风和天气如何影响空气污染

  • 1 分钟阅读
  • 经过 IQAir Staff Writers
IQAir Air Quality Map

在显示实时污染物信息的空气质量地图上,温度和风经常被列入其中。但为什么会列出这些环境因素,它们又是如何影响空气质量的呢?

以下是风和温度如何与污染物相互作用影响空气质量的回顾。

风如何影响空气污染?

风有助于分散污染物。当污染物徘徊在一个地区上空时,风可能会将污染物驱散出该地区,并降低任何一个地区的高浓度污染物浓度。[1] 这也可能将污染物吹到远离其来源的地方--如美国西部野火烟雾将颗粒污染物吹到了欧洲西部。

风可以帮助分散污染物。

然而,地理条件有时会给风力分散污染物带来挑战。如果盛行风无法越过山脉,污染物可能无法被推出山谷。在这种情况下,污染物就会聚集在山脚下,浓度更高,甚至产生 "山谷烟囱 "效应。

2009 年,《地球物理研究杂志》上的一项研究发现山谷风大气影响非常明显:[2]

主要向南吹拂的山谷风聚集了城市的地表污染物,沿着山体流动,在城市上空形成了向北流动的第二个高架污染层。该污染层中的污染物可能会返回地面,对居民造成第二次影响。

雨水稀释和凝结

雨水可以帮助稀释高浓度的空气污染物。由于灰尘、污垢和花粉等粗颗粒物(PM10)比其他颗粒物更大更重,因此与较小的细颗粒物(PM2.5)相比,雨水可以帮助 PM10 更快地沉降到地面。[3]

雨水有助于沉降可见污染物,稀释高浓度的空气污染物。

雨水稀释 PM2.5 的效果较差。中国 兰州的研究人员测量了 2005 年至 2007 年雨水对空气中 PM10、PM2.5 和 PM1 浓度的影响程度。[4] 特大暴雨可使较大颗粒污染物减少少量,但对小于 2.5 微米的颗粒几乎没有影响。

雨滴落下时,也会在一个称为凝结的过程中吸附气溶胶颗粒污染物。在 2015 年发表于《大气化学与物理学》的一篇论文中,研究人员发现,水滴越小,就越容易吸引气溶胶。

如果空气污染源恰好是野火,一场大雨也有助于扑灭大火,结束烟雾排放。

炎热的晴天会产生臭氧雾霾

夏天的高温会导致雾霾--一种经常在城市地区出现的雾状外观至。但是,夏季的雾霾并不像雾那样由微小的水滴组成,它实际上是地面臭氧或烟雾。

当 燃烧(通常是车辆燃烧)产生的氮氧化物挥发性有机化合物(VOC)与阳光相互作用,反应生成臭氧。

由于温暖的天气是产生臭氧的一个重要因素,像洛杉矶这样著名的阳光明媚的城市也会出现严重的雾霾天。因此,哥伦比亚 波哥大法国巴黎墨西哥 墨西哥城等一些城市限制汽车进入城市,以减少

烟雾

。当高温超过标准并持续较长时间时,由此产生的热浪会为危险的空气质量状况埋下隐患。

当热浪来临时,晴朗的天气和高温会对空气质量产生额外的负面影响。

热浪会助长野火。在 2021 年 6 月和 7 月期间,加拿大 不列颠哥伦比亚省高达 121.2 度的高温造成地面植被极度干燥。当一场强雷暴席卷该地区时,29,000 次雷击引发了该省 62 场快速移动的野火。[8,9]

以加拿大标准的正常高温和干燥气候而闻名的Lytton 村被其中一场野火摧毁。1,000 人被疏散,两人死亡。

野火反过来又会产生烟雾和 PM2.5,在盛行风的吹拂下,这些烟雾和 PM2.5 可以从源头飘散到数千英里之外。例如,2019 年亚马逊地区的 26,000 场野火产生的烟雾可在 11,000 英里之外的巴布亚新几内亚澳大利亚检测到。

气温倒挂

说到污染,温暖的气温并不是唯一令人担忧的问题。世界上一些污染最严重的日子可能与冬季同时出现,尤其是当一个地区容易出现温度倒挂现象时。

世界上一些污染最严重的日子可能与冬季同时出现,尤其是当一个地区容易出现温度倒挂现象时。

当地面冷空气上形成暖空气时,城市或山谷上空就会出现温度或热量倒挂现象。温度倒挂会将污染封闭在一个区域内,防止污染从该区域扩散到其他区域。 扩散到其他地方。

城市地区由热岛引起的环流也会影响倒灌。当建筑物、道路和城市基础设施比周围的树木和水体吸收更多热量时,就会产生热岛效应。这导致城市地区的温度高于外围的绿色地区。

根据《应用气象学和气候学杂志》2014 年和 2015 年的研究,反转层中的空气与城市地区的热量和污染物相互作用,造成严重的空气污染。

位于山谷或山脉附近的城市,如盐湖城、洛杉矶、丹佛和墨西哥城,可能会因气温倒挂而受到严重污染。

冬季

气温 寒冷的气温通常意味着人们必须通过燃烧来取暖。对于燃烧低成本木材、煤炭和粪便的人来说,炊事和燃料燃烧会导致数天的极重颗粒物污染。

2020 年至 2021 年冬季,冬季燃料的选择导致中亚蒙古阿富汗和吉尔吉斯斯坦的城市居民面临危险的空气质量状况。

在冬季,任何拥有燃木壁炉或木材燃烧器的家庭都可能成为室内外空气污染的来源。然而,最近的一项研究警告说,木材燃烧器会对室内空气质量构成威胁,使室内空气污染量增加两倍。[16]

2020 年发表在《大气》(Atmosphere)杂志上的一项研究回顾了英国南约克郡木材燃烧器的使用情况。[17] 研究得出结论,当燃烧器点燃时,平均颗粒物水平从 27 微克/立方米(μg/m3)上升到 195 微克/立方米。

美国空气质量指数认为 195 μg/m3 属于 "非常不健康"。

WHO AQI chart

图为:美国空气质量指数:美国空气质量指数。资料来源:{{8aebe0c0IQAir 和美国环保局

启示

空气污染与天气、风和温度相互作用,改善或经常恶化空气质量

了解环境条件及其与空气污染的相互作用,有助于更好地理解造成空气质量差的原因。

文章资源

[1] Samson P. (1988). Atmospheric transport and dispersion of air pollutants associated with vehicular emissions. Air Pollution, the Automobile, and Public Health.

[2] Chen Y, et al. (2009). Aircraft study of Mountain Chimney Effect of Beijing, China. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. DOI: 10.1029/2008JD010610

[3] Yoo, JM, et al. (2014). New indices for wet scavenging of air pollutants (O3, CO, NO2, SO2, and PM10) by summertime rain. Atmospheric Environment. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2013.10.022

[4] Feng X, et al. (2011). Influence of different weather events on concentrations of particulate matter with different sizes in Lanzhou, China. Journal of Environmental Sciences. DOI: 10.1016/S1001-0742(11)60807-3

[5] Dryer A, et al. (2015). Laboratory studies of collection efficiency of sub-micrometer aerosol particles by cloud droplets on a single-droplet basis. Atmospheric Chemistry and Physics. DOI: 10.5194/acp-15-9159-2015

[6] United States Environmental Protection Agency. (2021). Trends in ozone adjusted for weather conditions.

[7] Bendix A. (2019, January 12). 15 major cities around the world that are starting to ban cars. Business Insider.

[8]

新闻通讯

订阅即可在邮箱中收到独家文章、产品更新、实用技巧以及不定期优惠信息。您可随时取消订阅。

阅读我们的 隐私政策