雾霾，顾名思义是雾和霾。

雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统。多出现于秋冬季节，是近地面层空气中水汽凝结（或凝华）的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶化。如果目标物的水平能见度降低到1 000米以内，就将悬浮在近地面空气中的水汽凝结（或凝华）物的天气现象称为雾。形成雾时的大气湿度应该是饱和的，由于液态水或冰晶组成的雾散射的光与波长关系不大，因而雾看起来呈乳白色、青白色或灰色。

霾，也称灰霾，是空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成的烟雾，它能使大气混浊，如果水平能见度小于10 000米时，就将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍称为霾或灰霾。

雾霾天气是一种大气污染状态，二氧化硫、氮氧化物以及可入肺颗粒物（PM2.5）是雾霾主要组成物，前两者为气态污染物，可入肺颗粒物是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。它们与雾气结合在一起，让天空瞬间变得灰蒙蒙的。

大气颗粒物按其颗粒大小可以分为以下几类：（1）总悬浮颗粒物（TSP），粒径多在100μm以下，以10μm以下最多；（2）飘尘，粒径大多小于10μm，可在大气中长期飘浮；（3）降尘，粒径一般大于10μm，在大气中能因自身的重力作用而很快沉降下来；（4）可吸入粒子（PM10），空气动力学直径（Dp）≤10μm，易于通过呼吸过程而进入呼吸道；（5）可入肺粒子（PM2.5），空气动力学直径（Dp）≤2.5μm，可通过支气管和肺泡进入血液，0.1μm左右颗粒物可以沉积在肺部，甚至可穿过肺泡进入血液中，对人体危害极大。PM2.5是其他大气污染物的主要载体，携带有大量的重金属和有机污染物，所吸附的多环芳烃是肺癌主要致癌因子。

大气颗粒物的消除与颗粒物的粒度、化学性质密切相关。通常有两种消除方式：干沉降和湿沉降。干沉降是指颗粒物在重力作用下沉降，或与其他物体碰撞后发生的沉降，颗粒物粒径越大，重力沉降速率越大（如表5-1）。湿沉降是指通过降雨、降雪等使颗粒物从大气中去除的过程。湿沉降包括雨除和冲刷两种机制。粒径小于1μm的颗粒物，主要作为云的凝结核成雨降落，以雨除的机制去除；云下粒径4μm以上的颗粒物主要通过雨滴的弹性碰撞或扩散、吸附，以冲刷的机制得以去除。大气颗粒物主要以湿沉降方式去除（占80%—90%），但湿沉降对半径为2μm左右的颗粒物无明显去除作用，这是PM2.5形成空气污染的主要原因。所以现在即使实施大气污染物超低排放，PM2.5也会不可避免地在大气中累积，成为大气主要污染物，一旦气象条件满足，则形成雾霾现象。据《2017年生态环境公报》统计，2017年我国74个新标准第一阶段监测实施城市中有58个城市的大气主要污染物为PM2.5。

表5-1　不同粒径颗粒物的沉降速率

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数据来源：戴树桂：《环境化学（第2版）》，北京：高等教育出版社，2006年版。

二次颗粒物、燃煤和汽车尾气是PM2.5的主要来源，据统计其对PM2.5贡献率分别为（25±1）%、（17±2）%和（10±2）%。二次颗粒物是大气中某些污染组分（二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等），或这些组分与大气成分之间发生反应而产生的颗粒物。

冬季雾霾高发，主要原因是取暖需求导致燃煤量高于夏季，烟尘排放量大。更重要的是天气因素，逆温层的出现会对污染物的扩散造成很大的影响。平静而晴朗的冬季夜晚更容易发生雾霾。

逆温层是雾霾的帮凶。逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空，使城市上空出现了高空比低空气温更高的逆温现象。污染物在正常气候条件下，从气温高的低空向气温低的高空扩散，逐渐循环排放到大气中。但是逆温现象下，低空的气温反而更低，导致污染物停留不能及时排放出去。逆温层阻碍了空气的垂直对流运动，抑制了烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，几十米甚至几百米厚的逆温层像一层厚厚的被子罩在城市的上空，近地面处的污染物“无路可走”，只好“原地不动”，越积越厚，烟尘遮天蔽日，空气污染势必加重。

冬季更加容易发生雾霾便与逆温层有关。在冬季夜间，地面向外发出大量辐射，迅速降温，而由于白天接收到的太阳辐射又相对较少，这样就造成了近地面空气温度低，而高层空气温度高，因此近地面的冷空气不会向高空运动，高层的暖空气也不能降落到地面，于是各自保持着稳定的状态，在垂直方向上也就没有了空气交换，这样更容易形成雾霾。

居民生活和工业生产燃煤排放出来的二氧化硫（SO2），经光直接氧化或自由基氧化形成三氧化硫（SO3），SO3溶于水生成硫酸（H2SO4），硫酸再与大气中的氨（NH3）化合而生成硫酸铵［（NH4）2SO4］二次颗粒物。硫酸也可以与大气中其他金属离子化合生成各种硫酸盐颗粒物，硫酸盐颗粒物具有较强的光吸收和光散射能力，从而降低大气的能见度。

燃煤排放的二氧化硫、颗粒物以及由二氧化硫氧化所形成的硫酸盐颗粒物所形成的气溶胶，在逆温气象条件下可造成硫酸烟雾污染。在硫酸烟雾形成过程中，SO2转化为SO3的氧化反应主要靠雾滴中锰、铁、氨的催化作用而加速完成。硫酸烟雾多发生在冬季气温较低、湿度较高和日光较弱的气象条件下。

硫酸烟雾对呼吸道有刺激作用，严重时可导致死亡。在1952年的伦敦烟雾事件中，在大雾持续的5天时间里，丧生者达4 000多人，在大雾过去之后的两个月内有8 000多人相继死亡。