人工增雨對(duì)霧霾空氣環(huán)境質(zhì)量影響研究

趙 月 曲道宏 崔修來(lái) 王 煥

（1、營(yíng)口市人工影響天氣辦公室辦公室，遼寧 營(yíng)口115001 2、營(yíng)口市城鄉(xiāng)建設(shè)與公用事業(yè)中心，遼寧 營(yíng)口115001 3、營(yíng)口市氣象局，遼寧 營(yíng)口115001）

PM2.5 是霧霾天氣的元兇，空氣中PM2.5 超標(biāo)會(huì)對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的損害，為了減少極端霧霾天氣對(duì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)及日常生活造成的損失，大多數(shù)城市通常會(huì)采取飛機(jī)或火箭彈人工增雨作業(yè)的方式來(lái)改善城市的空氣環(huán)境質(zhì)量。人工增雨，顧名思義，通常指的是人為施加條件來(lái)使云滴迅速凝結(jié)最后形成降雨的過(guò)程。人工影響天氣是人們借助現(xiàn)代科技手段，對(duì)局部大氣能夠施加一定的影響，從而能夠最大程度避免不利天氣對(duì)生產(chǎn)生活造成的經(jīng)濟(jì)損失。目前人工影響天氣作業(yè)主要集中在增雨以及降雹兩個(gè)方面，我國(guó)的水資源并不充足，人工增雨作業(yè)不僅能夠滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展的用水需求，而且也能夠減少空氣中的有害物質(zhì)。因此如何選擇最為合適的天氣條件，提高人工增雨作業(yè)的成功率，便成為未來(lái)學(xué)術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

1 霧霾形成的原因及危害

1.1 霧霾形成的原因。霧霾形成既有氣象因素的原因，也有人為因素的影響。就氣象因素而言，氣象因素不僅包括濕度、溫度，而且還包括風(fēng)速、風(fēng)向等等。平面擴(kuò)散最主要的影響因素是風(fēng)速，在風(fēng)速較小的時(shí)候，污染物的擴(kuò)散速度也會(huì)放緩。由于受到土地、經(jīng)濟(jì)等因素的影響，現(xiàn)代建筑建造的越來(lái)越高，樓與樓之間的間距也越來(lái)越小，這使得從郊區(qū)或城市外流經(jīng)城市的氣流被阻塞，從而將穿堂風(fēng)變?yōu)榱遂o風(fēng)，懸浮在空氣中的顆粒物也就無(wú)法擴(kuò)散。顆粒物聚集，當(dāng)氣候條件符合時(shí)，就很容易形成霧霾天氣。逆溫層也是霧霾天氣形成的一個(gè)氣候因素，逆溫層就好似是覆蓋在城市上空的鍋蓋，是高空中的氣溫高于低海拔地區(qū)氣溫的現(xiàn)象，這使得低海拔大氣中的垂直運(yùn)動(dòng)受到了限制。懸浮在空氣中的顆粒因此也很難向高空漂浮，最終在低空和地面附近形成了薄霧。就人為因素而言，改革開(kāi)放使我國(guó)近代工業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，工廠的數(shù)量逐漸增多，工廠向空氣中排放技術(shù)處理不達(dá)標(biāo)的黑煙，這是霧霾天氣形成的一個(gè)重要因素。汽車尾氣排放也是霧霾日益嚴(yán)重的一個(gè)原因，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使私家車數(shù)量增多，私家車排放的尾氣中包含化石燃料、硫化物等等，這些污染物排放到空氣中后為霧霾形成提供了原料。

1.2 霧霾的危害。如果單純從表面上來(lái)看，霧似乎不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生什么危害，但是實(shí)際上其中包含了很多對(duì)人體有害的物質(zhì)，比如酸、堿等等。霾對(duì)人體的危害更大，因?yàn)轹仓械念w粒物直徑是比較小的，因此很容易通過(guò)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入支氣管，甚至是肺部。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)霧霾天氣嚴(yán)重時(shí)，肺癌的發(fā)病率也會(huì)隨之提高。除此之外，這些有害的物質(zhì)還會(huì)進(jìn)入血液進(jìn)而參與人體的新陳代謝。霧霾會(huì)使城市出現(xiàn)光化學(xué)煙霧事件，在1952 年英國(guó)倫敦曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)一場(chǎng)光化學(xué)煙霧事件，最終導(dǎo)致了大約有10000 多人喪生。光化學(xué)煙霧是一種淡藍(lán)色的氣體，其具有很強(qiáng)的毒性，人在接觸到這種氣體時(shí)會(huì)出現(xiàn)比較強(qiáng)烈的反映，通常會(huì)造成人視力減退、呼吸困難。

2 人工增雨作業(yè)的流程

2.1 作業(yè)天氣預(yù)報(bào)。在中央氣象臺(tái)業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)上可以及時(shí)的查詢短期集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品，例如強(qiáng)度、移動(dòng)的路徑等等。各省根據(jù)氣象臺(tái)的預(yù)報(bào)來(lái)確定降水的量級(jí)、影響時(shí)段、范圍，在結(jié)合云帶演變時(shí)序圖預(yù)估適宜人工增雨作業(yè)的時(shí)間。

2.2 云場(chǎng)模擬預(yù)報(bào)。人工增雨作業(yè)指揮人員通過(guò)專業(yè)的軟件對(duì)潛力區(qū)云體加以分析，觀察過(guò)冷水所在的溫度層，如果海拔高度符合增雨的條件，那么就具有一定的增雨潛力。

2.3 監(jiān)測(cè)作業(yè)設(shè)計(jì)。通過(guò)上述的分析，制定出詳細(xì)的作業(yè)預(yù)案，預(yù)案中應(yīng)當(dāng)考慮作業(yè)的地域、作業(yè)的最佳時(shí)間、作業(yè)的工具等多方面的因素。在考慮多種因素后，對(duì)已有的預(yù)案加以完善，并對(duì)人工增雨作業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督。

2.4 跟蹤指揮作業(yè)。在完成作業(yè)設(shè)計(jì)之后，作業(yè)人員就會(huì)前往作業(yè)的地點(diǎn)，做相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。為了確保人工增雨作業(yè)的準(zhǔn)確性以及有效性，作業(yè)人員要及時(shí)與指揮人員聯(lián)系，避免出現(xiàn)失誤。

2.5 作業(yè)效果檢驗(yàn)。通過(guò)對(duì)作業(yè)影響區(qū)以及非作業(yè)對(duì)比區(qū)的分析，來(lái)檢驗(yàn)人工增雨作業(yè)的效果。

3 人工增雨作業(yè)對(duì)空氣環(huán)境質(zhì)量的影響

在沒(méi)有降水的時(shí)期，對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)7、8 月份的PM2.5 濃度最低，而冬季的濃度則是最高的。表明去掉降水對(duì)空氣環(huán)境質(zhì)量的影響，風(fēng)向的變化使污染源減少，這時(shí)候的大氣也比較干凈。當(dāng)冬季到來(lái)時(shí)，由于天氣寒冷，北方用煤取暖致使污染物增多，加劇了空氣環(huán)境質(zhì)量的惡化。秋冬季降水能夠有效清除大氣中的污染物，減少霧霾天氣的出現(xiàn)。我國(guó)降水主要集中在夏季，秋冬季降水較少，為了凈化大氣質(zhì)量，避免大范圍霧霾的出現(xiàn)，人工增雨技術(shù)便成為首要的選擇。

從20 世紀(jì)50 年代開(kāi)始，美國(guó)、俄羅斯等國(guó)的科學(xué)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的理論研究以及科學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)本地云雨的特點(diǎn)有了全面的認(rèn)識(shí)，隨著人工影響天氣技術(shù)的發(fā)展，證實(shí)了人影工作能夠增加降雨。人工增雨和人工消霧都是比較常見(jiàn)的減少霧霾的人工作業(yè)方式，人工增雨被我國(guó)氣象部門廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生了較好的清除霧霾的效果。

在人工增雨作業(yè)之后的一段時(shí)間內(nèi)，PM2.5 的數(shù)量明顯減少，這說(shuō)明人工增雨作業(yè)確實(shí)能夠在一段時(shí)間內(nèi)改善大氣環(huán)境，這種改善并不是瞬時(shí)性的。大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，人工增雨是減少霧霾天氣出現(xiàn)的有效手段，在人工增雨作業(yè)中，風(fēng)和雨是必不可少的因素。降雨要盡可能的大一些，最好能夠達(dá)到5mm 以上。除此之外，有效的風(fēng)速也是必不可少的，最好能夠達(dá)到5m/s 以上，因?yàn)榇箫L(fēng)能夠使空氣流動(dòng)增加，降低污染物的快速擴(kuò)散。人工增雨作業(yè)對(duì)空氣污染物的指數(shù)也有具體的要求，盡量選擇在輕度污染以上的時(shí)候，這時(shí)候的效果是最明顯的，在空氣指數(shù)優(yōu)良的時(shí)候，人工增雨雖然也能夠凈化空氣中的污染物，但是效果并不顯著。通過(guò)對(duì)不同的降雨量加以分析研究，能夠明顯的看出，降雨量越大的時(shí)候空氣質(zhì)量也會(huì)得到更好的改善?？傊挥性谔鞖鈼l件符合增雨作業(yè)的要求時(shí)，才能減少大氣中PM2.5 的含量，使空氣質(zhì)量得到優(yōu)化。

4 提高人工增雨作業(yè)的成功率，切實(shí)提高大氣質(zhì)量

為了確保人工增雨作業(yè)能夠?qū)Υ髿赓|(zhì)量產(chǎn)生積極的影響，首先應(yīng)當(dāng)充分意識(shí)到人工增雨作業(yè)的重要性，全面的了解人工增雨作業(yè)的基本原理、技術(shù)特征、專業(yè)要求，從而提高人工增雨作業(yè)的成功率。與此同時(shí)，國(guó)家氣象部門還應(yīng)當(dāng)對(duì)人工增雨作業(yè)所需的天氣條件加以研究，只有在合適的天氣條件實(shí)施人工增雨作業(yè)，才能夠產(chǎn)生事半功倍的效果。如果天氣條件不適宜進(jìn)行人工增雨作業(yè)，那么不僅無(wú)法產(chǎn)生預(yù)期的效果，而且會(huì)造成資源的浪費(fèi)，對(duì)于空氣質(zhì)量改善也沒(méi)有任何幫助。除此之外，人工增雨作業(yè)的相關(guān)人員還應(yīng)當(dāng)在人工增雨作業(yè)后及時(shí)收集相關(guān)數(shù)據(jù)資料，并對(duì)數(shù)據(jù)做出科學(xué)的分析，觀察人工增雨作業(yè)的天氣要求、技術(shù)特征等諸多方面，從而使今后的人工增雨作業(yè)能夠切實(shí)緩解空氣環(huán)境質(zhì)量不佳的情況。我國(guó)的人工增雨作業(yè)技術(shù)與歐美國(guó)家相比，起步是比較晚的，在資料積累、重視程度等方面也存在著一定的差距，因此為了促進(jìn)人工增雨技術(shù)的發(fā)展，我們應(yīng)當(dāng)積極的與其他國(guó)家進(jìn)行專業(yè)技術(shù)層面的交流，及時(shí)了解人工增雨技術(shù)的最新進(jìn)展，對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的人工增雨技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，為人工增雨作業(yè)人員提供專業(yè)的培訓(xùn)，從而保證其能夠在大氣污染治理層面發(fā)揮應(yīng)有的作用。

霧霾能夠引發(fā)呼吸系統(tǒng)的疾病，如果人長(zhǎng)時(shí)間處于霧霾天氣之下，會(huì)使患各種癌癥的幾率會(huì)大幅度的增加。霧霾天氣出現(xiàn)時(shí)，紫外線是較弱的，而紫外線的作用是殺菌，紫外線減弱很大程度上會(huì)加大傳染病發(fā)生的可能。不僅如此，霧霾天氣也會(huì)對(duì)交通產(chǎn)生十分不利的影響，霧霾天氣下能見(jiàn)度降低，不僅影響人們的出行，而且還會(huì)使車禍?zhǔn)鹿暑l發(fā)，造成一定的財(cái)產(chǎn)損失。因此，如何減少霧霾天氣出現(xiàn)的次數(shù)，便成為每個(gè)國(guó)家都應(yīng)當(dāng)考慮的的一件事情，如果放任大氣環(huán)境進(jìn)一步惡化，不僅會(huì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成一定的危害，而且會(huì)對(duì)人們的身體健康帶來(lái)?yè)p傷，最終必然會(huì)付出相應(yīng)的代價(jià)。因此全社會(huì)必須意識(shí)到霧霾治理的重要性，在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展的同時(shí)確保生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。人工增雨作業(yè)能夠在降水較少時(shí)增加一定區(qū)域內(nèi)的降水量，減少空氣中PM2.5 的含量，對(duì)于霧霾治理來(lái)說(shuō)是不可或缺的。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)空氣環(huán)境質(zhì)量的顯著提升并不是短時(shí)間內(nèi)就實(shí)現(xiàn)的事情，這需要全社會(huì)統(tǒng)一起來(lái)，在人工增雨、人工消霧等技術(shù)手段的支持下，確?？諝猸h(huán)境質(zhì)量有顯著的改變。