入冬以来，我国的雾霾天气日趋严重，多日持续爆表。要防治雾霾，除了限行减排，我们还应该揪出导致雾霾的真正原因。日前，上海交通大学彭仲仁教授团队借助无人机搭载便携式检测设备，进行长期的大气污染跟踪监测实验，解开了这些疑惑。
雾霾浓度随高度增加而下降?
实验数据显示，在距离地面一千米以下的高度，PM2.5的浓度总体会随高度增加而下降，这是因为污染物在上升的过程中不断扩散。
彭仲仁团队选取紧邻中环的上中路上中大厦做了一项实验，通过两个上午，连续测量不同高度的9个楼层的楼外PM2.5，以及楼顶气象、地面和高架交通量，发现出现两个PM2.5浓度高值：地面和与高架隔音障平行高度的8楼，均接近于交通排放源。
而随着高度上升，尤其在8楼(隔音障+高架路)以上，污染物的浓度变化则呈现指数衰减特征。
所以，马路上来往车辆排出的尾气是雾霾“帮凶”?!
根据监测数据，“道路两侧一般300米至500米之内是受汽车尾气污染最严重的区域，PM2.5的浓度较高，而且离道路越近浓度越高。离马路110米范围内一氧化碳浓度最高。
2015年11月28日，上海上空，黄浦江蜿蜒在浦江两岸，当日上海空气质量中轻度污染
那么，是否离主干路越远，PM2.5的浓度也会随之大幅下降呢?对此，彭仲仁通过在上海与美国盖恩斯维尔市两地的PM2.5测量实验发现，在盖恩斯维尔市，PM2.5浓度远离道路30米即可衰减50%。而在上海，背景水平对路边PM2.5浓度的贡献超过2/3，不存在明显的距离衰减格局。
所以，城市道路两侧500米范围是交通污染严重的区域，但也并不能说离马路越远，污染物浓度会越低，因为影响PM2.5浓度的因素还包括风速、风向、大环境中PM2.5的浓度等。
“逆温层”才是雾霾元凶!!
在一次实验中，彭仲仁团队发现从300多米一直到500米，PM2.5的浓度反而越来越高，再继续往上污染浓度又急剧下降。查看温度才发现，这个高度的气温也是随着地面升高而升高的，而不是每上升100米下降0.6℃。因此判断300米到500米区间恰好有一个逆温层，导致污染物难以扩散。
什么是逆温层?彭仲仁称，在低层大气中，气温通常随高度的增加而降低，不过在某些情况下，气温会随高度的增加而升高，出现逆温现象，在大气中形成逆温层。逆温层的出现主要是空气下沉，绝热增温所引起。逆温层通常出现于对流层低层，厚度较薄，大约几百至1000米。
逆温层示意图
彭仲仁解释，逆温层的存在确实妨碍了空气污染物的垂直扩散，它就像一个大盖子，盖住了下面的污染物，增加了逆温层下近地面PM2.5的浓度，为雾霾的形成提供了条件。
“有逆温层的情况下，就可以看到近地面污染比较严重，但到了逆温层以上的高空就很干净。这是我们比较重要的发现。”彭仲仁说。
他表示，“今后，环保部门在发现较强的逆温层或其他不利天气条件，可能导致加剧雾霾时，就可以提前发出红色、橙色预警，减少地面的污染源，以降低污染程度。”
无人机用于空气质量监测，成本低且数据准确!
据悉，国内当前对大气污染的检测主要集中在地面，属定点探测，一方面无法了解高空雾霾分布，另一方面难以获知外地雾霾输送情况。为克服这一局限，我国也使用过载人飞机、探空气球、卫星遥感等非常规观测手段，然而成本高、可控性弱，未能广泛使用。
彭仲仁表示，将无人机用于空气质量监测，在国内高校尚属首创。“成本较低且空中监测将使雾霾预报更准确。”
据悉，该团队目前正与上海市环保局、上海市环境监测中心开展合作，依托无人驾驶飞机，构建环境监测和数据收集平台，探究上海市环境污染的规律、分析污染的成因、寻找减少污染的方法和措施。今后无人机获得的监测数据将有望用作环保部门预测空气质量的参考指标之一。
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