在我国经济快速发展和城市化步伐加快的形势下，大气气溶胶污染日趋严重，由气溶胶颗粒物导致我国能见度恶化，灰霾天气成为一种常见环境灾害和污染事件。在中国部分区域存在4个灰霾天气严重地区: 长江河谷、四川盆地、黄淮海地区和珠江三角洲。加强灰霾天气气候环境分析，研究灰霾天气形成环境特征，对地区灾害防治、公众健康保障和环境质量改善具有重要理论意义与应用价值。
一.灰霾天气概述
1.1 定义分级
霾是一种天气现象，又称灰霾、阴霾、烟霞、大气棕色云，是指大量极细微干性尘粒、烟粒、盐粒等( 气象学上称为气溶胶颗粒) 均匀悬浮于空中，使空气混浊、视野模糊并导致能见度恶化，当水平能见度低于10. 0 km、相对湿度小于80% 时，排除降水、扬沙、浮尘、烟雾、吹雪、雪暴、沙尘暴等天气现象造成视程障碍空气普遍混浊现象。霾使远处光亮物微带黄色、红色，使黑暗物微带蓝色。
相对湿度小于80% 时，排除降水、扬沙、浮尘、烟雾、吹雪、雪暴、沙尘暴等天气现象造成视程障碍，按能见度大小划分为四级，依次表示为轻微霾、轻度霾、中度霾、重度霾，霾天气分级标准见表1。
表1 霾天气分级标准
级别能见度V( km)
防护措施描述
轻微 5. 0≤V ＜ 10. 0
适当减少户外活动
轻度 3. 0≤V ＜ 5. 0
减少户外活动，停止晨练
中度 2. 0≤V ＜ 3. 0
避免户外活动，驾驶人员小心驾驶，呼吸道疾病患者尽量减少外出
重度 V ＜ 2. 0
尽量留在室内，驾驶人员谨慎驾驶，呼吸道疾病患者尽量避免外出
1. 2 分布特征
一年中冬春季( 当年11 月至次年3 月) 采暖季灰霾天气日数较多，约占全年50% 以上，这是因为采暖季人们取暖和做饭燃烧大量化石燃料，加之冬春季气温低、气压高、降水稀少、气候干燥、风速较小、日照时数少、大气层结稳定、大气逆温出现频率和强度较高，大气污染物不易稀释和沉降，致使大气中总悬浮颗粒物、SO2、NOX等污染物大量堆积，容易形成灰霾天气。
一年中夏秋季( 当年6 月至10 月) 炎热季灰霾天气日数较少，这是因为炎热季人们较少使用化石燃料，加之夏秋季气温高，太阳辐射强烈，空气对流旺盛，大气层结不稳定，大气污染物容易扩散，同时大量降水沉降和稀释作用，大气中气溶胶粒子大量减少，不易形成灰霾天气。
1.3 雾霾比较
雾和霾是两种天气现象，世界气象组织( WMO)和中国观测规范等对此都有明确界定。雾和霾共同点都是能够造成能见度下降，对于雾来说，造成能见度下降主要原因是由于空气中水汽凝结形成大量微小水滴或冰晶造成;对于霾来讲，造成能见度下降主要原因是由于空气中大量干性悬浮细颗粒污染物存在造成。雾和霾异同点主要在于组分类型、水分含量、可见厚度、外观颜色、边界特征和水平能见度等。雾霾异同点比较见表2。
表2 雾霾异同点比较
雾霾异同点比较
雾
霾
组分类型
微小水滴或冰晶
微小水滴或吸湿微粒 干污染细颗粒物
水分含量
高于90%
80% ～ 90%低于80%
可见厚度
可见厚度几十米～200 米、1千米
1千米～ 3千米
外观颜色
乳白色
青白色白色、灰色 黄色、橙灰色
边界特征
清晰分明浅淡掺和
模糊糅杂
水平能见度
小于1 千米
1 千米～10千米 小于10千米
二.灰霾天气成因危害
2.1 形成原因
灰霾天气形成原因一是：大气水平方向静风现象增多。近年来随着城市建设迅速发展，大楼越建越高，阻挡和摩擦作用使风流经城区时明显减弱，水平方向静风现象增多，不利于大气污染物扩展稀释，却容易在城区和近郊区周边积聚。
灰霾天气形成原因二是：大气垂直方向出现逆温现象。逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空，这种高空气温比低空气温更高逆温现象，使得大气层低空空气垂直运动受到限制，导致污染物难以向高空飘散而被阻滞在低空和近地面。
灰霾天气形成原因三是：悬浮细颗粒物和气态污染物增加。近年来，随着城市人口增长、工业持续发展和机动车辆猛增，使得悬浮细颗粒物PM2.5和气态污染物二氧化硫、氮氧化物大量增加，PM2.5中可溶性粒子( 如硫酸盐、硝酸盐、铵盐以及有机酸盐等) 具强吸水性，它们与水蒸气结合在一起，形成灰霾天气，让天空瞬间变得灰蒙蒙; 燃煤排放废气和机动车排放尾气中二氧化硫、氮氧化物是大气细颗粒物PM2.5中硫酸盐、硝酸盐前体物，二氧化硫和氮氧化物与空气中其他污染物经过了一系列复杂化学反应形成硫酸盐、硝酸盐等二次颗粒，由气态污染物转化成固态污染物，成为PM2.5主要成分，二次污染过程成为PM2.5升高最主要原因，加重灰霾天气形成与持续。
2.2 影响因素
灰霾天气最主要影响因素是污染排放和气象条件两方面。空气中有污染物，就有可能形成霾，但如果此时气象条件是狂风大作大风天气或艳阳高照晴朗天气，污染物扩散很快，就不会形成灰霾天气。由于气象条件是不可控的，因此应加大力度控制污染排放，深入开展大气污染治理。
灰霾天气影响因素一是：污染排放方面。形成灰霾天气大气气溶胶主要来源于自然排放和人为排放，在一段时期内，无论是自然排放还是人为排放气溶胶颗粒总量大致稳定。现今全国各地都在大力推行节能减排，空气中二氧化硫含量逐渐稳步降低，但机动车越来越多，机动车尾气逐渐成为大气污染新贡献者，虽然目前机动车尾气在大气污染物总体中含量并不特别大，但机动车尾气会增加大气氧化性，形成更多二次气溶胶，导致更多雾霾天气发生。
灰霾天气影响因素二是：气象条件方面。在一段时期内，出现严重灰霾天气或清新晴朗天气决定性控制因素是气象条件。灰霾天气出现时，一般伴随静小风、强日照和低湿度，严重灰霾天气无一例外都出现在边界层强逆温情况下，逆温层如同一个锅盖，限制其内物质扩散和稀释;另一方面，城市化、工业化发展造成下垫面属性改变，也使得城市大气边界层物理结构发生变化。
2.3 存在危害
2. 3.1 影响健康
灰霾天气存在危害一是：影响身体健康。专职医师和健康专家经常提醒公众，生活在灰霾天气可出现憋气、咳嗽、头晕、乏力、犯困、反胃、恶心、易怒等不良反应，尽量减少外出; 灰霾天气主要成分细颗粒物PM2.5能直接进入人体呼吸道和肺叶，并沉积于上、下呼吸道和肺泡中，引起鼻炎、支气管炎等病症，长期处于这种环境还会诱发肺癌;气象科学家指出，灰霾与肺癌如影随形，出现灰霾严重年份后，相隔7 年就会出现肺癌高发期，灰霾与肺癌有了“7 年之痒”;灰霾天气还可导致近地层紫外线辐射减弱，易使空气中传染性病菌活性增强，导致传染病增多。
灰霾天气存在危害二是：影响心理健康。阴沉灰霾天气容易让人产生悲观情绪，使人精神郁闷，遇到不顺心事情甚至容易失控。
2. 3. 2 形成酸雨
灰霾本质是“细颗粒物污染”，主要来自工业废气、汽车尾气等气体污染物经过一系列化学反应所形成“二次污染物”。南京信息工程大学专家曾专门对南京几场浓雾进行分析，用专门仪器收集来雾气水就像浑浊“酱油汤”，甚至发黑。研究表明，灰霾组分中含水量很少，由硫酸、二氧化硫、二氧化氮等废气污染物形成酸雾却较多，含有可溶和不可溶污染物浓度很高。
2. 3.3 农业减产
灰霾天气对农业也有不利影响。研究表明，灰霾天气太多，农作物减产可达25%。气象专家认为，对农作物影响应该是间接的，比如在污染严重时候，会影响太阳辐射，不利农作物吸收太阳光等。
2. 3. 4 引发事故
灰霾天气出现时，空气质量差，视野能见度低，容易引起交通阻塞，继而发生交通事故。
三.灰霾天气控制治理
3. 1 控制措施
3.1.1 对主要污染源进行控制: ①扬尘污染控制;②机动车尾气污染控制;③燃煤污染控制;④区域联防联控。
3.1.2加强灰霾天气预测预报：①开展灰霾天气预测预报方法研究和业务平台建设; ②为公众提供防御指引;③为政府实行动态调控环保措施决策服务。
3.1.3根据气象条件动态调控: 加强与气象部门合作，根据气象条件预测，对主要污染源实行动态调控。
3.1.4深入开展灰霾控制研究: 开展灰霾成因及其控制措施研究、颗粒物及其前体污染物对人体健康影响研究、环境空气监测质量保证实验室建设与运营研究。
3.2 监测方法
灰霾天气监测方法是建立区域灰霾监测站，站内除配备常规环境空气污染物监测仪器外，还包含水份监测仪、浊度监测仪、黑碳监测仪、气溶胶监测仪、能见度监测仪、有机碳监测仪、元素碳监测仪、VOCS 监测仪、UV 辐射计等灰霾监测专用仪器，如需满足预警预报，还应配备大气稳定度监测仪，可实现PM10、PM2.5、黑碳、臭氧、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、大气稳定度及气象参数，包括风速、风向、温度、湿度、降水、大气压、能见度、太阳辐射等指标监测，能够较好监测造成灰霾天气的主要物质成分。
3. 2.1 标准型站
对灰霾天气基本参量实施测量，主要监测参数包括: 臭氧、PM10、PM2.5、PM1、浑浊度、能见度、消光系数、二氧化硫、氮氧化物、黑碳浓度、气象参数、气溶胶光学厚度等。
3.2. 2 扩展型站
对灰霾天气高级参量实施测量，主要监测参数包括: 标准型灰霾监测站所有参数、挥发性有机化合物、NOx、颗粒物粒径分布、颗粒物化学成分、硫酸盐、OC /EC、硝酸盐、铵盐等。
3.3 治理对策
3. 3.1 加强理念宣贯灰霾天气导致空气质量下降，从一个侧面反映出一些地方在发展经济同时，忽略了对生态环境、空气质量严格保护。因此，亟需各级领导干部牢固树立绿色、低碳发展理念，深入贯彻绿色GDP 理念，缜密审视经济社会发展与环境破坏、资源损耗之间关系，认真实行绿色国民经济核算，以追求经济、社会、生态全面协调可持续发展来取代单纯追求GDP，这是最根本最源头“治理”。
3. 3.2 建立预报预警
建立灰霾天气指数预报和灰霾天气预警机制。一是在城市设立地基光学观测点，与卫星遥感资料相匹配，开展气溶胶光学厚度监测; 二是在城市周边地区布设水平能见度观测站和垂直能见度观测站，开展水平能见度和垂直能见度观测并直接进行灰霾天气公众服务; 三是开展大气边界层探测，定时掌握逆温等边界层特征与灰霾天气关系，认识工业化、城市化对大气边界层结构影响，提高灰霾天气预测准确性，提高监测、预防灰霾天气能力; 四是加强对太阳辐射监测，评估大气灰霾对农业生产和气候变化影响等。
3.3.3 开展PM2.5防治
一是开展城市PM2.5成因和对策研究，推进科学治理政策法规建设，明确各级政府和部门责任，制定防治规划和应急方案;二是加快城市PM2.5监测体系建设;三是建立PM2.5评价考核机制，借鉴国际国内经验，建立健全包括PM2.5在内环境评价、监管考核制度，并列入政府及环保部门工作目标责任制;四是加强区域大气污染综合治理，时下，PM2.5污染已呈区域性、复合性、扩散性特征，需要相关城市联防联控、同心协力综合治理。
3.3.4 推进城区绿化
各类植物是净化大自然最好帮手，不仅能有效吸附空气中有毒有害物质，还可绿化美化。现代城市处处是鳞次栉比高楼大厦，如果满眼树茂林密、草鲜花艳、披绿飘香，既净化空气又增强景观。要充分发挥街道社区和公务机关、商店居家在植树种草栽花中作用，协力推进城区立体绿化、道路绿化、屋顶绿化、居室绿化，让更多城区绿化发挥吸霾除尘、净化空气及美化环境等功能。此外，当积极引入“强力净化空气”植物，农林科研部门要培育善于吸收PM2.5绿色植物。
3. 3. 5 科学布设规划
在城市规划中，要注意研究城区上升气流到郊区下沉距离，将污染严重工业企业布局在下沉距离之外，避免这些工厂排出污染物从近地面流向城区; 还应将卫星城建在城市热岛环流之外，以避免相互污染。要充分考虑大气扩散条件，预留空气通道。增加城市绿地，让城市绿地发挥吸烟除尘、过滤空气及美化环境等环境效益，从而净化城市大气，改善城市大气质量。
四.结语
“空气关乎民生”已成为各级政府执政理念，灰霾天气防控治理不可一蹴而就，是一个较为长期整治过程。各级政府和决策部门须进一步加强灰霾天气监测预报，将建立灰霾天气预测预报系统、动态控制排污系统、污染源排放控制决策系统结合起来，依据灰霾天气强区域性和大气流动性，立足整体并统一规划，综合运用各种防治措施: 制定综合防治计划;调整工业能源结构;改善民用燃料结构;完善城市绿化系统;进行区域联防联控和污染物协同控制，以有效应对灰霾天气并达到最佳治理效果。
