
10年前的2013年1月,我们曾陷入了持续一个月的雾霾之中。那年的1月份雾霾覆盖了中国130万平方公里土地,涉及东北、华北等十个省市。短短一个月时间,出现4次较大范围雾霾过程。在北京,4次雾霾过程出现在6-7日、9-16日、18-23日和25-30日。北京地区那个1月份仅五天没有雾霾,经历了从有记录起59年以来雾霾天气最多的一个月。2013年1月1日北京市政府开始正式对民众公开空气质量监测数据,1月14日PM2.5最高就达到了993(µg/m³),空气质量为6级(严重污染),超过了美国空气质量指数(AQI)“危险评级”中“危险”级(400)的两倍还多。英国《经济学人》杂志将这一天形容为“北京最黑暗的一天”。

雾霾引发了民众对空气污染治理的重大关切,减排呼声再次高启,地方政府出台实施空气重污染应急方案;甚至有学者因此对未来大旱天气和地震多发产生担忧。
毋庸质疑,雾霾的源头是造成污染的颗粒物和水汽凝结。而众所周知的一个事实是,雾霾甚至重雾霾天气发生的日子里,城乡污染排放的严重程度其实并不比非雾霾天气时的程度高。重污染天气的形成,离不开逆温层的出现。否则即便无风,近地面层的污染物仍可通过对流向高空进而向远方输散,使城市空气污染程度不致严重。但如果又出现了逆温,地面上空的大气温度随高度增加而升高,造成大气层结(层次结构)稳定,像一层厚被子罩在城乡上空;上下层空气难于流动,近地面层大气污染物"无路可走",越积越多,空气污染便会变得严重。
2013年1月雾霾过后不久,有研究人员指2011年3月11日日本9级大地震之后的两年,中国东部地区的地震活动在逐步增多,指出2012年5月28日河北省唐山市附近的4.8级地震,2013年1月23 日辽宁省辽阳市附近的5.1级地震,以及2013年2月22日广东省河源市附近的4.8级地震这3次地震的发生。这3次地震中在时空上与上述雾霾关系紧密的的,当然是2013年1月23 日辽宁省辽阳市灯塔市的5.1级地震了。灯塔市距出现59年来最严重雾霾的北京600公里。北京1月6-7日、9-16日、18-23日和25-30日出现的4次雾霾过程,有3次出现在地震前短时间内,最后一次在震后。
灯塔5.1级地震与2013年1月雾霾在时空上的关系紧密,可能由于下述机制:近地震发生时震源区“地气”的大量逸出上升和扩散,可在震中附近广大地区上空形成沉降逆温,使这些地区的污染物和水汽难以通过对流扩散至高空,形成雾霾乃至严重雾霾天气。
深至地球外核的地球内部充斥着各种气体,这些气体可谓是正宗的“地气”了。由于越向地下深处压力越大,地气是倾向于向地外排出的。狭义上的“地气”则专指自地內排出或被开采出的地下气体,譬如天然气、火山喷发气体、热气田的地热气体,还有沿着地球表层疏松介质(如构造破碎带、孔隙介质等)的逸出气体。沿地表疏松介质的逸气一般不为宏观所见,但其排气面积大,持续时间长,总的排气量亦很可观;在地质构造活动强烈时,宏观不可见的逸气也可向宏观排气过渡。如1975年辽宁海城地震前的地气排出,1976年唐山大地震和四川松潘-平武地震前的地气活动等。有人指2008年5.12汶川大地震前周边发生的几次井喷事故与大震前四川周围地质构造活动强烈有关:1. 2007年1月21日晚重庆市双桥区通桥镇一旧温泉井喷出带有异味的水气混合物(经确认气为硫化氢和甲烷的混合气体)。2. 2006年3月25日上午中石油位于重庆市开县的罗家2井发生天然气渗漏事故。距离井场1公里左右的高桥河面突然冒出一些15—20厘米高的浊水柱。3. 2003年12月23日22时,位于重庆市开县的罗家16井发生天然气井喷失控和H2S(硫化氢)中毒事故,造成井场周围243人死亡。4. 2003年9月15日晚,湖北恩施利川市一口废弃多年的千米深盐井突发天然气井喷,随后三天每天又增加一个井喷点。从井喷点中心喷出的气柱高达20余米,现场气雾笼罩,周边约50米范围内的地表植被均被熏死。
微观地气在地质构造活动强烈时排出规模相当可观。有人提出巨量的微观地气排出,可形成一道巨大的“气墙”,对降水气团的移动形成阻碍,影响降水的位置;甚至会影响台风的走向。如1998年长江流域特大暴雨就是由长江裂谷突发强烈排气形成气墙,阻挡南来富水云团过江,使之在江南改为垂直运动而出现的。再如1994年9月16日台湾海峡7.3级地震前,地壳突发性放气(震中区附近上空观测到大面积突发性增温异常带)致使海域上形成NE向“气幕墙”,改变了该年度第24号台风的前进路线。
2013年1月辽宁灯塔市5.1级地震前孕震区的地气逸出,其规模当然与造成暴雨洪峰或台风转向的气墙(有研究认为这样的气墙影响高度可达5公里以上)要小很多。但只要排出的地气达到一定高度,就会向下风、低洼的地方扩散。这些扩散开来的地气进一步发生沉降运动,因为地气中通常含有大量二氧化碳、硫化氢、臭氧和二氧化硫等比重高的气体成分。于是产生沉降逆温(空气层下沉时,因气压逐渐增大及气层向水平辐散,其厚度减小。空气层顶部下沉的距离要比底部下沉的距离大,见下图。顶部空气的绝热增温要比底部多,这样当下沉到某一高度上,空气层顶部的温度会高于底部的温度。)。比重高的气体在地气中占比越高,沉降越厉害,产生的沉降逆温情况越严重。

在空中扩展开来的逆温层,将广大地区的尘埃粒子和雾滴封闭在逆温层之下的有限空间中。颗粒物随污染排放越聚越浓,于是雾霾乃至严重空气污染形成了(下图)。

一个5.1级地震孕震区排出气体扩散沉降至于使得华北、东北广大地区上空产生逆温、导致严重雾霾吗?对这个问题,这里想说类似的情况也有发生。
2016年12月18日11时8分山西太原清徐县发生4.3级地震。地震前后,处于低地、下风的华北平原雾霾严重(下图)。

2016年12月份,京津冀区域发生了5次大范围空气重污染过程。新浪财经官网<国内财经>12月19日早报道《雾霾面积已覆盖142万平方公里国土 今夜起再加重》称:“16日以来,我国中东部遭遇今冬最大范围的雾、霾天气,截至18日下午,霾天气影响区域已达142.2万平方公里。18日05时至19日05时,华北中南部、黄淮、陕西关中地区、东北地区中南部等地出现中度霾,局地出现重度霾。其中,北京中南部、天津、河北中南部、山西南部、陕西关中等地出现严重污染。从16日起,河北石家庄更是出现了连续47小时的严重污染,AQI指数频繁“爆表”。”
相对而言,当时河北省可是下了大力气付出巨大代价来进行空气污染治理的。2016年11月上旬,河北省为确保完成污染治理目标任务,采用抗洪抢险等特殊场合才使用的“调度令”,紧急调度各有关部门落实环保职责。要求强化对各地各部门重污染天气应急级别及措施要求的督导调度。河北各市县人民政府和河北省政府负有大气污染防治监督管理职责的部门落实“调度令”情况,纳入对各地各部门党政领导班子和主要负责人的政绩考核。对于无正当理由且未按照“调度令”要求进行整改的将依法依规严肃查处,视具体情节,追究相关人员责任。针对环境治理特别是大气污染防治下达‘调度令’,在全国属首次。
2016年11月17日,石家庄紧急启动“利剑斩污”行动。这被称作“史上最严”治霾方案,近千家企业关停限产。市政府决心利用年底最后的45天时间,完成全年PM2.5浓度下降10%的考核任务,还要确保到年底前不出现AQI(空气质量指数)日均数值500以上的“爆表”天气。
可是,“企业停产了,还天天是雾霾。”12月19日,红日钙业有限公司工人高会员对南方周末记者说。他的妻子也在这家工厂打工,两人一个多月没工资,日常不多的积蓄用在了这时候,两个姑娘还在上学。
这天,石家庄市区“世纪公园”监测点PM2.5和PM10一度双双突破1000微克/立方米,AQI日均值:爆表。
2016 年 12 月京津冀、长三角、珠三角区域及直辖市、省会城市和计划单列市等第一阶段实施新空气质量标准的74个城市中,环境空气质量综合指数最差的 10 个城市依次是衡水、石家庄、邯郸、保定、邢台、唐山、太原、 廊坊、西安和沧州。
可见从2016年11月中起,河北省的大气污染排放是被空前严厉地控制了的,但污染不降反升。是否应该考虑12月中太原清徐县地震地气逆温层的影响呢?
前述2013年1月那场令人印象深刻的雾霾之前半年,时值初夏,江淮一带的一场雾霾令人吐槽。2012年6月中旬头几天,湖北、安徽、江苏南京等地的雾霾严重。(下图)

中国天气网江苏站的2012年6月气候影响评价指:“9~12日,(江苏)出现了大范围的雾霾天气,西北部局地能见度低于1000米,最小能见度不足100米。6月并不是江苏雾霾天气的多发期,------可能是由于地面燃烧麦秸秆所致,加之大气层结稳定,不利扩散,导致雾霾天气长时间维持。”对于焚烧秸秆的雾霾成因解释,吐槽者称“如果是麦秆焚烧产生的烟雾,那应该年年都会有,怎么会突然出现?”对于“ 汽车尾气污染”的雾霾成因,不同意见者则认为“下面的小县级市,机动车都没几辆,浓烟雾也没差哪里去。”所以当时天气极其静稳,是雾霾形成的主要原因。有人称空气中水平向无风为静,垂直向无对流为稳。逆温层的存在一般是“稳”的主要原因。至于当时该地区天气极其静稳的原因,参考上述对震前地震排气利于逆温形成的提法在此指出,一个多月后,2012年7月20号江苏高邮发生了4.9级地震。这个地震的震级达到了破坏性地震(里氏4.7级)的级别,介于辽宁灯塔地震(5.1级)和山西清徐地震(4.3级)之间。
其实,严重雾霾出现后一个半月内,在雾霾笼罩的地域中或边缘处,发生4级至破坏性地震的情况很多。上面所举的3个例子,只是比较典型的而已。地震地气作为一个可能的产生沉降逆温的气团来源,现阶段显然是无法破解的。大气环境治理当然还得靠控制污染颗粒物及其气溶胶的排放。这样即使出现逆温层,但逆温层下被笼罩住的颗粒物极少,那么层下的空气质量也不至于差到哪去。当然地气本身作为一种可能的气溶胶污染源,也被某些研究者提出和关心。对现实生活有意义的,还应该是注意特别是严重雾霾后的地震。
地震发生的本身,当然是地质活动强烈的体现。地震发生时及其后的短时间(如一周)内,也应是地气集中排出时间,如上所述,这时的排气同样可以引发逆温,帮助雾霾形成。震时及震后短时的雾霾,其实上述例子中已经提过。