蓝宝石显卡驱动下载:全球卫星数据显示中国空气污染最严重 南京

来源:百度文库 编辑:九乡新闻网 时间:2024/03/29 17:47:25

【图中:颜色由深蓝,浅蓝,到黄色,暗红,代表着PM2.5的浓度越来越高】

黄河新闻网9月27日报道 想了解中国的空气质量与世界其他地方相比究竟如何,这里有一幅描述全球空气颗粒物污染情况的新地图,由加拿大科学家根据美国国家航空航天局(NASA)的卫星数据绘制而成。结论:情况看起来不怎么好。

中国东部工业区处于地图上红色程度最深的区域,表明这里的颗粒物浓度是最高的。这对那里的居民来说可不是什么好兆头。而如果你位于这片红色区域的正中心,想要呼吸到新鲜空气就得背井离乡,穿越千山万水了。

加拿大达尔豪斯大学(Dalhousie University)的研究人员董科拉尔(Aaron van Donkelaar)和马丁(Randall Martin)利用NASA的卫星数据对全球范围的颗粒物水平进行了测量,他们认为无法找到有效的地面检测方式,即使有,这种方法在很多地方也存在缺陷。这幅地图发表在期刊《环境健康展望》(Environmental Health Perspectives)上。

需要说明的是,地图中使用的数据来源于2001年至2006年间。不过正如《华尔街日报》7月份所报导的,权威人士确认中国的空气质量非但没有继续改善,反而持续恶化。

根据NASA刊登的文章,卫生官员说,微小的颗粒物能通过人体纤毛的防御进入肺部和血液中,引发慢性病,如哮喘、心血管疾病和支气管炎。 NASA发布全球污染颗粒浓度地图 ,中国情况最严重。 

全球污染颗粒浓度地图

流行病学家怀疑,空气中的某些污染颗粒,使得每年有多达数百万的人过早死亡。然而,在许多发展中国家,由于地表空气污染检测器的缺乏以及其他现实因素,我们无法得到关于这种污染颗粒的具体数据,哪怕是粗略的统计数字也很难估算。这些有问题的颗粒物,被称为细颗粒物(PM2.5),它的直径小于或等于2.5微米,约为人类头发丝的十分之一。这些小颗粒可以穿过人体正常的防御通道,渗透到肺部深处。

为了弥补地表PM2.5测量手段的缺失,环境学专家希望利用卫星来提供一个地球全景图。然而,卫星仪器通常很难实现近地面空气中细颗粒物的精确测量。问题就在于:大多数卫星仪器无法将那些浮于地表的和悬于大气层中的细颗粒物区分清楚。此外,云层也会遮挡卫星仪器的视角。还有明亮的陆地表面,诸如雪地,沙漠,和城市的一些中心区域,这些也极大妨碍了卫星仪器的观测。

然而,今年夏天,卫星的观测视野略微变得清晰。因此,最新一期《环境健康展望(Environmental Health Perspectives)》杂志得以发表首张PM2.5长期观测的全球地图。加拿大研究人员,来自达尔豪斯大学(Dalhousie University,该学校位于美丽的海港城市–哈里法斯,新斯科舍省)的Aaron van Donkelaar和Randall Martin将两台NASA卫星仪器监测仪器得到的气溶胶总量相加,并且与电脑模型计算出的气溶胶垂直分布量结合在一起,制作出了这张地图。

【图中:颜色由深蓝,浅蓝,到黄色,暗红,代表着PM2.5的浓度越来越高】

他们的地图,显示了2001年至2006年PM2.5的平均值。它为这种危害人类健康的细颗粒物研究,提供了一个迄今为止最全面的看法。然而,相对那些早已建立了完善地面监测网络的发达地区,这项新混合技术并没有给它们带来更为精确的污染指数测量结果。

不过,这张地图首次给一些发展中国家提供了PM2.5卫星测量数据,这些国家还从未有过对其空气污染水平的评估。

该图显示,从北非撒哈拉沙漠一直延伸到东亚的一大片区域,PM2.5污染指数相当严重。结合人口密度考量,它表明,全世界超过80%的人口正在呼吸着严重污染的空气,污染指数甚至超过了世界卫生组织给出的最小安全值,即每立方米10微克。美国PM2.5水平相对较低,不过中西部和东部一些中心区域的污染,依然清晰可见。

“我们还要继续完善这张地图,但它已经是一个了不起的飞跃,”该地图的缔造者之一,大气科学家马丁说道:“对于那些没有能力进行地表测量的地区,我们希望这些数据对他们能有所裨益。”

PM2.5健康影响的探讨

让我们深吸一口气。就算空气看起来纯净透明,可以肯定的是,你已经吸入了数以百万计的PM2.5颗粒。虽然这种颗粒人的肉眼不可见,但它在地球的大气层中却无处不在,而且它们的生成机制有自然因素,也有人为因素。研究人员仍在努力量化PM2.5自然与人为产生因素的精确百分比,显而易见的是,这两种来源都对新地图中的那些热点区域起到了推波助澜的作用。

比如说,大风在阿拉伯和撒哈拉沙漠区域卷起了大量沙尘。而在许多高度城市化的地区,比如中国东部和印度北部,有很多没有安装使用过滤装置的发电厂和工厂,它们在燃烧煤的过程中,产生了盈千累万的硫酸盐和烟尘微粒。机动车尾气也制造出相当多数量的硝酸盐和其他微粒。此外,还有农作物废弃物焚烧和柴油发动机燃烧产生的煤烟颗粒,科学家们称之为黑碳物质。

美国杨百翰大学的教授,流行病学家,及该领域世界领先的专家之一Arden Pope为我们解释道,城市空气中,人为产生的颗粒往往占据主导地位。人们天天呼吸着这些空气,同时这些粒子也让医学专家最为头疼。这是因为,较小的PM2.5颗粒可以穿透人体呼吸道的防御毛发状结构,也就是鼻腔中的鼻纤毛。这些鼻纤毛在人体结构中起到一个相当不错的,筛选较大颗粒的作用。

一些细小的颗粒能深达人体肺部,有些超细颗粒甚至可以渗透进血液,从而引发人体整个范围的疾病,包括哮喘,心血管疾病,支气管炎,等等等等。美国心脏协会估计,仅在美国,被PM2.5颗粒污染的空气就导致每年约60,000人死亡。

虽然我们已经知道,PM2.5是一类可以造成人类健康隐患的粒子,研究者们还未成功地筛选出,该为此负责任的特定类型粒子。Pope教授谈道:“哪些类型的粒子对人体最为有害,关于这个问题人们仍在争论不休,我们暂时还不明了,最具危害性的,到底是硫酸盐,硝酸盐,还是细微粉尘颗粒。“

现有的最大症结是:PM2.5中各种颗粒混杂,而且经常还产生新的混合粒子,卫星仪器和地面监测仪器很难去辨别解析出其中的单个粒子。

卫星技术引导PM2.5研究的未来

对于试图解决这一问题,和PM2.5其他未解谜团的研究者而言,这张新的地图,以及围绕它的相关研究,都将在未来引导他们的研究方向。比如,最基本的问题:全球各地,空气污染危及健康的具体人数到底是多少? 马丁说:“我们可以清楚地看到,为数不少的人们暴露在高浓度悬浮颗粒环境中,不过,到目前为止,还没有人去研究这在人类死亡和疾病中的关系。流行病学主要关注的还是发达国家,比如北美和欧洲。”

现在,有了这张地图和一些相关数据,流行病学家可以开始着手研究长期暴露在高浓度微粒的环境中,会给人类健康造成何种影响。尤其是,亚洲那些快速发展的城市,和北非一些沙尘区域,此项研究一向匮乏。这些新的信息对于美国或西欧一些地区也将大有裨益,那些区域长久以来都使用地表探测器的结果作为衡量空气质量的标准。

研究人员从多个仪器中采集数据,有装载在Terra卫星上的多角度成像光谱仪(MISR),还有Aqua和Terra卫星上的中等分辨率成像光谱仪(MODIS),此外,他们还使用一种化学输送模型,也即GEOS-Chem技术来绘制这张新地图。

然而,制作这张地图的研究人员强调,我们并不能从此地图得出关于全球各地区PM2.5的排放量水平的结论。来自马里兰州NASA戈达德航天中心(Goddard Space Flight Center),且参与发布这份报告的遥感专家Ralph Kahn对此进行了详细解释,尽管研究人员Aaron van Donkelaar通过应用数据融合技术,给我们提供了一个更为清晰的细微颗粒全球视野,可是,对于某些区域来讲,不确定的因素可能使它们的PM2.5预估值偏低了25%或更多。

为了提高对悬浮颗粒的了解,NASA的科学家们计划参加一系列的现场活动,以及众多的卫星飞行任务。以NASA戈达德航天中心为例,中心管理人员正致力于加强和扩大一个名为AERONET的全球网络,该网络将所有的地表颗粒监测器紧密相连。此外,今年的晚些时候,来自纽约戈达德太空研究所(GISS)的科学家们也将着手分析从Glory卫星接收到的第一份数据。该卫星携带了一种创新性仪器—偏光仪,它可以采用新的方式去测量细微颗粒特性,实现对现有空间气溶胶技术测量仪器的互补。

戈达德地球科学技术中心主管Raymond Hoff坦言:“要实现利用卫星技术测量空气污染的全部潜能,我们还有很多工作要做。”他最近在《空气与废物管理协会》学术期刊中发表了一系列详实论述,然后,他补充说道:“但是,这已经是我们迈出的重要一步。” 何谓气溶胶PM2.5?

气溶胶指的是大气中的超细悬浮颗粒物,PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。

它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。 虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分,但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比,PM2.5粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。 在城市空气质量日报或周报中的可吸入颗粒物和总悬浮颗粒物是人们较为熟悉的两种大气污染物。可吸入颗粒物又称为PM10,指直径等于或小于10微米,可以进入人的呼吸系统的颗粒物;总悬浮颗粒物也称为PM100,即直径小于和等于100微米的颗粒物。

有时候,学者也将PM2.5等同于气溶胶,“所谓的气溶胶、细颗粒物,其实就是指大气中直径小于或等于2.5微米的细颗粒物,简称PM2.5。”联合国环境规划署——同济大学环境与可持续发展学院办公室主任、同济大学教授蒋大和表示,PM2.5产生的主要来源,是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物,大多含有重金属等有毒物质。

PM2.5的标准,是由美国在1997年提出的,主要是为了更有效地监测随着工业化日益发达而出现的、在旧标准中被忽略的对人体有害的细小颗粒物。PM2.5指数已经成为一个重要的测控空气污染程度的指数。 

如图,PM2.5浓度指数达到80的,几乎都集中在我国华北、华东,空气污染程度骇人……

   越小的,越致命!!!

汽车尾气是灰霾天形成的主要原因之一

东方网9月27日消息:9月25日,人民日报海外版刊发了《灰霾 缠绕城市的梦魇》一文,重点谈到了中国城市灰霾现象,并将之列入城市大气污染问题的一种。根据气象局的定义,霾是指大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中,使水平能见度小于10.0km的空气普遍混浊现象。昨天,记者专门就此采访了南京的气象专家和呼吸科专家,专家们指出,灰霾包含着很多对人体有害的物质,不仅会停留在人的肺里,还会进入血液。在灰霾天高发的时段,应尽量避免晨练,老人小孩和过敏体质患者更要格外注意。

南京空气中的颗粒大部分会留在肺里

在日常的生活中,工地上的扬尘,矿物燃料的燃烧物质,以及车辆产生的废气排放至空气中,都能形成气溶胶。南京信息工程大学专家的研究表明,对人体影响最大的气溶胶粒子,其实是0.4到5微米的微粒,肉眼是无法看见的。直径大于5微米的微粒易被呼吸道阻留,部分可以由咳嗽、吐痰等排出体外,但对局部粘膜产生刺激作用,可引起慢性鼻炎、咽喉炎。

然而,这种“粗”的颗粒并不是对人体危害最大的,比如,粒径小于2.5微米的称为“可入肺粒子”,它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。它们中有50%会沉积在肺中造成肺部硬化,对人体健康造成极大的威胁。在南京,直径在0.1到2.5微米的细颗粒浓度,在1立方厘米就超过3000个,最大的可接近1立方厘米30000个,是空气中颗粒物的“主流”。在这些可入肺的粒子中,包含着一些对人体有害的物质,如多环芳烃等化合物,就是一种致癌物质。

此外,还有粒径小于0.1微米的颗粒,称为“超细微粒”或“纳米颗粒物”。南京信息工程大学的专家们经研究发现,在南京,直径在0.01到0.1微米的超细微粒的浓度是显著增加了。这就意味着,南京空气中飘浮的大部分颗粒是可以留在肺部的,进入血液。这也是折磨哮喘和老慢支反复发作的重要原因。

灰霾天气致肺癌发生率超过尼古丁

钟南山院士曾经在公开场合提醒过,灰霾天气致肺癌发生猛于尼古丁!据权威资料统计,我国吸烟者数量并未明显增加,可是肺癌患者在过去30年里却增加了45.6%,这与空气污染绝对有关系。

根据南京市疾控中心对去年南京地区居民死亡的调查,肺癌的死亡率依旧是癌症死亡人数中最高的。根据江苏省肿瘤医院统计显示,去年肺癌门诊量1万余例,增幅达到40%,是上升最明显的恶性肿瘤之一。南京市胸科医院今年以来,每个月都能收治到80-100例的肺癌病人。

南京市胸科医院呼吸科主任医师李田告诉记者,十年前肺癌的病人可以说比较少,现在发病率之高让人难以想象。而肺癌患者中有三个最为明显的变化:一,过去肺癌都是以鳞癌为主,这已证实与烟草中的尼古丁密切相关;但现今鳞癌和小细胞癌发病率下降,而腺癌占到一半以上;二,女性的发病率明显上升,而且大多数女性无吸烟史,多以腺癌为主;三,过去城市比农村高,而现在农村肺癌的发生率上升。专家指出,这一系列的变化都能证明,大气污染日趋严重和肺癌的上升有着密切的关系。每年到了大雾弥漫时,粉尘灰尘颗粒增多,南京各大医院哮喘、老慢支患者明显增多。

上午8点左右和傍晚不宜出门锻炼

“现在我都劝人不要晨练,因为早上的空气最脏了!”李田主任告诉记者。对此南京信息工程大学的专家也做了研究,上午8点左右和傍晚前后,大气中悬浮的细颗粒物排第一和第二,下午浓度最低。因为后半夜到清晨,大气处于一个稳定的状态,一般近地面容易形成逆温层,就像是一个大的锅盖,把脏东西都“捂”在里面,不利于污染物的扩散。再加上早高峰时,汽车排出大量尾气,使得上午8点时的污染物浓度达到最高。而人越是运动,吸入肺部的毒物越多,无形中成了毒雾的吸尘器。

秋冬季节是我国中东部灰霾多发时节,灰霾天气发生时,应该尽量避免户外活动。如果出行,最好要戴上口罩、纱巾。抵抗力较弱的孩子应该尽量呆在室内,防止患上呼吸道疾病。这个时候也应少开窗,因为室内的空气比室外干净。持续的灰霾天也会使心脏病和肺病患者症状加重,健康人群也会出现不适症状,外出回来后应该清洗面部及裸露的肌肤。于丹丹

●你知道吗?

南京近5年来 每年1/3是霾天

南京市环境监测中心站对1961年到2006年的气象资料研究后发现,南京的霾天数总体呈上升趋势,45年内竟然增加了上百倍。“上世纪60年代,每年的霾天仅有几天,其中,1961年、1965年、1967年、1969年、1972年、1974年霾天均为0;而到了1991年,首次超过100天,最多的1994年霾天高达158天,2005年也有106天。”近五年来,平均每年要出现130天的霾天。

南京40年来 能见度降2.5公里

南京大学环境学院教授告诉记者,根据40年来南京天空能见度的年际变化来看,随着灰霾天的逐年增加,南京的能见度下降了2.5公里。

在专家提供的图标上记者看到,1965年—2005年这40年来,南京的能见度在逐年下降,上个世纪60年代,南京市民的平均能见度是6.5公里,70年代为5公里,80年代是4.5公里,到了2005年只能看到4公里了。“灰霾就是罪魁祸首。”专家说。 

气溶胶危害很大

丁一汇认为,由于空气污染和气候变化在很大程度上有共同的原因,即主要都是由矿物燃料燃烧的排放造成,因而减轻和控制空气污染与减少温室气体排放保护气候在行动上应是一致的。为了从经济上得到最大的节约和获得双赢的效果应该采取协同应对空气污染和气候变化的减排战略,即应该采取统一的而不是分离的科学研究和应对战略。如果试图把全球变暖维持在一规定的阈值中,就不仅要考虑CO2减排,而且也必须同时考虑改善空气质量的措施及其气候后果。采取和制定协同或耦合的研究和对策战略是十分必须的,而且是迫切的。这是一种应对空气污染和气候变化的集合对策战略,在未来20~30年这将成为一个重要的科学和政策问题。

一段时间以来,有关大气气溶胶粒子对气候变化的影响,以及对全球变暖的减缓作用,成为专家学者和相关媒体热议的话题。本报记者日前就气溶胶的有关问题独家采访了中国工程院院士、国家环境咨询委委员、国家气象局气候变化特别顾问丁一汇先生。

气溶胶的危害不容忽视,但也有可利用的一面

丁一汇告诉记者,大气气溶胶是造成空气污染的主要原因,尤其是在人类活动排放源很强的工业区,大城市以及频繁生物质燃烧地区及其周边。大气气溶胶对于经济社会的许多方面,如农业、水资源、人体健康、城市化等都会产生重要的影响。

他说,大气气溶胶对城市的影响包括许多方面,首先是污染空气,危害人群的健康;其次是降低城市的能见度,并使霾日的频率明显增加。他告诉记者,我国许多城市近二三十年霾日数不断增加,能见度则明显降低,目前中国东部大部分地区霾日都超过100天,其中大城市区域超过150天,有些地区如辽宁中部,霾日长期超过300天。根据深圳气象局统计,深圳市霾日每年平均达160天左右,平均能见度由80年代初的20公里下降到现在的10公里左右。

丁一汇说,大气气溶胶对农业和生态系统的影响也很大,主要是通过由它们造成的到达地面的直接太阳辐射的减少引起的。在中国稻米和冬小麦生长的主要农业区之一的长江中下游地区,由于大气气溶胶的散射和吸收作用,可使到达地面的太阳辐射量减少5~30%,近70%的作物受此影响至少减产5~30%。硫酸盐气溶胶还是形成酸雨的主要原因。

丁一汇告诉记者,气溶胶对人体健康可以产生严重危害,对人体健康影响最大的是长时间飘浮在大气中的直径为0.1~10μm的气溶胶粒子,它能直接被人体吸入呼吸道内,进入肺部或进入肺泡,并能进入血液通往全身,由于其本身的毒性或携带有毒物质,因而对人体健康会造成极大危害;大气气溶胶中的重金属成分可以危害人体的多种部位,包括神经、肠胃、心脏、肺、肝、肾、皮肤等;大气气溶胶中的多环芳烃和亚硝胺等化学物对人体有致癌作用。

丁一汇认为,在我们强调气溶胶的危害,并加强大气污染治理的同时,还应该看到气溶胶的另一面——

气溶胶可抵消部分温室气体造成的变暖作用

丁一汇说,全球气候变化主要由温室气体浓度的日益增加引起,而空气污染主要由悬浮于空气中的气溶胶粒子造成,它们都主要由矿物燃料的燃烧排放形成。空气污染和气候变化是相互发生作用的,一方面,气溶胶造成空气污染,而且还具有明显的气候效应和改变水圈循环的作用;另一方面,气候变化也可加重和放大空气污染对人体健康、农业生产和生态系统的影响。两者在科学问题上是密切相关的,因而应该采取统一的而不是分离的科学研究战略。

他告诉记者,大气系统的能量平衡是决定地球气候状态(如地面温度)的驱动力。地气系统收到的太阳短波辐射必须等于地气系统自身射出的长波或红外辐射,如果使这种平衡发生扰动或破坏,则会引起地球气候发生变化。度量地气系统的能量收支是否偏离其平衡态的物理量被称为辐射强迫(RF)。如果RF是正,说明地气系统收到的能量大于损失的能量,地气系统将增温或变暖,反之将冷却。温室气体产生的温室效应使地气系统向外射出或损失的长波辐射减少,由于入射的太阳辐射不变,则RF为正,地气系统将增温,从而导致全球变暖。

他说,大气气溶胶粒子通过散射和吸收太阳光,减少了到达地面的太阳辐射,具有降冷作用,可以抵消一部分由温室气体造成的变暖作用,这是大气气溶胶对地球气候影响最重要的一种作用。平均而言,不论各种气溶胶的作用有何不同,所有大气气溶胶的总气候效应都是造成地面负的辐射强迫,使地球温度降低。这种作用与温室气体的增暖作用正好相反,它具有抵消温室效应增暖的作用。国际上一些大型的大气气溶胶试验也都证明了这一点。能否合理利用气溶胶的这种作用,实现控制空气污染与减少温室气体排放双赢,就应该——

对空气污染和气候变化需采取统一而不是分离的应对战略

丁一汇说,由于空气污染和气候变化在很大程度上有共同的原因,即主要都是由矿物燃料燃烧的排放造成,因而减轻和控制空气污染与减少温室气体排放保护气候在行动上应是一致的。

有研究指出,大气气溶胶的增加减少了到达地面的太阳辐射量,与温室气体增暖作用是相反的,互相抵消的。由温室气体造成的地表增暖的50%可能被气溶胶的冷却作用所抵消,一旦除去气溶胶将会使温室气体产生的增温表现得更显著,这将进一步增加CO2减排的压力。因而空气质量和气候变化这两个问题不能孤立地解决,它们是密切耦合在一起的。

丁一汇认为,必须发展更复杂的地球系统模式和气候与生物地球化学变量的长期监测系统。利用这种复杂的地球系统模式可以更准确地模拟和预报上述两方面的重要物理、化学和生物过程以及反馈机制,这是一个重大的挑战性任务。如果试图把全球变暖维持在一规定的阈值的环境战略中,就不仅要考虑CO2减排,而且也必须同时考虑改善空气质量的措施及其气候后果。

他告诉记者,目前国际上已在计算,如不考虑气溶胶冷却的抵消作用,全球将会再增加多大的温度上升?同时也在研究,在这种情况下,全球的减排责任将会有多大增加?在IPCC(政府间气候变化专门委员会)第四次评估报告中,对于大气气溶胶的气候效应做了更完整和深入的总结,并明确指出气候变化与空气质量问题是通过大气气溶胶紧密耦合在一起。同时专门研究了未来百年温度变化的趋势。如果新的气候模式中去掉大气中所有人为排放的硫化物气溶胶的冷却作用,结果表明,全球平均温度将上升0.8℃左右。

丁一汇强调说,为了从经济上得到最大的节约和获得双赢的效果,应该采取协同应对空气污染和气候变化的减排战略,即应该采取统一的而不是分离的科学研究和应对战略。尤其将来随着空气污染的不断治理和改善,可大大降低气溶胶的冷却作用,这将进一步加大未来温室气体的减排量,否则全球气温将会以更快的速度和量值上升。因而采取和制定协同或耦合的研究和对策战略是十分必须的,而且是迫切的。这是一种应对空气污染和气候变化的集合对策战略。在未来20~30年这将成为一个重要的科学和政策问题。

他说,对于像中国这样经济快速发展的发展中国家,这种战略尤其重要,因为这两个问题不但同时存在,而且同是因经济增长和能源消耗同时迅猛增长,益使空气污染严重和温室气体排放快速增加。从同一源头上解决这两个问题不但经济上更为有效,而且可同时解决大气环境和气候变化问题。

他建议,在能源结构和产业结构调整中应同时考虑温室气体和气溶胶排放的综合或集成技术,使两者排放量都能得到减少和控制;组织各方力量编写第一个比较完整的中国气溶胶排放清单;进一步改善温室气体和气溶胶的观测网,尤其是气溶胶观测网更需扩大和加密;进行空气污染和气候变化的气溶胶——云——气候变化相互作用的研究,并发展气候模式(全球和区域模式)与空气污染模式相互耦合与嵌套的集合模式系统,为建立中国中长期空气污染及其环境和气候影响的业务预报提供科学基础和支持;建立耦合的空气污染和气候变化风险评估系统,根据它们之间的相互作用关系以及未来情景预测,提供对社会和经济部门影响的后果和严重性评估。

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大气气溶胶是悬浮于空气中固态和液态质点组成的一种复杂的化学混合物,它们的大小从只有几纳米的超细颗粒到几个微米直径以上的粗颗粒。在两者之间是被称为细颗粒的气溶胶,其直径在0.1μm到几个μm,所以大气气溶胶的典型尺度是0.001~10μm,其在大气中的居留期至少为几小时,平均可达几天、一周到数周,甚至到数年(如平流层气溶胶)。

大气气溶胶可以作为颗粒物(初生源)直接被排放出来,也可以由气态前体物通过化学反应(如光化反应)间接形成于大气中(次生源)。从排放源分类大气气溶胶可分为自然源和人为源两类。 

全球污染颗粒浓度地图

流行病学家怀疑,空气中的某些污染颗粒,使得每年有多达数百万的人过早死亡。然而,在许多发展中国家,由于地表空气污染检测器的缺乏以及其他现实因素,我们无法得到关于这种污染颗粒的具体数据,哪怕是粗略的统计数字也很难估算。这些有问题的颗粒物,被称为细颗粒物(PM2.5),它的直径小于或等于2.5微米,约为人类头发丝的十分之一。这些小颗粒可以穿过人体正常的防御通道,渗透到肺部深处。

为了弥补地表PM2.5测量手段的缺失,环境学专家希望利用卫星来提供一个地球全景图。然而,卫星仪器通常很难实现近地面空气中细颗粒物的精确测量。问题就在于:大多数卫星仪器无法将那些浮于地表的和悬于大气层中的细颗粒物区分清楚。此外,云层也会遮挡卫星仪器的视角。还有明亮的陆地表面,诸如雪地,沙漠,和城市的一些中心区域,这些也极大妨碍了卫星仪器的观测。

然而,今年夏天,卫星的观测视野略微变得清晰。因此,最新一期《环境健康展望(Environmental Health Perspectives)》杂志得以发表首张PM2.5长期观测的全球地图。加拿大研究人员,来自达尔豪斯大学(Dalhousie University,该学校位于美丽的海港城市–哈里法斯,新斯科舍省)的Aaron van Donkelaar和Randall Martin将两台NASA卫星仪器监测仪器得到的气溶胶总量相加,并且与电脑模型计算出的气溶胶垂直分布量结合在一起,制作出了这张地图。

【图中:颜色由深蓝,浅蓝,到黄色,暗红,代表着PM2.5的浓度越来越高】

他们的地图,显示了2001年至2006年PM2.5的平均值。它为这种危害人类健康的细颗粒物研究,提供了一个迄今为止最全面的看法。然而,相对那些早已建立了完善地面监测网络的发达地区,这项新混合技术并没有给它们带来更为精确的污染指数测量结果。

不过,这张地图首次给一些发展中国家提供了PM2.5卫星测量数据,这些国家还从未有过对其空气污染水平的评估。

该图显示,从北非撒哈拉沙漠一直延伸到东亚的一大片区域,PM2.5污染指数相当严重。结合人口密度考量,它表明,全世界超过80%的人口正在呼吸着严重污染的空气,污染指数甚至超过了世界卫生组织给出的最小安全值,即每立方米10微克。美国PM2.5水平相对较低,不过中西部和东部一些中心区域的污染,依然清晰可见。

“我们还要继续完善这张地图,但它已经是一个了不起的飞跃,”该地图的缔造者之一,大气科学家马丁说道:“对于那些没有能力进行地表测量的地区,我们希望这些数据对他们能有所裨益。”

PM2.5健康影响的探讨

让我们深吸一口气。就算空气看起来纯净透明,可以肯定的是,你已经吸入了数以百万计的PM2.5颗粒。虽然这种颗粒人的肉眼不可见,但它在地球的大气层中却无处不在,而且它们的生成机制有自然因素,也有人为因素。研究人员仍在努力量化PM2.5自然与人为产生因素的精确百分比,显而易见的是,这两种来源都对新地图中的那些热点区域起到了推波助澜的作用。

比如说,大风在阿拉伯和撒哈拉沙漠区域卷起了大量沙尘。而在许多高度城市化的地区,比如中国东部和印度北部,有很多没有安装使用过滤装置的发电厂和工厂,它们在燃烧煤的过程中,产生了盈千累万的硫酸盐和烟尘微粒。机动车尾气也制造出相当多数量的硝酸盐和其他微粒。此外,还有农作物废弃物焚烧和柴油发动机燃烧产生的煤烟颗粒,科学家们称之为黑碳物质。

美国杨百翰大学的教授,流行病学家,及该领域世界领先的专家之一Arden Pope为我们解释道,城市空气中,人为产生的颗粒往往占据主导地位。人们天天呼吸着这些空气,同时这些粒子也让医学专家最为头疼。这是因为,较小的PM2.5颗粒可以穿透人体呼吸道的防御毛发状结构,也就是鼻腔中的鼻纤毛。这些鼻纤毛在人体结构中起到一个相当不错的,筛选较大颗粒的作用。

一些细小的颗粒能深达人体肺部,有些超细颗粒甚至可以渗透进血液,从而引发人体整个范围的疾病,包括哮喘,心血管疾病,支气管炎,等等等等。美国心脏协会估计,仅在美国,被PM2.5颗粒污染的空气就导致每年约60,000人死亡。

虽然我们已经知道,PM2.5是一类可以造成人类健康隐患的粒子,研究者们还未成功地筛选出,该为此负责任的特定类型粒子。Pope教授谈道:“哪些类型的粒子对人体最为有害,关于这个问题人们仍在争论不休,我们暂时还不明了,最具危害性的,到底是硫酸盐,硝酸盐,还是细微粉尘颗粒。“

现有的最大症结是:PM2.5中各种颗粒混杂,而且经常还产生新的混合粒子,卫星仪器和地面监测仪器很难去辨别解析出其中的单个粒子。

卫星技术引导PM2.5研究的未来

对于试图解决这一问题,和PM2.5其他未解谜团的研究者而言,这张新的地图,以及围绕它的相关研究,都将在未来引导他们的研究方向。比如,最基本的问题:全球各地,空气污染危及健康的具体人数到底是多少? 马丁说:“我们可以清楚地看到,为数不少的人们暴露在高浓度悬浮颗粒环境中,不过,到目前为止,还没有人去研究这在人类死亡和疾病中的关系。流行病学主要关注的还是发达国家,比如北美和欧洲。”

现在,有了这张地图和一些相关数据,流行病学家可以开始着手研究长期暴露在高浓度微粒的环境中,会给人类健康造成何种影响。尤其是,亚洲那些快速发展的城市,和北非一些沙尘区域,此项研究一向匮乏。这些新的信息对于美国或西欧一些地区也将大有裨益,那些区域长久以来都使用地表探测器的结果作为衡量空气质量的标准。

研究人员从多个仪器中采集数据,有装载在Terra卫星上的多角度成像光谱仪(MISR),还有Aqua和Terra卫星上的中等分辨率成像光谱仪(MODIS),此外,他们还使用一种化学输送模型,也即GEOS-Chem技术来绘制这张新地图。

然而,制作这张地图的研究人员强调,我们并不能从此地图得出关于全球各地区PM2.5的排放量水平的结论。来自马里兰州NASA戈达德航天中心(Goddard Space Flight Center),且参与发布这份报告的遥感专家Ralph Kahn对此进行了详细解释,尽管研究人员Aaron van Donkelaar通过应用数据融合技术,给我们提供了一个更为清晰的细微颗粒全球视野,可是,对于某些区域来讲,不确定的因素可能使它们的PM2.5预估值偏低了25%或更多。

为了提高对悬浮颗粒的了解,NASA的科学家们计划参加一系列的现场活动,以及众多的卫星飞行任务。以NASA戈达德航天中心为例,中心管理人员正致力于加强和扩大一个名为AERONET的全球网络,该网络将所有的地表颗粒监测器紧密相连。此外,今年的晚些时候,来自纽约戈达德太空研究所(GISS)的科学家们也将着手分析从Glory卫星接收到的第一份数据。该卫星携带了一种创新性仪器—偏光仪,它可以采用新的方式去测量细微颗粒特性,实现对现有空间气溶胶技术测量仪器的互补。

戈达德地球科学技术中心主管Raymond Hoff坦言:“要实现利用卫星技术测量空气污染的全部潜能,我们还有很多工作要做。”他最近在《空气与废物管理协会》学术期刊中发表了一系列详实论述,然后,他补充说道:“但是,这已经是我们迈出的重要一步。” ( 译言社翻译美国国家航空航天局(NASA)网站文章) 一口新鲜空气,是中国人越来越遥远的梦?……