雾霾产生的根本原因及如何治理京津冀等多省雾霾

雾霾产生的根本原因及如何治理京津冀等多省雾霾
雾霾产生的根本原因及如何治理京津冀等多省雾霾

雾霾产生的根本原因及如何治理京津冀等多省雾霾

引言：霾自然是雾霾危害的根本原因,这就像传染病,病毒和细菌是根本原因!但如果没有传播途径（载体雾）,人类也一样不会得病（感觉到霾的危害）!所以在消灭细菌病毒（霾）的同时,是不是也洗洗手,注意卫生（植树）消除传播途径（消除和减少这种由冷空气造成的雾）? 

雾霾产生的根本原因及如何治理京津冀等多省雾霾                 

周强

雾和霾的区别以及雾霾的产生   

   雾和霾虽然是两个不同的概念,但都是当流动力接近重力而漂浮在空中的微颗粒!   

   只不过雾是处于水汽饱和但流动力接近和略大于重力而大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶,而霾是由流动力接近重力而漂浮在空中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等非水成物粒子.   

那么为什么会产生这种雾呢?   

  我在《水分子是如何结合的》和《物体的流动力在气象上的应用》已经讲过,水分子的结合只有当流动力小于水分子重力的时候就会降落,从流动力公式F= k Tρg / P我们知道当温度降低,流动力就降低,从而就容易出现流动力接近重力,这时大量水汽开始出现凝结现象,也就是出现饱和现象,只要有足够的水汽和温度降低或有大量凝结核,这时就会降雨!如果没有足够的凝结核和大量水汽,这时空气的水汽虽然达到饱和,也只能出现我们所见的雾!这时的雾的水汽结合的流动力接近或略大于重力而悬浮在空中!

   秋冬季容易温度降低,因此这种雾在秋冬季比较容易出现.雾本身是一种正常水汽凝结现象,对人体没有多大危害.  

   霾产生比较复杂,工业排放,取暖和家庭以及饭店煮饭排放,建筑和汽车的扬尘、浮尘、烟雾,汽车尾气甚至沙尘暴的扬沙等等都会引起霾的产生.正因为霾形成的复杂,对人体是有危害的!

    但霾物质排放后随着霾物质的温度的降低,流动力跟着降低,霾自身的重力就会超过流动力而沉降于地面,或者随着大风而扩散在别处沉降.所以平时没有雾的时候,霾的沉降让我们会觉得霾没有那么大的“危害”.因此我们只有在秋冬季产生雾的时候,雾霾才会让人觉得“危险”的程度!   

   那为什么有雾的时候,我们会觉得霾的危害?   

   因为这种雾是流动力等于和略大于重力的水汽饱和凝结,大量的小水滴和小冰晶是悬浮于空中,又因为流动力和重力处于平衡状态,就很少产生“风”,也就没有多少流动,这也是雾天很少有大风的情况的原因!大量本身要沉降的霾物质,因为雾的原因,大量的霾物质附着在雾上或混合于雾而没有办法沉降,再加上没有流动的“风”,局部地区的霾不能扩散,特别是一些时时刻刻不断产生霾物质的地区（比如企业周边和马路周边）,就会越积越多而造成危害人体健康和生命的雾霾天!霾和雾霾的危害,我这里就不多论述,已经有很多文章做过介绍.   

    小结：       

    雾对人体没有什么危害,危害的是霾!但没有雾,一般霾就会沉降下来,这也是在夏季或没有的雾的天气不会觉得霾的危害的原因!而雾是一种流动力接近重力的水汽凝结现象,一旦有雾出现,霾就会附在雾上而不能沉降,对人体危害就增大!所以报道一般是雾霾危害,而不是单独说霾!    

   一旦霾附在雾上形成雾霾就不容易散掉,一者雾霾反射太阳能更多,雾没有足够的太阳能量不容易打散水分子凝结（其实一般的雾只要阳光一照就会消失）,二者雾即使在太阳能照射下变小,但由于附在的霾,整个雾霾就不容易散掉!三者这个雾是流动力接近重力,就很难形成流动（风）,也不容易扩散!

2.京津冀等多省雾霾产生的根本的原因  

   从上面论述可以看出,要根本消除雾霾的危害,首先要杜绝霾的产生,但这个对于我们的生活和经济影响是非常巨大的,几乎是很难做到没有霾的产生!短期来说只能在雾到来时,尽量减少霾的产生,局部地区甚至应该禁止霾的产生!长期来说必须通过技术改造和产业升级以及公共设施配套齐全来满足生活和经济的需要!  

   那么我们有没有其他的办法来根治雾霾?雾霾雾霾,除了霾,我们自然要想到雾!从上面分析我们知道,雾霾的危害,霾是根源,雾是霾的载体!如果减少这种载体雾的出现,自然霾就没有载体雾而沉降于地面!   

    那么京津冀地区为什么秋冬季会多雾呢? 

    根本原因就是森林的破坏,而且三个局部地区（沿海地区山东,水汽输送沿途的京津冀地区,水汽输送的末端区西北）的森林破坏导致了京津冀地区多雾的原因!

   1） 沿海地区（特别是山东）森林的破坏是导致京津冀地区多雾的根本原因   

   我在《山东的山上为什么不种树》已经做过论述：山东半岛的森林直接影响整个渤海湾的水汽,包括影响河北,北京,天津,辽宁西部,内蒙中部以及河南北部,山西和陕西北部,而且山东是直接影响中国首都北京的水汽输送的上风处,同时山东是最容易恢复森林的沿海!  

   只要沿海地区山东森林恢复,整个渤海地区水汽就会得到解决,特别对北京水资源,治理干旱和沙尘以及雾霾起到根本的作用!

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 图1：整个山东半岛没有什么森林   

    从图上看,整个山东半岛几乎没有什么绿色的森林,他和朝鲜半岛（朝鲜半岛森林也不行）几乎锁住了大量经黄海的太平洋水汽,无法输送进内陆京津冀地区来降雨,特别在秋冬季,因为山东没有森林,大量海洋水汽无法进入京津冀地区而让此地区达不到降雨的条件只能形成雾,同时西北冷空气迅速进入黄海而经常引起黄海大雾!   

    所以要根本解决京津冀地区雾的问题（干旱问题也是这个原因）,必须恢复山东的森林达到50%以上,把大量经黄海的沿海的太平洋水汽输送进京津冀地区,只要有大量的水汽输送进京津冀地区,一旦冷空气来临就会形成降雨或降雪,而不是形成雾!

  2）  京津冀地区自身森林破坏也是重要原因

    从图1上看整个京津冀地区也是缺少森林的地区,自身没有森林,就没有办法产生大量凝结核,水汽即使达到了饱和也很难形成降雨的条件. 

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   图2：即使湿度达到将近90也很难降雨   

   如果有足够的凝结核,湿度达到50以上都很容易降雨,阿联酋做过湿度达到30以上而达到降雨的目的,为什么湿度达到30以上就可以降雨?因为水分子有凝结核可以达到正常凝结的几倍甚至最大达6倍!而正常2倍就能轻易达到降雨的条件,所以6/2=3,也就是满足三分之一或者湿度30以上就可能降雨!详情可以看我的《水分子是如何结合的》      

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   图3：阿联酋实现在晴朗干燥沙漠地区人工降雨  

   所以自身恢复森林也是非常重要,尽量不要让当地的湿度达到饱和时不能形成降雨而形成了雾!

   3）  西北地区没有森林是导致冷空气快速到达京津冀地区重要原因之一  

   有森林的地方,因为湿度比较大,从西北的冷空气的就会被森林的湿度中和一部分,冷空气就没有那么快流动!如图：  

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    图4：京津冀地区冷热气流的流动   

   如果A区,B区,C区都是裸露的地表（没有森林）,一到晚上这些地区因为没有水汽调节,温度迅速降低,也成为了冷空气产生之源,一旦西北冷空气过来推动A区冷空气,A区冷空气推动B区冷气,B区冷空气又推动C区冷空气,西北冷空气通过这骨牌效应迅速就到达京津冀地区而形成雾,同时加上京津冀地区和山东半岛没有森林,冷空气也迅速到达黄海,更阻碍海洋气流向京津冀地区输送来中和冷空气而形成降雨,在缺少足够的暖湿气流,冷空气的到来只能凝结成雾!   

    所以京津冀地区在秋冬季多雾的根本原因是三线地区（沿海地区,输送地区,西北地区）森林的大量被破坏,特别是沿海森林地区的破坏最关键!   

    小结：     

    随着冷空气南下的步伐,雾霾危害逐渐由北到南,先西北地区,再华北地区,东北地区,再到现在的华东地区,很快西南地区也会赶上雾霾的步伐!   

    森林破坏的越厉害,雾霾的步伐就会越快,因为森林的破坏,冷空气能快速南下,到达的冷空气迅速阻断海洋气流输送进内陆的同时,也造成沿海地区大雾,有了大雾,任何工业地区将不可避免将遭受雾霾危害!

   即使象上海和海南这样的处在海洋水汽输送的前端地方也不可避免遭受雾霾的危害!北上广都会遭受雾霾的危害,只不过广州由于地理位置的原因,冷空气到达要慢一点而已!  

  3. 如何解决京津冀等多省雾霾

  3.1 消除霾是根本   

   短期来说,在雾到来时,尽量消除霾的产生,比如关停企业,汽车限行,禁止烧烤等措施,但长期必须改造这些企业的污染源,达到零排放的目的或者升级产业结构以及建设合理的城市公共交通和绿化城市等等措施!

   a..工业排放   

    这是工业城市最大的污染源,特别是水泥,钢铁以及炼油等企业,在雾来临的时候,必须停产!长期来说必须通过改造这些企业的污染源,达到零排放的目的!

    b.汽车污染   

    这是任何一个城市常见最大的污染源之一,特别是汽车在行驶过程造成的马路街道的扬尘和浮尘以及汽车尾气等!在大雾来临时,除了必要的公共交通车辆,大量的汽车必须禁止行驶!同时必须通过马路二边的植树绿化,底下草地绿化相结合的立体绿化吸收粉尘,以及改变马路结构,尽量让泥水污水排入二边草地或下水道,以免汽车造成扬尘污染!对入城汽车一律做去尘处理,尾气不达标不能入城等强制措施!其次公共配套设施要齐全,满足人民出行的方便!   

   其实地铁加上免费公共自行车就能满足人民基本出行需要!长途通过地铁（对于远长途可以建立几条快速干道地铁（比如南北,东西,环城干道）,只停地铁交汇站和重要几个站点）,短途（生活工作区和地铁站点）通过免费公共自行车（为了快速建起免费自行车站点,可以全民一卡捐一车,市民凭卡可以在市内任何一个免费点获得自行车骑走,一卡只能骑一车,骑完车必须还回任何免费点）这样市内大部分街道可以成为自行车道!市内大部分街道除了短途出租车和公共交通（出租车和公共交通全部采用电动）,其他任何车严禁驶入.市内街道除主要车道外,其他全改成公共车道和自行车车道,剩下的变成绿化带!   

   城市完全可以建立“空中地下走交通,森林草地骑车中”环保式的出行方式,地下建地铁,空中建立交桥式汽车道（可以半封闭或封闭隔离）,地上全为森林草地绿化带和自行车道! 

   c.城市取暖烧煤   

    这是北方城市取暖的一个很大的污染源,特别是烧煤的!在大雾来临时的那几天,最好能尽量改用其他方式取暖!长远最好使用太阳能来取暖! 

   d.老百姓和餐饮企业的煮饭   

   这是一个经常被忽视的,数量特别大的庞大的行为!大雾来临时,最好用电和少吃炒菜,烧烤等之类产生烟雾等餐饮习惯!国家应该花大力气研究太阳能的建筑设计,尽量让全民使用太阳能的! 

   e..城市建设施工   

   这是城市尘土的一个污染来源源,建设施工必须有合理的防尘措施!特别有雾来时,应停止作业! 

f.焚烧垃圾以及农村焚烧农作物废料   

  这是农村和城市周边很大一个污染源之一,应该必须禁止!

    g.裸露地表的扬沙和扬尘   

    大量的裸露的地表（没有森林的地表）也是一个不容忽视的污染源!特别平时的扬尘随气流进入市内所污染的公路,一旦雾来临,汽车跑动的气流所带起的扬尘也是一个汽车污染之一!短期通过洒水来解决一些马路扬尘,但大部分裸露地表和长期的解决必须采用绿化森林来解决,只有森林才能立体防控,森林植被能覆盖裸露地表!

    h.其他污染源   

    如庆祝时燃放爆竹烟花,楼盘装修等,应该制定城市的污染源排放规则!   

    同时 城市建筑物和水泥路面反射的能量构成“热岛效应”也是不能忽视的一个领域! 

   3.2 减少这种由冷空气产生的载体“雾” 

   消除雾的办法短期也可以通过人工降雨来消除雾的产生,但成本代价比较高,而且只是暂时短暂的局部的!长期或者切底解决,必须在消除霾的同时,必须通过恢复沿海,水汽输送的沿途以及内陆恢复森林来解决! 比如京津冀地区必须恢复以下地区的森林： 

  1）沿海地区山东的森林,最好江苏也一起恢复   

   沿海地区的森林恢复,将大量的沿海水汽输送到内陆,那么京津冀地区以及西北地区就会有大量的水汽来降雨,同时因为沿海水汽的到达,也减缓了冷空气的南下,自然雾的产生就会北移,京津冀地区雾就会减少! 

   2）京津冀地区自身森林的恢复   

   京津冀地区森林的恢复减缓冷空气南下的速度,同时有了森林,降雨就会多发生!同时有了城市森林绿化,裸露的地表就会减少,扬尘也跟着减少!

   3）西北地区森林的恢复    

  西北裸露的地表是是扬沙和扬尘的污染源之一,其次裸露地表也是冷空气快速南下造成大雾的根本原因之一,所以必须在恢复沿海（特别是山东）和水汽输送沿途（如京津冀地区）的森林的同时,加大力度恢复西北的森林和草地（同时可以采用飞播）,具体可以参考我的《沙漠里到底适宜种树还是种草》.

   小结：  

    消除霾的同时必须恢复森林,因为森林对治理雾霾有以下好处：  

   1）大部分裸露地表的解决必须采用绿化森林来解决,只有森林才能立体防控,森林植被才能覆盖裸露地表!    

   2）森林能阻住冷空气快速南下而产生大雾（没有这种由冷空气产生且不能降落地表的水汽凝结的“雾”就不容易形成雾霾）!     

   3）而且森林能释放大量生物凝结核,在湿度没达到成雾的条件就会形成降水,从而不容易出现“雾”天,而且因为降水,霾物质就会降到地表!    

    4）一旦降水,当地水汽就会减少,就不会达到饱和,雾就不会形成,同时别的地方水汽就会来补充,流动的“风”就形成,霾也容易扩散总结： 

    恢复沿海地区森林是重中之重,直接关系到大量水汽的输送,特别是山东!以及沿海的浙江,福建,广东,广西,海南,江苏和辽宁都需要恢复乔木以上达到50%.沿海有森林就不一样,一者森林上空湿度接近海洋湿度,海洋水汽容易通过森林上空而进入内陆,二者雨水来临,整个沿海森林系统会把大量多余的水汽蒸腾出去,让大量的海洋水汽重新回到天上输入内陆,而不是象现在在沿海地区白白流回大海!     

    恢复水汽输送的沿途省份的森林是刻不容缓,特别是云南,以及湖南,江西,安徽,湖北,河南,河北,吉林,山西等必须30%-50%以上的乔木才能满足沿海大量水汽的输送.只有恢复了这些地区,让这些地区成为真正的空中的“南水北调”利国利民的可持续的非常环保的空中“调水”森林工程.   

    同时恢复内陆地区干旱（包括西北）和沙漠地区当地的森林是当务之急!    

    让沿海地区,水汽输送的沿途,内陆干旱区的森林恢复,全国的水汽输送就会顺畅,那么所有的自然灾害问题就可以得到解决!因为大量的沿海水汽通过森林输送到内陆降雨,那么内陆就不会干旱,自然就没有了沙尘和沙尘暴（有水草也能长）!沿海地区大量水汽被输送走,沿海就不会积聚大量的水汽而形成台风和暴雨以及洪水泥石流!  

    只有这些森林都恢复了,中国的土地就能全面利用起来,各种灾害（包括雾霾）也才能切底解决,而且土地资源,能源资源,水资源都是可持续发展的伟大工程!      

    恢复森林也是一项解决劳动力就业问题,国家战略提升,经济增长的可持续发展的动力源泉,为子孙后代创造财富的伟大工程!                                                      

    附：中央气象台发布的10月6日8时至7日8时,橙色四级“较差”气象条件的范围遍布北京、天津、河北、陕西、山西、河南、山东等7省市.   

    大家应该发现：沿着海洋气流输送的东南方向的沿海山东,江苏（冷空气没到达,波及少）,水汽输送沿途的京津冀,河南,一直到西北的山西,陕西都是波及范围!大家思考过为什么吗?   他们是一条线上的蚂蚱,森林破坏了,谁也跑不了雾霾的侵害!只不过京津冀地区刚好在中间,西北冷空气和沿海暖湿气流在秋冬季容易经常交汇形成雾,受雾霾危害是首当其冲!   当然霾是根源,雾只是载体!首先必须治霾,同时恢复森林!    如果从治理干旱和沙尘的角度,恢复三线森林是根本!特别是恢复的沿海森林是根本的根本!

    所以雾霾产生的根本原因是霾的产生,重要原因是森林的破坏（特别是沿海的）,冷空气快速到达产生大“雾”的原因!因此要解决雾霾首先治理霾的产生,同时恢复三线森林（特别是沿海森林）来减少这种由冷空气产生的“雾”!