全球空气质量地图揭示的自然因素：雾霾都到哪儿去了

              杨学祥，杨冬红

科学家研究表明：海洋是天然雾霾净化器，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。

我们在2013年2月11日指出，PM2.5高密度地区的全球分布有四大特征：其一、集中在陆半球，而不是水半球；其二、集中在连成一片的内陆地区；其三、集中在北纬30度线附近，特别是以北纬30°线以北地区的污染物浓度最大，全球PM2.5最高的地区在北非和中国的华北、华东、华中全部；其四、全球PM2.5最高的地区伴随最大的陆地地震带——欧亚地震带走向分布，而最大的环太平洋地震带因为频临海洋，所以PM2.5浓度增大不显著。

由于雾霾的汇聚作用，这些雾霾高发区就是雾霾不易扩散地区，一但遇到静稳天气条件，汇聚的雾霾很难扩散。减少当地雾霾和疏通雾霾通道，两种措施同时进行才会有显著效果。

沙哈拉沙漠地广人稀，图中显示的撒哈拉PM2.5高值区是自然原因造成的，是大气污染的自然原因，是形成雾霾的自然根源和主要因素。雾霾高发不能用单一的人为污染来解释，自然因素也是重要的来源。

撒哈拉PM2.5在北纬30度以北的西风带东移到北京地区，与西太平洋水汽相遇，是形成严重雾霾的重要条件，最终雾霾被太平洋海水所吸收。 

相关报道：

被吹走的雾霾都到哪儿去了

2014-10-13 14:32:45　来源: 齐鲁晚报(济南)　有0人参与分享到

   冷空气的到来让空气质量好转,不少市民也提出了疑问:吹散后的雾霾都去哪了?

   据气象专家介绍,对于大范围的雾或者霾的天气,要消散,主要靠冷空气所带来的风的平流作用。“污染物主要集中在大气层很浅的层次,扰动很明显时,除了水平方面的流动还有垂直方向的扩散。垂直运动的气流会将污染物带到高空大气中,从而扩散掉。另外,大气本身也有自我调节的能力,一些污染物有物理化学反应、沉降、分解。通过沉降,比如雨水、雪,会降到陆面或者海洋中。”气象专家说。

本报记者　刘晓（来源：齐鲁晚报）

netease 本文来源：大众网-齐鲁晚报

http://news.163.com/14/1013/14/A8ENNBRE00014AED.html

科学家研究表明：海洋是天然雾霾净化器

自然地理腾讯科学2014-10-2807:55我要分享 96

   [摘要]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。

   科学家研究表明：海洋是天然雾霾净化器

   科学家最新研究发现，海面能够在夜间吸收雾霾中的五氧化二氮。

   腾讯科学讯（悠悠/编译）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。

   氧化氮形成于化石燃料燃烧过程，能够产生光化学烟雾。研究小组指出，2月份一个夜晚，正巧风流将污染空气从洛杉矶盆地吹至海岸线区域，使研究人员能够跟踪分析氧化氮气体吹过海洋表面所发生的变化。

   研究负责人加州大学圣地亚哥分校化学系副教授蒂姆-伯特伦(Tim Bertram)说：“人们容易忽略的是海洋对污染空气的反应，海水中富含盐，海平面具有进行多样性化学反应的潜在性。”

   为了跟踪大气层氮循环，他们研究分析了五氧化二氮，它是氧化氮氧化后的分子结构。五氧化二氮能够与海盐中的氯化物发生反应，例如：反应形成硝基氯。

   当阳光照射次日清晨海面上的硝基氯，将产生氧化氮，并释放氯基物质，“攻击”其它分子并发生反应形成臭氧。一支大气化学家小组将该研究报告发表在3月3日出版的《美国国家科学院院刊》上。

   大气化学家分析了五氧化二氮分子的“源与汇”——证实它们在空气中消失，被海水吸收。美国加州大学圣地亚哥分校研究生米歇尔-基姆(MichelleKim)在加州La Jolla码头布置了一套仪器，用于测量空气中五氧化二氮的流通量。

   2013年2月20日夜晚，海岸逆风提供了测量空气和海洋交换作用的重要线索。同时，她还测量了从洛杉矶吹至海面的气团。

   这使得米歇尔能够测量经过一个夜晚五氧化二氮及其产物硝基氯的最终归宿，通过同时测量海面空气中分子和湍流的浓度，她观测到五氧化二氮进入海水的净移动，同时空气中没有硝基氯的净流出。

   米歇尔说：“之前的研究分析了氧化氮在各种介质表面的损耗，例如：浪花、积雪等，这项研究是首次证实海洋是夜间五氧化二氮的终极沉积区。”

http://tech.qq.com/a/20141028/011782.htm全球空气质量地图揭示的PM2.5自然因素

已有 2706 次阅读 2013-2-11 10:44 |个人分类:科技点评|系统分类:观点评述|关键词:PM2.5 大气环流 地震带 地下排气 自燃    推荐到群组

                   全球空气质量地图揭示的PM2.5自然因素

                             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。我们提出了不同的观点，认为与大气环流导致的污染物集聚和扩散有关，污染源不是中国，而是永久悬浮在印度大部分国土上空的“大气棕云”(atmospheric brown cloud)，杜乐天很早就提出的地下排气是大气污染重要的自然原因，一场大是大非的科学争论不可避免[1，2]。

目前我们对PM2.5的认识

PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

据网上资料报道，PM2.5产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。一般而言，粒径2.5微米至10微米的粗颗粒物主要来自道路扬尘等；2.5微米以下的细颗粒物（PM2.5）则主要来自化石燃料的燃烧（如机动车尾气、燃煤）、挥发性有机物等。

美国国家航空航天局（NASA）2010年9月公布了一张全球空气质量地图，专门展示世界各地PM2.5的密度。地图  全球空气质量地图由加拿大达尔豪斯大学的两位研究人员制作。他们根据NASA的两台卫星监测仪的监测结果，绘制了一张显示出2001年至2006年PM 2.5平均值的地图。在这张图上红色（即PM2.5密度最高)，出现在北非、东亚和中国。中国华北、华东和华中PM2.5的密度，指数甚至接近每立方米80微克，甚至超过了撒哈拉沙漠。在这张2001-2006年间平均全球空气污染形势图上，全球PM2.5最高的地区在北非和中国的华北、华东、华中全部。世界卫生组织(WHO)认为，PM2.5小于10是安全值，而中国的这些地区全部高于50接近80，比撒哈拉沙漠还要高很多。　

全球空气质量地图

图1  2001-2006年间平均全球空气污染形势图

PM2.5高密度地区全球分布四大特征

PM2.5高密度地区的全球分布有四大特征：其一、集中在陆半球，而不是水半球；其二、集中在连成一片的内陆地区；其三、集中在北纬30度线附近，特别是以北纬30°线以北地区的污染物浓度最大，全球PM2.5最高的地区在北非和中国的华北、华东、华中全部；其四、全球PM2.5最高的地区伴随最大的陆地地震带——欧亚地震带走向分布，而最大的环太平洋地震带因为频临海洋，所以PM2.5浓度增大不显著。

自然原因被忽略

人类的妄自尊大表现在处处以我为中心，自以为是世界化石燃料的唯一消耗者。事实上，化石燃料的形成需要苛刻的地质条件，即便是已经形成，由于构造运动的破坏和地震火山活动，石化燃料的自燃也是PM2.5产生的主要来源。天然气自燃、煤矿自燃、森林大火、草炭层自燃遍布全球，内蒙古乌达煤矿地火自燃50年不灭，作为中国最大的煤田火区之一，内蒙古乌达煤田火区世界闻名。它已自燃了50年之久。四川的天然气自燃历史更为悠久。

http://news.qq.com/a/20101005/000380.htm#p=1

在这张2001-2006年间平均全球空气污染形势图上，全球PM2.5最高的地区在北非和中国的华北、华东、华中全部。中国华北、华东和华中PM2.5的密度，指数甚至接近每立方米80微克，甚至超过了撒哈拉沙漠。撒哈拉沙漠地广人稀，PM2.5的来源值得研究。

撒哈拉沙漠约形成于二百五十万年前，乃世界第二大荒漠，仅次于南极洲，是世界最大的沙质荒漠。它位于非洲北部，气候条件非常恶劣，是地球上最不适合生物生存的地方之一。其总面积约容得下整个美国本土。“撒哈拉”是阿拉伯语的音译，阿拉伯语撒哈拉意即“大荒漠”，位于阿特拉斯山脉和地中海以南(约北纬35°线)，约北纬14°线(250毫米等雨量线)以北，西起大西洋海岸，东到红海之滨。

（1）北非位于北回归线两侧，常年受副热带高气压带控制，盛行干热的下沉气流，且非洲大陆南窄北宽，受副热带高压带控制的范围大，干热面积广。

（2）北非与亚洲大陆紧邻，东北信风从东部陆地吹来，不易形成降水，使北非更加干燥。

（3）北非海岸线平直，东侧有埃塞俄比亚高原，对湿润气流起阻挡作用，使广大内陆地区受不到海洋的影响。

（4）北非西岸有加那利寒流经过，对西部沿海地区起到降温减湿作用，使沙漠逼近西海岸。

（5）北非地形单一，地势平坦，起伏不大，气候单一，形成大面积的沙漠地区。

20世纪50年代以来，沙漠中陆续发现丰富的石油、天然气、铀、铁、锰、磷酸盐等矿。随着矿产资源的大规模开采，改变了该地区一些国家的经济面貌，如利比亚、阿尔及利亚已成为世界主要石油生产国，尼日尔成为著名产油国。沙漠中也出现了公路网、航空线和新的居民点。http://baike.baidu.com/view/18085.htm

显然，北非的干旱炎热气候有利于地下化石燃料的自燃，是PM2.5密度高的一个原因。由于人烟稀少，撒哈拉沙漠PM2.5密度高，不能用人为化石燃料燃烧来解释，其地理位置位于阿特拉斯山脉和地中海以南(约北纬35°线)，北纬14°线(250毫米等雨量线)以北，不是北纬30°线以北的污染物浓度增大区[1]，唯一的合理解释就是地下化石燃料自燃、地下排气和沙尘天气的污染。

2001-2006年间平均全球空气污染形势图显示，PM2.5高密度地区分布北半球的北纬14°~ 40°之间内陆地区，表明高温干旱是重要因素。而在海洋、两极和高纬地区PM2.5密度很低，因为它不利于化石燃料的自燃。

全球PM2.5最高的地区伴随最大的陆地地震带——欧亚地震带走向分布，而最大的环太平洋地震带因为频临海洋，所以PM2.5浓度增大不显著。这一特征也是化石燃料自燃、地下排气导致撒哈拉沙漠PM2.5密度高的原因之一。北非的北部边缘就处于欧亚地震带。

香港大学岳中琦认为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&

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。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-651712.html

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。

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=651873

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。

http://bbs.sciencenet.cn/blog-2277-652222.html

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[2]。

中国处于欧亚地震带和环太平洋地震带交叉地区，中强地震频发，是全球地震多发地区。地震活动和地下排气也是中国的华北、华东、华中PM2.5高密度区形成的原因。

大气环流的影响

最近的研究表明，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。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、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[1]。

2001-2006年间平均全球空气污染形势图显示，PM2.5高密度地区集中在北纬30度线附近，特别是以北纬30°线以北地区的污染物浓度最大，全球PM2.5最高的地区在北非和中国的华北、华东、华中全部。这表明，大气环流对污染物的集聚和扩散起重要作用。中国的华北、华东、华中是PM2.5高密度区的原因，不仅在于当地的人为污染，而且在于大气环流对污染物的集聚作用。

参考文献

1. 杨学祥，杨冬红。日本PM2.5数值超标是谁的责任？ 2013-2-9 07:47 科学网。 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=660678

2. 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

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