导读：

根据北京市生态环境监测中心的数据显示，截至今晨7时，全市空气质量已经达到严重污染水平，主要污染物为PM10，昌平镇监测站点的PM10浓度已达到2153微克/立方米，门头沟三家店监测站点为1317微克/立方米。根据中央气象台统计，这是近10年我国北方地区遭遇最强的一次沙尘天气过程，沙尘暴范围也是近10年最广。那么，沙尘暴是什么？哪来的？对人体有什么危害？要持续多久？未来怎么治理？

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01 沙尘暴组成部分是什么？

沙尘暴是干旱和半干旱地区的常见气象灾害，其诱因通常是雷暴或与气旋相关的强气压梯度，从而使某个广大地区的风速加大。这些强风会将裸露干燥土壤的大量沙尘卷入大气，并将其输送到数百至数千公里以外。对流层（地球大气的最底层）中大约40%的气溶胶是风蚀造成的尘粒。

尘粒在离开地面后，就会被湍流混合及对流上曳气流带至对流层的更高层。随后，这些尘粒会被风输送，而输送时间的长短取决于颗粒的大小和气象条件，而后重新回落到地表。由于较大颗粒沉降速度比较小颗粒快，因此输送过程中颗粒会越来越小。降水也会洗去大气中的尘粒。大气中不同尘粒具有不同的平均生命期：直径10 μm以上的颗粒为数小时，而亚微米直径的颗粒为10天以上。

▲ 图片来源：iqair.cn

02 为什么突然来了沙尘暴，哪来的？

进入北京的冷空气和沙尘主要有偏西、西北和偏北3条移动路径，蒙古气旋冷锋是北京产生沙尘天气的最主要天气系统，影响北京的沙尘质点主要来源于我国内蒙古以及中蒙边境地区。3月14日深夜至15日凌晨，受蒙古气旋后部和高压前部影响，新疆北部、甘肃中西部、内蒙古大部、华北北部及东北地区西部等地出现6–8级阵风，新疆东部、内蒙古中东部部分地区风力达到10–11级，局地短时风速达到50米/秒。在大风天气作用下，蒙古国南部和内蒙古中西部交界地区迅速起沙，并在冷空气推动下向北方大部快速进发。遥感图显示，昨日晚间源起于蒙古国南部的沙尘随气流逐步南下，凌晨3时起自北向南影响北京。沙尘途经之处空气质量迅速转差，PM10出现2000微克/立方米以上的浓度，多个城市空气质量指数爆表。

▲ 来源：北京环境监测

03 这个沙尘暴现象会持续多久？

中央气象台在3月15日6时发布黄色预警，预计今天白天到夜间，新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西、山西、河北、北京、天津、黑龙江、吉林、辽宁等12省市将出现明显的沙尘天气，部分地区有沙尘暴。（来源：中央气象台）

北京市今天白天有4、5级偏北风，阵风7、8级，沙尘暴天气将持续到今天下午，傍晚逐渐减弱，夜间风力减小，能见度转好。16日受偏南风影响，可能出现沙尘回流现象，PM10浓度短时升高。（来源：北京市生态环境监测中心）

▲ 来源：中央气象台

04 沙尘颗粒对人体的危害有多大？

沙尘暴对于人体损伤主要可以分为四类：急性刺激、对呼吸系统的损伤、对心血管系统的影响和对人体健康的长期影响。沙尘暴中含有大量细颗粒物，易吸附微生物、多环芳烃等有毒物质。研究表明，这些细颗粒物主要通过呼吸系统进入人体，对多种组织器官均有毒性作用，甚至可直接导致DNA 损伤，伤害细胞。沙尘暴的毒性主要可能是通过产生自由基引起器官组织发生氧化损伤或导致不同组织的炎症反应。在2000年北京沙尘暴中，Fe(II)的含量升高了2～3倍，这很可能是沙尘中的Fe(III) 和大气中各种还原剂反应的结果。

值得注意的是，沙尘暴中较小颗粒构成的集合体相较于大颗粒而言虽然比例较低，但其表面积增大，更容易吸附有害物质。有毒金属物质也会附着在颗粒物表面。PM2.5中的化学物质如铝（Al）、砷（As）、硅（Si）、镍（Ni）和硫酸盐可以影响吸入PM2.5与死亡率之间的关系，许多其他金属如镉（Cd）、铬（Cr）、铅（Pb）、锰（Mn）、铜（Cu）、钒（V）和锌（Zn）等也被认为是颗粒物广泛携带的毒性金属物质。直径＜2.5μm 的颗粒甚至可以直接进入肺泡，这些有毒成分可能因此进入血液流往全身造成更大的机体损伤和长期影响。

05 平时应该如何注意防护？

1、避开风沙锻炼

锻炼身体增加机体抵抗力，是避免受凉感冒，特别是预防呼吸道疾病复发的主要方法。有风沙时应尽量避开室外锻炼！

2、保持室内湿度

试验表明，50%～60%的相对湿度对人体最为舒适。在风沙天气里，空气十分干燥，相对湿度偏小，人们咽干口燥，容易上火，导致容易引发或者加重呼吸系统疾病，还会使皮肤干燥，失去水分。对此，室内可以使用加湿器，以及洒水、用湿墩布拖等方法，以保持空气湿度适宜。

3、外出注意挡沙尘

口罩的主要功能是为了防止外界有害气体吸入呼吸道。戴口罩可以有效地防止口鼻干燥、喉痒、痰多、干咳等。帽子和丝巾可以防止头发和身体的外露部位落上尘沙，解决皮肤瘙痒给人们带来的不快。风镜可减少风沙入眼的概率，风沙吹入眼内会造成角膜擦伤、结膜充血、眼干、流泪。一旦尘沙吹入眼内，不能用脏手揉搓，应尽快用流动的清水冲洗或滴几滴眼药水。

4、及时清洁灰尘

风沙天气从外进家后，可以用清水漱漱口，清理一下鼻腔，减轻感染的机率，有条件的应该洗个澡，及时更换衣服，保持身体洁净舒适。房间内落满灰尘要及时清理，用湿抹布擦拭，以免造成室内尘土飞扬，吸入呼吸道。

06 利用生态修复林更好地恢复环境

寻根溯源，人为过度垦荒会扰动地面结构，进而导致水土流失，并使得林地、草场退化、防风固沙能力减弱，从而为沙尘暴的产生提供物质来源。因此，沙尘暴发源地往往同时也是水土流失中心区域。

而在水土流失和荒漠治理中，植物措施是最有效的方法。一方面，植物可以减少侵蚀面积、降低侵蚀强度、拦截部分泥沙，从而改变流域土壤侵蚀格局；而另一方面，植物还可以分散近地表面气流的风动量，改变近地表的风速廓线，从而削弱风的吹蚀搬运能力，促进沙结皮的发生、发展，实现防风固沙目的。

实际上，我国已经在水土保持与风沙治理上取得了巨大成效。为了从根本上改变我国西北、华北、东北地区风沙危害和水土流失情况，我国于1979年在三北地区开始建设大型人工林业生态工程，也即“三北”防护林。以黄土高原为例，2000年以来，黄河流域潼关以上水土保持累计面积达21.84万平方千米，占黄河流域水土流失总面积的47%。其中，梯田面积5.50万平方千米，造林10.76万平方千米，种草2.14万平方千米，封禁治理3.44万平方千米，淤地坝58422座。坡面措施（包括梯田、林地、草地、封禁治理）减沙效果更为显著，年均减沙量为4.3亿，占各项人类活动总减沙量的45.2%。下图给出了1954-2015年黄河潼关以上水土保持措施面积的逐年增量和总量的变化情况。2000年以来，伴随着国家治理力度的加大，水土保持面积显著增加，每年新增水保面积可达0.8万平方千米以上，近几年增量有所减小，截至2015年累计水保面积仍然达到20万平方千米左右。

▲ 黄河潼关以上1954年-2015年水土保持措施面积增量及总量变化 （来源：文献8）

尽管进步喜人，未来依然充满挑战。2020年12月，习总书记在气候雄心峰会上发表讲话，宣布，到2030年，中国森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米。可见，人工造林与天然林修复是抵御沙尘暴等恶劣天气的重要举措，更是中国实现“2060”碳中和的核心手段之一。

07 保卫蓝天攻坚战，要协同治理

▲ 郝吉明院士：科学推动我国大气污染防治

环境学院郝吉明院士曾在探臻论坛中提到：大气是一个复杂的污染体系，其中多种一次污染物和二次污染物并存，复合污染是污染物之间相互作用形成新的污染物，新生成的污染物可能对人体健康的危害更大，比如PM2.5，所以控制要做到协同。

清华大学环境学院副教授刘欢团队发现，疫情期间机动车排放减少与空气质量恶化的关系，核心作用机制其实是臭氧浓度的上升。“对于颗粒物来说，作为氧化剂的臭氧和作为‘原料’的前体物浓度增加不是在同一区域。北京城区由于机动车活动减少带来较为明显的臭氧浓度上升，但这不是颗粒物生成的主要区域，而是在周边‘原料’丰富的区域生成了很多二次颗粒物，这些颗粒物又传输回北京，形成霾。”（来源：刘欢）

因此，在污染治理中，同一介质和不同介质之间污染物相互反应的问题一定要考虑到，这是做好协同治理的前提。实施过程中，根据符合污染物的来源对一次污染物进行有针对性的治理是协同治理的有效途径。

习近平总书记写给世界大学气候变化联盟学生代表回信中，勉励大家加强自身生态文明建设，主动承担应对气候变化的国际责任，又同世界各国一道努力呵护好全人类共同的地球家园。“天不言而四时行，地不语而百物生。”地球是人类共同的、唯一的家园。让我们继往开来、并肩前行，助力《巴黎协定》行稳致远，开启全球应对气候变化新征程！

作者简介

林奕莹，清华大学建筑学院二年级硕士生，研究方向为绿色建筑。

吴家麟，清华大学工物系三年级直博生，研究方向为灾害环境下的个体防护和气溶胶污染物扩散规律。

李司令，清华大学环境学院三年级普博生，研究方向为环境污染和气候变化。

颜钰，清华大学环境学院三年级硕士生，研究方向为大气污染治理。

邓梵渊，清华大学环境学院三年级普博生，研究方向为高分辨率机动车排放清单。

罗震宇，清华大学环境学院一年级普博生，研究方向为排放清单反演。

刘昊，清华大学环境学院一年级普博士，研究方向为大气污染催化消除。

特别鸣谢环境学院研究生团总支、研究生会的大力支持！

参考文献

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[10] 三北防护林工程概况_三北防护林_国家林业和草原局政府网[EB/OL][2021-02-19]. http://www.forestry.gov.cn/portal/main/s/414/content-273078.html.

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