1952年12月5日至9日，濃霧一直籠罩著倫敦。一場持續4天的大霧對於霧都倫敦來説並不罕見，然而4000居民的喪生卻讓這場霧寫入了環境科學的教科書，這就是著名的倫敦煙霧事件。大霧過後，倫敦居民的死亡率仍然高於正常水平，這一情況一直延續到次年的3月。找出導致這場悲劇的原因並不困難。當時的倫敦由於大量燒煤空氣污染嚴重，已經設置了12個空氣污染監測點，每天測定空氣中煤煙和二氧化硫的濃度。在大霧的那4天，這兩種污染物的濃度比平時高出了4-5倍。

　　【在上個世紀，發達國家曾上演多起嚴重的大氣污染公害事件，包括1930年的比利時馬斯河谷煙霧事件、1943年的洛杉磯光化學煙霧事件、1948年的美國多諾拉煙霧事件、1952年的倫敦煙霧事件，均是由於工業排放以及汽車尾氣造成。圖片來自f1online】

　　霧天空氣差，逆溫在作怪

　　現今，霧天的空氣質量不好似乎已經成了人們的生活常識。那麼霧跟空氣污染之間究竟是什麼關係，誰是因誰是果呢？

　　在一般情況下，氣溫隨著高度的上升而下降。熱脹冷縮使空氣上層重下層輕。在重力的作用下，頭重腳輕的空氣很容易發生垂直方向上的對流。地面附近的污染物就可以隨著對流的空氣擴散到高處而被極大地稀釋。然而，有時由於各種氣象原因，氣溫隨高度降低的趨勢被逆轉過來，變得下層冷上層熱，這種現象就被稱為逆溫。逆溫的空氣頭輕腳重，結構非常穩定，垂直方向上難以發生空氣對流，污染物因而難以往上擴散。在城市裏，汽車行駛、工業生産、建築施工等活動不斷地往空氣中排放各種污染物，而逆溫阻礙了污染物的擴散稀釋，使它們在地面附近累積。如果這時恰好風又很小，污染物在水平方向上也擴散不開，空氣質量就會變得更加糟糕。

　　可是這跟我們要討論的霧有什麼關係呢？霧的種類有很多，但生成的基本原理都一樣：地面附近的低溫使水蒸汽在顆粒物（即凝結核）表面凝結，形成細小的水滴（或冰晶）漂浮在空氣中。低溫、水汽、顆粒物是霧形成的三要素，而這三要素逆溫恰恰能一併提供。逆溫時，地面氣溫相對低，伴隨的穩定空氣結構也有利於水蒸汽和顆粒物的累積。於是，強逆溫的天氣常有大霧發生，而逆溫又會導致空氣污染加重，結果就是霧和糟糕的空氣結伴同行。

　　【圖中騎自行車的人距視野約200米遠，身影已變模糊，此時霧中能見度約為400米。目前，霧的定義條件之一是，能見度低於1千米。國內根據霧天500、200、50米的能見度，分別有大霧黃色、橙色和紅色預警。圖片來自wiki】

　　霧和污染物，相互糾纏

　　結伴同行的污染物和霧可不是相安無事，兩者之間有著複雜的相互作用。一些氣體污染物，如二氧化氮、二氧化硫、氨氣、部分揮發性有機物是水溶性的，能夠溶入霧滴。於是，這幾種氣體污染物的濃度在霧天可能會比平時還低。然而霧滴對於它們的吸收能力有限，如果排放量很大，加之霧天不利擴散的天氣條件，這些氣體的污染仍然可能很嚴重。相反地，一氧化碳不溶于水，它的濃度在霧天比較高就是意料之中的了。另一種重要的氣體污染物臭氧的生成有賴於陽光照射。由於陽光被霧層遮擋，臭氧的濃度也可能會在霧天下降。

　　其實，霧在形成過程中就已經對污染物産生影響：顆粒污染物作為霧的凝結核，成了霧滴的一部分。粒徑較大的霧滴可以很快地沉降到地面，從而起到清掃空氣中顆粒物的作用。而粒徑較小的霧滴則會長時間地停留在空氣中，起不到清掃的作用。遺憾的是，在受污染的空氣中霧滴數量變得更多，粒徑更小，這些都不利於污染物的沉降清除。霧也會促使新的顆粒污染物的産生。一個個霧滴就像是一個個微型的反應器，污染物在裏面發生著複雜的化學反應，其中最重要的一個當屬二氧化硫被催化氧化成一種危害更大的顆粒污染物——硫酸鹽。硫酸鹽顆粒對光線有很強的散射能力，是灰霾天氣的罪魁禍首之一。在霧消散時，霧滴的水分被蒸發，而其中的硫酸鹽顆粒則被留在空氣中，仍然會長時間地停留，繼續降低空氣的能見度。

　　霧本身是一種自然的天氣現象，即使沒有人為污染，霧照樣會發生。但是這不意味著霧的發生頻率和污染沒有任何關係。顆粒污染物，尤其是吸濕性的顆粒物為霧的形成提供了豐富的凝結核，有利於霧的發生。相反地，人類活動使城市氣溫升高，濕度降低，又會抑制霧的生成。雖然如此，霧的發生頻率更多地還是取決於地理、氣候等自然因素。在城市裏，另一種和霧一樣會降低能見度的天氣，霾，越來越頻繁，則主要是人類排放的顆粒污染物所致。

　　霧水的成分取決於空氣中有什麼樣的物質，空氣受了污染，霧自然不會乾淨。例如，二氧化硫的污染會導致酸霧，霧水的pH值可降低到2以下。不但影響人們的健康，還會導致建築物損壞，樹木枯死。在很多城市的霧水裏，還可以檢測到濃度不低的重金屬、多環芳烴等污染物。但是如果空氣沒受污染，霧還能成為一種可以利用的水資源。在一些缺水地區，不僅僅動物會利用霧天取水，人們也會採用特製的大比表面積的設備收集霧水，以供飲用、灌溉等用途。

　　【生活在Namib沙漠的Stenocara甲蟲在有霧的清晨爬上沙丘的頂端，翹起尾部迎風而立，霧水在甲殼上聚成大的水滴，流到甲蟲口中，甲蟲就美美喝上一口。】

　　總的來説，霧滴可以捕集、吸收空氣中的污染物，加速它們的沉降、清除；但霧滴也會為生成新的污染物的提供反應場所，造成新的風險。作為一種自然的天氣現象，霧本身既不是空氣污染的原因，也不是空氣污染的結果。不過，霧天的氣象條件不利於污染物的擴散，使城市的空氣質量不好，的確是不爭的事實。

　　參考資料：

　　[1] Wilkins ET. 1954. Air pollution aspects of the London fog of December 1952. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 80: 267-271.

　　[2] Lillis D, Cruz CN, Collett Jr. J, Richards LW, Pandis SN. 1999. Production and removal of aerosol in a polluted fog layer: model evaluation and fog effect on PM. Atmospheric Environment 33: 4797-4816.

　　[3] Niu S, Lu C, Yu H, Zhao L, L徂 G. 2010. Fog research in China: An overview. Advances in Atmospheric Sciences 27: 639-662.