏尔火山

5科利马火山

6埃里伯斯火山

7基劳维亚火山

基劳维亚火山是夏威夷群岛上的一座活火山，是组成夏威夷岛的5座盾状火山之一。这座火山从1983年开始喷发。为了一睹日落时分火山喷发的壮观场面，大量游客不辞辛苦来到这里。

8樱岛火山

樱岛（桜岛、Sakurajima）火山，位在日本九州鹿儿岛县，是鹿儿岛的象征代表，还是一座活火山，至今火山活动仍十分活跃。樱岛火山是由北岳（海拔1117米）、中岳（海拔1060米）与南岳（海拔1040米）所组成，面积约为77平方公里。鹿儿岛是由火山群组成，在鹿儿岛市街头就可以看到的世界著名的火山樱岛，樱岛是鹿儿岛的象征。2013年8月18日下午，日本鹿儿岛县樱岛的昭和火山口发生爆炸性喷发，喷出的烟尘高达5000米，为观测史上最高的一次。

9斯特龙博利火山

10尔塔阿雷火山

http://baike.baidu.com/view/2342616.htm?fr=aladdin

据英国每日邮报报道，美国加州南部海岸最新测试表明，海洋表面在夜晚会吸收雾霾中的氧化氮，大约一个夜晚可以消除雾霾中15%的化学物质。

http://news.sciencenet.cn/htmlpaper/201410299432986234852.shtm?id=34852

因此，中国东部沿海具有清除雾霾的重要功能。日本2011年9级地震及福岛核污染，日本频发的地震火山活动，如2013年8月18日日本鹿儿岛县樱岛的昭和火山口发生爆炸性喷发，导致污染物浓度增大，降低了中国近海吸收雾霾的能力，是中国雾霾高发的重要原因之一。

二、高排放是中国雾霾的主要原因

张小曳介绍说，我国霾主要分布在9个区域，其中，包括京津冀地区、关中地区等在内的华北区域、以长三角为主体的华东区域、以珠三角为主体的华南区域、以四川盆地为主的西南区域是区域性霾最大的区域。而气溶胶的源头则可分为燃煤、燃油和与居民各项活动相关的排放。他认为，治理雾霾时不能只顾治理秸秆焚烧，当务之急应该是控制燃煤，因为我国一次性能源消费有70％以上是煤炭。污染控制需要从能源结构调整、机动车减排、逸散性粉尘和政绩考核等方面综合治理，对治理的长期性和艰巨性应有充分的科学判断。

中科院生态环境研究中心大气污染控制中心主任贺泓研究员表示，外因是气象，内因是污染。他分析说，烟气排放导致大气氧化性增强，从而使得气态污染物向颗粒态污染物的转化出现暴发，超过大气可以容纳的环境容量，要是遇到不利于污染物扩散的静稳天气，就会出现大面积雾霾。

贺泓说，著名的伦敦烟雾事件源于燃煤污染，而洛杉矶光化学烟雾污染事件则源于机动车排放，而中国的雾霾天气兼而有之，近期应该从提高油品质量控制机动车尾气污染、做好燃煤烟气脱硫脱硝、控制工业废气、控制农业区的氨排放和减少生物质无组织燃烧等方面进行控制。

http://finance.sina.com.cn/roll/20141103/021320711608.shtml

国际生态安全合作组织总干事蒋明君从三个方面给出了建议：

一个国家、一个城市首先要树正气。要加强生态文明建设，提高国民素质，改变过去粗放型的经济发展模式，调整产业结构。改善过去不健康的、不科学的生活习惯。要实现人与人、人与社会、人与自然的和谐，要有正能量。

第二是要接地气。要把已经被破坏的自然环境要加以修复，没有被破坏的自然环境要加以保护。要实现人和自然的和谐，也就是天人合一、道法自然。

第三要顺天气。要积极地应对气候变化；降低气候变化的风险和自然灾害的风险；做好灾害的预警、救援和修复。

http://opinion.china.com.cn/opinion_62_114262.html

三、2014-2016年月亮赤纬角极小值导致冷空气活动减弱

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-837574.html