霧霾天氣形成原因解析：北京重污染三大成因與主要空氣污染物

近年來，霧霾天氣頻頻成為新聞焦點，也讓大眾開始關注空氣品質與環境污染問題。隨著環境破壞日益嚴重，霧霾出現的頻率越來越高。究竟霧霾天氣是怎麼形成的？大都市空氣污染嚴重，非都市地區就真的安全嗎？本文將以北京為例，解析霧霾天氣的成因，並介紹空氣中主要的污染物種類。

北京霧霾天氣形成原因

1月14日，北京空氣品質持續重度污染，氣象局發布霾橙色預警，預計白天北京仍將維持能見度小於2000米的霾。北京市環保局環保監測中心主任張大偉指出，造成此次重污染的原因主要有三個方面：

一、污染物排放量大

燃煤、機動車、工業生產與揚塵等污染源排放量龐大，是造成此次嚴重污染的根本原因。北京作為特大型城市，城市運行所產生的各類污染物排放量非常大，一旦污染擴散條件不利，污染物難以擴散，空氣污染便會隨之加重。特別是2012年12月以來，整個華北地區處於極端低溫天氣，氣溫比往年偏低，低溫導致燃煤采暖排放量相應增加，進一步加劇了污染程度。

二、擴散條件不利

近期極端不利的污染擴散條件，是形成此次污染過程的直接原因。10日至13日期間，北京地區受地面閉合低壓控制，地面風速減小、濕度加大，並逐漸形成逆溫與大霧等極端天氣，污染物持續累積，造成本次嚴重污染過程。

三、區域污染與本地污染疊加

由於PM2.5污染具有區域性，加上相關區域之間的污染傳輸，也是形成此次重污染的重要因素。近期北京西南部、東南部以及南部周邊地區的污染水平明顯高於城區，大範圍、大區域尺度內的污染物輸送與北京本地排放的污染物相互疊加，使PM2.5濃度進一步升高，客觀上加重了北京地區的污染程度。

空氣中主要的污染物

許多人以為只有大都市的空氣才受到污染，但科學家指出，非都市地區的空氣品質不一定更好，即使是單純的呼吸，都可能存在潛在危險，近年來連臭氧也被列入危險名單。以下介紹空氣中主要的污染物：

懸浮顆粒物

懸浮顆粒物是直徑不超過10微米的塵埃、煤煙與煙塵顆粒，任何類型的燃料燃燒和土壤自然排水都會產生。在大城市，這些顆粒是霧霾形成的主要原因。根據附著在顆粒表面的化學成分不同，懸浮顆粒物可能無害，也可能非常危險。呼吸道受塵埃和煤煙的危害最大，還可能引發心臟病、腫瘤等其他疾病。當空氣中含有大量氮和氧化硫時，懸浮顆粒物的危害尤其嚴重。

二氧化硫

二氧化硫與空氣中的水結合會形成亞硫酸。大量排放二氧化硫的地區經常降下酸雨，這種雨水呈酸性，對植物和土壤微生物有害。二氧化硫對人體也有危害，尤其是患有肺病和支氣管疾病的人。近年來，歐洲、美國和俄羅斯的二氧化硫水平已有所下降並持續改善。觀察發現，擁有發電站、鍋爐房和冶煉廠等燃煤設施的地區，空氣中的二氧化硫濃度較高。紀錄顯示，西伯利亞西北部的諾里爾斯克市二氧化硫濃度最高，超過容許限度近三倍。

氮氧化物

汽車發動機、發電站和工廠的高溫燃燒會產生氮氧化物。它與二氧化硫一樣會引起酸雨，此外還能與陽光發生化學反應，是透過濃煙釋放的更危險毒素。被氮氧化物污染的空氣會呈現棕褐色，即使濃度很低也會干擾呼吸、引起咳嗽。在氮氧化物濃度高的地區出生的兒童，經常患有嚴重的呼吸道疾病。

一氧化碳

一氧化碳是人們最熟悉的化合物之一，主要由汽車燃料不完全燃燒產生，可在空氣中停留近一個月，之後氧化為危害相對較小的二氧化碳。一氧化碳會長時間降低血液輸送氧氣的能力，導致大腦和心臟缺氧，嚴重時甚至致人死亡。

臭氧

在距離地球約9英里至30英里（約14.5公里至48.3公里）的高空，臭氧形成地球的保護層，使人類免受太陽輻射傷害。然而，當臭氧位於較低的高度時，就會喪失保護功能，成為一種強效氧化劑，對動植物都很危險。在臭氧影響下，人的呼吸道黏膜會被灼傷，在炎熱城市度過夏季的兒童更容易受到臭氧侵害。城市中的臭氧濃度最高，因為汽車尾氣含有大量輕組有機物和氮氧化物，這些物質在炎熱、陽光充足的日子特別容易形成，是構成臭氧的基本成分。隨後臭氧與空氣混合，並藉由風傳送到很遠的地方。

鉛

鉛可透過空氣、食品和水進入人體，也能依附在塵粒上，儲存在血液、骨骼和軟組織中。鉛會引起嚴重的腎病、肝病、神經系統疾病和其他器官問題，還可能導致心理紊亂、痙攣和智力遲鈍，對兒童的危害尤其大。幾十年來，鉛一直透過含鉛汽油產生的尾氣進入大氣。2003年，俄羅斯禁止生產含鉛汽油，使該國大氣中的鉛濃度迅速降低。鉛與其他重金屬一樣能滲透到植物體內，因此燃燒落葉時務必小心，因為這種危險毒素可能透過燃燒再次回到空氣中。

揮發性有機物

這類化學物質包括苯、甲醛和1,3-丁二烯（Butadiene），由汽車燃料不完全燃燒以及石油、油品和潤滑劑蒸發形成。即使濃度很小，也可能引發癌症、心血管疾病以及肝臟和腎功能障礙，還可能導致先天畸形和不孕不育。揮發性有機物很容易與氧氣和其他氧化劑發生化學反應，釋放出更危險的毒素。

有毒物質

即使空氣中只含有微量有毒物質，也會對動植物造成嚴重危害。美國《潔淨空氣法》列舉了188種由工業設備排放、21種由汽車尾氣排放的此類物質，以及33種城市空氣中典型的有毒化合物。其中大部分毒素可致癌或導致DNA受損，附著在懸浮顆粒物表面後，對人畜的危害更大。最近研究發現，有毒物質引起的變異甚至可能遺傳給後代。毒素濃度是評估生態環境的重要標準。