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最新研究表明 ，空气中硝酸铵的快速生成，可能是导致雾霾的主要原因 。而控制汽车尾气排放，是减少硝酸铵生成的最简单措施 。
迷雾中的女孩 | 图虫创意
作者 | 宋秦平 （日本名古屋大学环境学博士）
编辑 | 张昊
你是否有这样的疑惑？冬日里，明明前一天还碧空万里，翌日霾说来就来 。如果去看气象数据，就更奇怪 ：各种主要大气污染物指标明明都在下降。这是怎么回事？
最近（5月13日） ，发表在《自然》上的一项最新研究为我们揭示了其中奥秘 ：空气中两种化学物质——氨气与硝酸气体的相遇 ，是造成雾霾的重要原因 。它们凭借超快的反应速度 ，成为致霾的主力。
城市中的空气杀手
霾的本质是细颗粒物污染 ，也就是俗称的PM2.5（直径小于2.5微米的颗粒物） 。但PM2.5不会凭空生成 ，而是从一个细小的核开始 ，慢慢长大变成雾霾颗粒。
空气中的二氧化硫 、氮氧化物 、挥发性有机物等气体，为核的形成提供了可能 。它们通过相互之间的化学反应 ，生成直径仅几个纳米的微颗粒 ，再慢慢长到稳定（PM2.5）的尺寸。
在这些气体中，氨气（挥发性有机物的一种）被认为是雾霾形成的关键。
作为大气中唯一的碱性无机物 ，它会优先与二氧化硫（可生成硫酸）反应生成稳定的硫酸铵 ；再与氮氧化物（产生的硝酸气体）反应，生成硝酸铵颗粒 。
硝酸铵具有半挥发性 ，在高温情况下，会分解变回氨气和硝酸气体；但在冬季的冷空气中 ，则可能大量生成。——这正和雾霾形成的季节对应。
之前 ，人们普遍认为 ，硝酸铵并非大气污染的“真凶” ，因为它的量并不大 ，顶多算是个“从犯”。
但新研究发现，硝酸铵致霾不是靠量 ，而是靠极快的生成速度 。
研究人员（在实验室条件下）观察了冬季许多城市的大气颗粒物通过硝酸铵凝结生长的情况 ，结果发现 ，它们的爆发式增长可以在特大城市瞬间发生 。
霾中的日本大阪 | 作者拍摄
“神速”生成的秘诀
正常情况下 ，大气中的小分子会逐渐聚集成小团簇，然后进一步吸附小分子，直至形成稳定的颗粒物。
但城市中颗粒物浓度本身很高 ，这些团簇在生成之前便会受到现存颗粒物的影响 ，绝大多数会被其吸附，与之融合 ，而不会“另起炉灶”。
所以，如果新颗粒物不能在短时间内大量生成 ，就会成为现存颗粒物的一部分 ，仅会增大其尺寸 ，而不会增加浓度 。这对空气质量显然是有利的 ：颗粒大而少，较不容易引发雾霾 。
但实际的新颗粒形成率却高的惊人 。研究发现 ，在已知的冬季大城市的基本气候条件下 ，硝酸铵可以帮助各类团簇快速生长，在被其他现存粒子融合之前 ，就达到稳定粒子的大小 。
这都因为硝酸铵对温度的强依赖性。
在不同温度下 ，硝酸铵会在气体和固体之间形成平衡 。当温度较高时，它会偏向变成气体（分解成氨和硝酸），当温度较低时 ，则偏向成为固体 。
实验显示 ，当温度低于5℃时，空气中的氨气和硝酸气体就很容易越过平衡 ，快速凝结生成直径数个纳米的固体小颗粒 。并且 ，在不同温度区间 ，它们的行为也有所不同 ：
在零下15°C到（零上）5℃之间 ，这些硝酸铵小粒子 ，不会独自积累形成颗粒物，而是会加入到其他小团簇上，助其迅速生长 。在零下10℃ ，这些小团簇的生长速度比5℃时要快200倍。
而在低于零下15℃时，硝酸铵的生成更加有利 ，它们会独挑大梁 ，直接形成以硝酸铵粒子为核的小团簇 。这一过程可能发生在热带对流云层顶部的潮湿空气中 。
城市上空突变的环境
可以看出 ，硝酸铵粒子的形成，需要较低的气温条件 。但有时候 ，城市整体气象条件并不利于粒子的生成，霾还是会不期而至 。
这又是怎么回事呢？还是一个平衡的问题 。
城市中高低不一的建筑 、纵横交错的街道、以及川流不息的机动车 ，形成了不均匀的污染物排放 。而城市上空的气温 ，也因为复杂的城市构造和人为活动 ，出现极大的不均匀和不确定性 ，经常是几米的范围内就可能出现几度的温度变化。
这都为硝酸铵的生成创造了条件。研究显示，氨和硝酸生成硝酸铵的快速反应几分钟便可完成 ，城市内不同地点的骤然降温，短短几分钟内就可产生大量新颗粒物 。
这样 ，在冬季整体气温偏低的情况下，雾霾频繁造访就毫不奇怪了 。
城市中不均匀的污染物和不均匀温度 ，形成大规模涡流 |ref2
绿色出行最利蓝天白云
我们不可能改变城市结构，也无法控制城市气温 。但是在污染物排放上 ，还是有一定的努力空间 。
氨气的主要污染源来自农业 ，包括种植业的氮肥 、畜牧业的牲畜排便等；而硝酸则来自氮氧化物的光化学反应，其主要污染源就是汽车尾气 。
二者相比 ，最好控制的是硝酸，这也印证了为什么车辆限行后，空气明显好转了 。因为氮氧化物少了，硝酸少了，硝酸铵生成的可能性也就降低了。
硝酸铵对雾霾的形成具有极强的加速效应 ，而PM2.5对人体健康具有很大的危害。为了更好的呼吸 ，我们日常生活中就应有意识地减少含氮化合物的排放，比如 ，尽量绿色出行，以公交代替私家车 ，以自行车和步行代替机动车等。
相信在大家共同努力下，蓝天白云会离我们更近。
参考文献
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