自去年冬季以來，北京地區相繼出現多次陰霾的天氣，對人們的出行和健康都産生了不同程度的影響。那麼，在日常生活中，陰霾天對人體健康又有哪些影響呢?

    霾是指近地面氣層中大量的塵埃、煙粒、鹽粉等雜質浮游在空中，使能見度小于10千米的現象。霾出現時，空氣混濁，遠山、森林等深色景物呈淺藍色，太陽呈淡黃色。霾可由別處隨風漂移過來，也可以由本地雜質聚集而成。它一般出現在逆溫層下面，有時在近地面氣層中，有時在空中某一氣層中。霾的濃度通常隨高度增大，在逆溫層下面，能見度最差。有時空中可有好幾層霾存在。霾在空氣中的相對濕度一般在80%以下。

    陰霾的危害主要在於一旦被人從呼吸道吸入，就會沉積於人的肺泡，沉積肺泡的煙塵被溶解後進入血液，容易造成血液中毒。未被溶解的部分被細胞吸收容易破壞細胞造成塵肺。霾中所含有的其他有害物質如二氧化硫主要是刺激人的呼吸道，對人的危害更大。陰霾嚴重時，其內的污染物雜質可使人的中樞神經發生病變，引起肺水腫或慢性氣管炎，特別是當人們吸入肺部，嚴重時可導致肺氣腫及肺癌等症。另外，霾中的化學煙霧，當濃度達到某一界限後，就會對人的眼睛、呼吸道産生危害。霾中的一氧化碳，當其濃度為900PPm時，人接觸1小時就會感到頭痛、眼睛呆滯；當濃度達到1200PPm時，人接觸1小時就會神經麻痹，有生命危險。霾中的碳氧化物，對人的眼、鼻和呼吸道有強烈的刺激作用，在一定條件下，將對肝、胃和心臟血管系統的功能産生破壞作用。除此之外，陰霾天還會影響人的情緒，因為整天天氣都處於陰霾沉沉，太陽昏黃陰暗，人體中的松果體會分泌出較多的松果體素，使得甲狀腺素、腎上腺素的濃度相對降低。甲狀腺素、腎上腺素等是喚起細胞工作的激素，一旦減少，細胞就會“偷懶”，變得極不活躍，人也就會顯得無精打采。

    陰霾會對人體健康有一定的危害。因此，從長遠方面來講，搞好環境保護，減少煙塵廢氣污染，清潔空氣事在必行；從眼下來説，當預報有或已經出現陰霾天氣時，人們應減少戶外活動，特別是年老體弱多病的人，一定要減少外出，以免吸入更多的大氣污染物。人們外出時應戴好口罩等，搞好防護，以此減少陰霾中有害物質對人體的危害。 （李春生）

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    關於霧、靄和霾

    霧、靄和霾是幾種多見的天氣現象。它們都是由大氣中懸浮的各種顆粒物造成氣象能見度的下降。近年來由於人類活動造成這種低能見度的天氣頻繁出現，對人民群眾的出行和健康造成了很壞的影響，社會對它的關注度也迅速提高。

    作為一種天氣現象，霧、靄和霾一直是地面氣象觀測項目的內容之一。對這些現象，國際氣象組織也有過明確的規定。在1994年氣象出版社出版的“中英法俄西國際氣象詞典” (這是由國際氣象詞典編譯組譯的 WMO International Meteorological Vocabulary 1992) 中，對這些現象就有明確的定義。

    霧 ：大量微小 (通常在顯微鏡下才能分辨) 水滴懸浮于空氣中的現象，它一般會使地面的水平能見度降低到1 km 以下。

    靄 ：懸浮在空氣中的微小水滴或濕的吸濕性微粒，它能使地面的能見度降低。

    霾 ：空氣中懸浮著的極小的、幹的微粒，這些微粒肉眼看不到，數量卻非常多，足以使天空變得渾濁。

    從上面三個名詞的定義可以看出，這三種現象都是由空氣中懸浮的微粒所造成的，其結果都是使水平能見度下降或使天空變得渾濁。但在這三種現象中，懸浮的微粒是不一樣的。霧是由懸浮的水滴形成；霾是由懸浮的幹的微粒形成的；而靄是介於這二者之間，是由微小水滴或濕的吸濕性微粒所形成的，可以説是從霾到霧的過渡階段。正是由於懸浮粒子的不同，造成它們來源、形成的過程及其物理化學特性都將不同。區分霧、靄和霾這些現象就要從它們的形成過程和物理化學特性等方面去考慮。

    從形成過程來考慮，霾是幹的氣溶膠，可以由其一次源和二次源生成，其中氣溶膠的一次源是指直接以顆粒物形式排放到大氣中的氣溶膠，包括被風揚起的細沙和微塵，海水濺沫蒸發而成的顆粒，火山噴發的散落物，森林或其它生物體燃燒的煙塵，人類燃燒礦物燃料排放的煙塵以及人類的生産和生活過程中排放的灰塵等; 二次源是指排放到大氣中的氣態污染物，經過複雜的大氣化學過程，在大氣中生成的氣溶膠粒子。而霧是由水滴組成的，它是通過水汽的凝結所形成的，是水汽相變過程的産物。

    如果僅僅説到這裡，事情似乎是十分簡單的。但實際上並非如此，物理學研究己[似乎遺漏了一段話]經非常清楚，在地球大氣條件下，不可能由均質核化過程形成微小的雲滴或霧滴，它們只能通過異質核化過程形成。 這裡所謂水汽的均質核化是指水汽分子自動地結合在一起，形成液態的小水滴; 而異質核化是指水汽分子依附在某一個固體的凝結核上，然後以此為據點，讓其它水汽分子不斷凝結上來，使滴長大成為一個穩定的小水謫。由於二次源氣溶膠的産生也涉及到大氣中新生氣溶膠粒子的形成，而且很可能也是通過異質核化。這樣一來它們和霧滴的形成就沒有實質性的差別了，不同的只是霧滴是由水汽的相變，而二次氣溶膠則是由其它污染氣體，例如硫酸蒸氣的相變形成的。

    經典的雲滴核化理論是由寇拉在1936年完成的，他在研究一個吸濕性粒子起凝結核作用的過程中，綜合地考慮了當水汽分子在核上凝結時，由於溶液的濃度造成所要求的平衡水汽壓的下降和由於曲率造成的平衡水汽壓增加這二個因子，從而給出著名的寇拉曲線。從寇拉曲線可以清楚地看到，在吸濕性粒子剛開始潮解時，由於溶液的濃度很高，其作用大於曲率的作用，因此在相對濕度不到100%的條件下小滴就可以凝結增長。但隨著滴的增大，溶液的的濃度迅速減小，其作用以與半徑立方成反比的速度減小，而曲率的作用是以與半徑一次方成反比的速度減小，因此溶液的影響會很快地減小，曲率的影響逐漸突出，導致所要求的飽和水汽壓的迅速增加，出現一個臨界的飽和水汽壓，一般都要求超過100%。如果環境大氣能提供這種過飽和度，那麼這個粒子就可以繼續凝結增長，形成霧粒子; 如果環境大氣不能提供它所需要的過飽和度，那麼這個粒子就不能繼續增長，其大小將隨著大氣的相對濕度的變化而變化，這時我們就稱它為靄。因此按寇拉的理論推測，要形成霧，大氣的相對濕度一定是在100%或更高。

    寇拉的理論是有一定局限性的，主要表現在二方面。一. 他考慮的是很小的粒子，因此當溶液的作用變得不重要時，粒子的尺度仍然很小，曲率的影響還會有很大，要求環境大氣有較高的過飽和度才能讓這個小水滴繼續凝結增長; 二. 寇拉考慮的吸濕性核，其可以作為溶質的物質是固定的，因此當水汽分子不斷地凝結到這個滴上時，溶液的濃度會很快地下降，從而使溶液的作用迅速下降。但在今天，當環境大氣污染比較嚴重時，事情變得有些複雜。其中一個可能性是大氣中存在一些可溶牲的污染氣體，如硫酸蒸汽或硝酸蒸汽等，它們可能溶解到小水滴中去，起到溶質的作用，因此在水滴增大的過程中，溶質的數量不是固定的，而有可能會增加，這就使溶液作用的那一項的減小變得不那麼快。另外由於大氣污染會使大氣中存在許多不同大小的顆粒物，尤其是那些複合的顆粒物，它們內部可能是一個由不可溶或溶解度不大物質組成的核，而在其外表則包裹著一層吸濕的可溶性物質，當大氣的相對濕度較高時，這層吸濕性物質就開始潮解，使粒子錶面形成一層溶液，它可以讓水分子不斷地凝結上來，但由於在這粒子內部有一個不可溶的核心，其尺度比較大，曲率的作用就不顯著了。所有這些因素就可以導致在大氣污染的條件下，相對濕度確實在100%以下，但己經有穩定霧出現的可能性，這些霧滴確實是水滴，而且其尺度也比較大，直徑甚至達到5到10微米。Markku Kulmala 和 Ari Laaksonen 等在1997年提出了這一問題 (NATURE | VOL 388 | 24 JULY 1997), 並在第二年對它進行了詳細的討論，證明了這種可能性。

    現在的問題是這一現象在我國大氣污染較為嚴重的地區會有什麼樣的表現？可以設想，這些過程確實會使大氣污染較為嚴重的地區霧發生的機會要增加，而且能見度也降得更低。但是否巳經達到只要較低的相對濕度就能出現穩定的霧了？這還需要有足夠的觀測數據才能下結論。由於各地污染氣體和氣溶膠的情況差別很大，其結果也會是千差萬別的。但很可惜，目前氣象系統對濕度，尤其當濕度接近100%時的測量精度根本達不到要求，因此急需組織專門的觀測來檢驗這一問題。在解決接近飽和條件下的相對濕度測量問題上，乾濕球方法可能是比較合適的。當然乾濕球方法也有其本身的弱點，如在 0 度以下測量就會有麻煩，實際應用中還需綜合考慮。

    從地面觀測的需要來考慮，找到能客觀區分霧或霾這些現象的方法還是很重要的。光學特徵是最早被人關注的途徑之一。一般而言，霧滴的半徑比霾粒子要大，而且它主要是水，其折射率為1.33，而霾粒子的折射率則比較大，在1.5附近，這些參數的差到使霧滴和霾粒子對光的散射特性是不一樣的。早在二十世紀三十年代，Foitzik (1938年) 就測量過紅、綠、蘭三種不同波長光在霧和霾中的消光系數，其結論是在霾條件下，這三種顏色光的消光系數是不同的，蘭光的消光系數最大，紅光的消光系數最小; 但在霧的條件下，這三種顏色光的消光系數幾乎相等。這一結果從霾粒子尺度比較小，其直徑經常在0.1 - 1.0微米的範圍，而霧滴的尺度比較大，其直徑經常在1.0 - 5.0微米範圍這一情況來看也是比較好理解的。Foitzik當時就提出，霧和霾對不同波長光消光特性的差別，可以作為一種客觀區分霾和霧的手段。可能是因為實際中對客觀區分霧和霾的要求並不迫切，所以至今也沒有研製出類似的儀器。但今天這一區分的需求己經相當迫切了，研究這方面的儀器，做到客觀地區分霧和霾看來還是有必要的。

    除了光學特性以外，由於構成霧和霾物質屬性的差別，可能也是客觀區分霧和霾的一種途徑。因為霧是由水謫構成的(混合在水謫中的其它污染物，包括作為凝結核所帶來的物質可以先不做考慮)，而形成霾的幹氣溶膠粒子的組分就可能十分複雜，但應當不是水。這樣，我們就可以利用一些僅僅與水有關的物理量的監測來區分霧和霾。例如在雲物理研究中常用的熱線含水量儀，它是用於測量雲和霧中液態水含水量的。其測量原理是讓氣流帶著雲滴或霧滴流過一根被電流加熱的金屬園柱，一部份滴會撞到這園柱上，由於園柱很熱，水滴將被蒸發，而在蒸發時水滴要吸收蒸發熱，這將使園柱的溫度下降。測量這一變化可以算出單位時間有多少水滴被蒸發掉了，從而算出雲或霧的含水量。由於霾不是水滴組成的，它在這種儀器上將沒有反應，因此通過對水量的監測應該也可以客觀地區分霧和霾[不知對於靄會有那樣顯示？]。另外微波輻射計也具有探測液態水量的能力，原則上也能用來探測以液態水滴為主的霧，但目前這些設備的探測精度都達不到要求，還需要做更多的開發工作。有計劃地研製可以客觀地區分靂和霾的觀測設備，並逐步應用到地面氣象觀測的業務中去，這也是雲、能、天器測化的一個重要內容。 (北京大學物理學院大氣科學系 毛節泰)