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我们为什么需要蓝天

2008-02-26 12:07 作者:陈超 2008年第7期
王强对北京雾水的分析发现,与1999年相比,2006年北京雾水电导率从2.99下降到0.4181,“雾水中总的离子数正在下降”。

中国气象局培训中心教授王强

王强对北京雾水的分析发现,与1999年相比,2006年北京雾水电导率从2.99下降到0.4181,“雾水中总的离子数正在下降”。

记者在中国气象局培训中心教授王强的办公室里看到一幅照片:在山脊上竖着几张巨大的网,每张高达十几米,每张网下都有引水管通向山下。“这些就是南非的大型雾水采样器,大雾飘来的时候,就凝结在这样的网上,顺着引水的管子流到山下。”这里的居民早在90年代就开始用细密的网架在山上,用来捕获雾中的水。据说一张网一天可采集170升水,一个小村每天从雾中能获取1万升的生活用水。

在我国采雾就完全不同了。王强指着两个烧杯中的液体,呈黑色不透明状,两个烧杯前分别标着“1999-11-22”和“2006-12-12”。“这就是从北京收集的雾水,标的是采集日期,里边含有大量的碳黑,才变成这个颜色。”

“雾水和雨水的成分都可以指示空气中的污染物,但雾的形成有更强的局地性。”王强介绍说,雨水由于云层移动,无法真实反映某一个地区的空气状况,“雾就在当地产生,对于局地的空气污染状况反映更加直接”。

2004年初冬,王正兴和同事到南郊气象观测站做一次常规数据采集,清晨大雾弥漫,他们将测量风速、气压、湿度的仪器安装在外形像飞艇的红色气球上,用一根比圆珠笔芯还细的绳子牵着,把气球放上去。“不料刚放上去40分钟左右,雾水就凝结在绳子上流下来。”绳子底端连着很多测量仪,王正兴担心会被损坏,和几名工作人员用手套不停擦绳子上的水时发现,“白色的手套被染黑了”。这让王正兴有点震惊,他没想到雾水会变成黑色。

大雾依然弥漫,他找来一根木棍,将绳子上的水引流到一个可乐瓶中,气球在空中飘了一个多小时,接了一大瓶黑水。这次经历后,王正兴开始参与北京大雾的研究项目。

雾的收集装置看上去非常简单,像一个大型的白色喇叭,喇叭口是一台抽气机,另一端是进气口,进气口后边是两层滤网。空气进入装置后,雾滴撞击在滤网上,流到下边的采集瓶中。2006年12月11日17点,王强的一名博士生和王正兴得知第二天有雾,急忙开始清洗滤网,带着器材就赶向南郊的观测站。19点,雾笼罩了高速公路,两人赶到观测站。当夜的雾比较浓,采集瓶又不透明,为了记录收集进展,两人开始每隔十几分钟就爬上去观察一下滤网,遗憾的是并不明显,于是观察间隔被改为一小时一次。快到凌晨,终于在滤网上看到了黑色的雾滴。

可是问题接踵而至,夜间温度降到零度以下,滤网上的水滴开始结冰,不得不每小时取下一片,一人提着滤网在暖气旁加温,另一个用采集瓶接着流下来的雾水。这样一整夜才收集到一小瓶雾水,跟王正兴2004年看到的雾水几乎没有区别。

“北京一出现大雾,肯定会有重度污染。”王强肯定地说。从他们几年来实验的情况看,北京真正意义上的水雾在减少。据气象统计,60到70年代,北京能见度小于1000米的天数在减少,70年代之后持续增加过一段时间,90年代之后进入波动期。纯粹的水雾能见度甚至会小于100米,这样浓雾的数量却没有明显减少,从这个角度上说,北京能见度小于1000米的天气状况中,存在大量的霾天。

2月21日王强接受记者采访当日,阳光透过窗子照射进来,外边却是灰蒙蒙的,远处高楼的轮廓一直很模糊。“这就是霾。”他指着窗外,“这几天气温逐渐升高,没有风和足够的湿度,细小的粒子飘浮在空中,就形成了霾。”一般说,水雾是由于空气湿度达到100%,空气中的水蒸气在凝结核上凝结成水滴形成的,现在由于凝结核是由污染物提供的,在这样的凝结核上,空气湿度不用达到百分之百就会饱和,从而形成雾。随着城市的发展和空气污染的加重,悬浮在空中的颗粒物更细小,即使不发生水汽凝结,城市中依然会出现能见度降低的天气,这种天气现象称作霾。

“霾和雾的形成有密切联系,霾里许多物质为雾的形成提供了凝结核,但霾的颗粒中也有一些不溶于水的,因而它的成分比雾更复杂。”两者在形成过程中也有不小关联。当空气中存在大量污染物时,如果水汽增加,就会凝结形成雾;白天阳光照射,水汽蒸发,又转变成霾。在空气中污染物的基础上,雾和霾可能相互转化。大雾形成的时候,空气流动缓慢,污染物不容易扩散,容易形成重度污染,如果空气湿度降低,水滴蒸发,在空气中又变成霾,这样往往是中度污染天气。

王强教授在雾的研究中发现这样一种特点:在城市发展初期,雾的数量在增加,人口增长和产业活动为雾的形成提供了更多凝结核;经过一段时间发展,城市规模扩大,就会形成“热岛”和“干岛”,水雾减少,霾的数量增加。

北京的空气污染与工业发展、机动车增加、气象条件和地理位置都有关系,在这样复杂的情况下,因为这几年各方面有共识的努力,空气质量正在逐步开始改善。王强对北京雾水的分析发现,与1999年相比,2006年北京雾水电导率从2.99下降到0.4181,“雾水中总的离子数正在下降”。

“从近10年的数据看,北京二氧化硫的数量有明显减少,在机动车和建筑工地大幅增加的情况下,氮氧化物的水平仍逐步下降,可吸入颗粒物的水平保持稳定。”北京环境保护监测中心主管空气质量监测的副主任赵越说。空气质量的改善对人体健康的积极影响也开始有所表现,北京大学公共卫生学院的潘小川教授在1996年对北京市石景山、东城、海淀三个区进行了一次大规模的调查,在每个区随机发放了1500份对呼吸系统症状的调查问卷,结果发现,由于工业和人口密度影响,三个区的状况有明显差异:石景山受当地工业影响比较严重,呼吸道症状出现的概率最大,东城次之,当时海淀区的发展尚不充分,症状最轻。

“在北京的污染物中,二氧化硫曾造成严重影响。”潘小川说。二氧化硫对上呼吸道的影响特别大,由于可溶于水,很容易吸附在气道内壁,刺激气管的平滑肌,造成痉挛,很容易导致哮喘和呼吸道炎症发作。同时,二氧化硫还可能致敏,导致支气管炎,当累积到一定程度可能造成慢性的呼吸道疾病,诱发慢阻肺等。1998到2000年,潘小川曾把北京的空气质量和呼吸道、心血管疾病发病率和死亡率做了一个时间序列分析,发现每立方米空气中增加10微克污染物,呼吸系统的发病、死亡率增加15%,心血管疾病增加7%~9%。

1998年,北京的重度污染天数接近150天,可喜的是这一数据到2006年已经变成了不到30天,中度污染天数也控制在150天。“从长期看,北京空气中的二氧化硫含量减少了不止50%,不能不说是很大的成绩。”潘小川更清楚这样的改善给健康带来了何种影响。2005年,他第二次在北京做空气污染与疾病调查,他画出一条曲线,“横轴代表空气污染程度,纵轴是相关疾病死亡率。与1998年的结果相比,我们发现了一个有趣的现象:2005年每立方米空气增加10微克污染物,相关疾病死亡率的上升已经不足1%。”曲线变得更加平缓,这与西方的研究经验有很大的区别。

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