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空气中的污染物都到哪儿去了？
文/袁越
你有没有想过,空气中的污染物最终都跑到哪里去了？一个简单的答案是向上方扩散,然后在对流层中反复循环,直至被分解.
要想详细解释这件事,必须先科普一下大气分层的概念.我们头顶上的大气层是分层的,最底下的一层叫作对流层,厚度大致在8～20公里.位于地表的空气被土壤反射的太阳光加热变轻,向上移动,上升途中逐渐变冷,再沉降下来,如此反复循环,变化莫测,我们常说的“天气”就发生在这层大气里.
空气中的人造污染物,比如雾霾的主要成分气溶胶,就是被这股上升气流带到高空的.之后会在对流层中反复循环,通常在几周的时间里便会被分解掉,或者变成酸雨重新降到地面.
对流层上方的大气层叫作平流层,这层大气的温度下低上高,和对流层正相反,因此对流层中的大气很难进入到平流层当中.以前科学家们一直认为只有火山爆发的强大力量才能把水蒸气和火山灰喷到平流层的高度,人类活动产生的气溶胶类污染物很少能影响到平流层.
1996年,科学家们通过气象卫星发现在青藏高原的上空出现了一个气溶胶层,范围大致在地中海东岸、中国西部和印度南部之间,高度大致在13～18公里,几乎已经达到了对流层的最高点.不过当时这个气溶胶层的浓度很低,气象学家们并没有太在意.
2009年,美国航空航天局（NASA）的气象学家让－保罗·威尼尔在分析气象卫星发回来的数据时惊讶地发现,这个神秘的气溶胶层的浓度大大增加了,竟然达到了1996年时的3倍.威尼尔意识到问题严重了,因为一旦气溶胶进入到平流层,就可以随着平流层特有的强劲侧风迅速扩散到整个地球大气层,并给臭氧层带来严重的破坏.众所周知,臭氧层是地球的保护膜,阳光中的紫外线如果没有被臭氧层吸收,而是直接照射到地表的话,将会给地球上的生命带来毁灭性的打击.为了更好地研究这一现象,威尼尔和印度气象学家合作,通过高空气球来研究这一神秘现象.2014年,威尼尔在印度的三处地点释放了高空气球,之后他又在2015和2016年进行了两次重复测量,终于得到了可靠的数据.
2016年9月在美国科罗拉多州召开的气象学大会上,威尼尔向全世界公布了他的测量结果.他发现这层气溶胶当中90%都是直径小于0.2微米的液态污染物,其中大部分是硫酸盐,除此之外就是一些灰尘和碳基污染物,其成分和人类活动（比如汽车尾气或者火力发电厂）产生的污染物十分相似.
接下来一个很自然的问题就是：产生于地表的污染物究竟是怎样跑到如此高的地方去的呢？美国马里兰大学的气象学家威廉·刘（William Lau）通过分析气象模型给出了答案.原来,青藏高原的高海拔使得那块地方上空的大气层被加热,温度比低海拔地区同样高度的大气层温度还要高,这个温差在夏季格外突出,导致青藏高原上方在每年夏天都会出现一个高空气泵,把来自太平洋和印度洋的空气吸过去,这就是著名的亚洲季风的来源.来自印度和中国平原地区的大气污染物随着这股强劲的季风被吹到了青藏高原上空,再被这个高空气泵吸到了对流层和平流层的交界处.
这股季风当然自古以来就有,但1996年正好是中印两国经济开始腾飞的时刻,于是两国工业化产生的大气污染物终于被气象卫星发现了.
这个解释虽然还有待进一步研究确证,但已经引起了国际气象学界的广泛关注.大家知道气溶胶一旦进入平流层的话就很难被降解了,而是会停留在那里很长的时间,对臭氧层带来持续性的破坏.
这一现象如果最终被确认的话,这就意味着中印两国的大气污染问题不再是地区性的了,而是会变成一个全球性的灾难.
（摘自《三联生活周刊》）
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