沙尘暴天气虽然说是一种灾害性的天气现象,在很大程度上受自然的气候变化和地理环境特点决定,然而,人类不合理的生产活动对土地的破坏和对生态系统的干扰,对沙尘暴天气的发生、发展和传输有着明显的影响。保护自然生态环境是减缓沙尘暴天气发生非常关键的步骤,也是关系到我国社会经济可持续发展和改善人民生活的关键。
§§§第一节沙尘暴侵蚀蓝天
《西游记》第二十一回“护法设庄留大圣,须弥灵吉定风魔”:大圣来到黄风岭,遇到黄风怪,厮杀开来,三十回合,不分胜败。于是大圣把毫毛揪下一把,用口嚼得粉碎,往上一喷,叫声“变 !”变有百十个小行者,都是一样打扮,各执一根铁棒,把那怪物围在空中。那怪物害怕,也使一般本事:急回头,望着巽地上,把口张了三张,嘑的一口气,吹将出去,“忽然间,一阵黄风,从空刮起。好风 !真个利害:冷冷飕飕天地变,无影无形黄沙旋。……把孙大圣用毫毛变的小行者刮得在那半空中,却似纺车儿一般乱转……慌得行者将毫毛一抖,收上身来,独自举着铁棒,上前来打,又被那怪劈脸喷了一口黄风,把两只火眼金睛,刮得紧紧闭合,莫能睁开;因此难使铁棒,遂败下阵来。”其实这呼风的本事大圣也有。《西游记》第二十八回“花果山群妖聚义,黑松林三藏逢魔”:大圣“见那些人布上他的山来,心中大怒。手里捻诀,口内念念有词,往那巽地上吸了一口气,嘑的吹将去,便是一阵狂风。好风 !但见:扬尘播土,倒树摧林。海浪如山耸,浑波万迭侵。乾坤昏荡荡,日月暗沉沉。一阵摇松如虎啸,忽然入竹似龙吟。万窍怒号天噫气,飞沙走石乱伤人。大圣作起这大风,将那碎石,乘风乱飞乱舞,可怜把那些千余人马,一个个:石打乌头粉碎,沙飞海马俱伤。”可见关键时刻,这“黄风”还真成了“杀手锏”!
也许您会认为:这“黄风”只是吴承恩在《西游记》中虚构的景象而已。无独有偶。对这黄风,在钱雁秋的《神探狄仁杰Ⅲ》“龙武卫魂断大荒漠(2)”这一章,更有详细描述:“沙漠之中狂风撕扯着大地,搅得天昏地暗。黄沙弥漫充塞四周,让人喘不过气来,仿佛到了地的尽头。只见黄沙在空中狂卷乱舞……迎面一道高达数十丈的沙墙排山倒海般径奔大军扑来。……随着一声惊天动地的巨响,沙墙以摧枯拉朽之势挟卷着前军,刹那间,队伍中传出一阵惨叫,数十名军卒连人带马被沙墙撞得腾空飞了出去,人和马在空中连连翻滚,重重地摔在数百米开外。曾泰道:‘这里的人有句俚谚:旋风行,无路寻……’,意思就是,只要大漠中‘刮起旋风,沙丘就会随时移动,将原有的路径全部覆盖,行路的商旅便无路可寻。”
有人会问:这不就是沙尘暴吗?是的!无论是《西游记》中所说的“黄风”,还是《神探狄仁杰Ⅲ》中的“旋风”,实际上都可以归结为沙尘暴——一种因为强风将地面大量尘沙吹起,使空气浑浊,水平能见度小于 1千米的天气现象。沙尘暴是沙暴和尘暴两者兼有的总称。对沙尘暴强度的等级划分,一般采用风速和能见度两个指标。从2003年3月1日开始,中国气象局实施新的沙尘暴标准,将沙尘天气划分为浮尘、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴四类。其中,尘土、细沙均匀地浮游在空中,使水平能见度小于 10千米的天气现象称为浮尘;风将地面尘沙吹起,使空气相当混浊,水平能见度在 1~ 10千米之间的天气现象称为扬沙;强风将地面大量尘沙吹起,使空气很混浊,水平能见度小于 1千米的天气现象称为沙尘暴;大风将地面尘沙吹起,使空气非常混浊,水平能见度小于 500米的天气现象称为强沙尘暴。也许你会不以为然,这小说中所描述的沙尘暴情景未免太夸张了吧?其实不然,请看几则新闻报道:
“1993年 5月 5日的特大沙尘暴使甘肃、宁夏和内蒙古部分地区遭受巨大损失,死亡 85人,伤残 264人,失踪 31人,直接经济损失 7.25亿元。一位西北气象工作者如实记录了那天的情景:‘今天风和日丽。下午 2时许,骤然狂风大作,飓风卷起沙石尘土,形成一堵约 400米高的沙尘暴壁,自西向东扑来。瞬间最大风速 34米 /秒,风力达 12级。20分钟内天地一片漆黑,能见度降为零。’沙尘暴壁由下往上分成三层,第一层是黄色的沙尘,可以清晰地看到沙尘中飞舞的纸片和塑料袋;第二层是橘红色的沙尘,狂沙翻飞得剧烈了许多,密度也大了不少;第三层是黑褐色,每层有球状尘团剧烈翻滚,发出沉闷的轰鸣。”
“2006年4月9日晚7时许,从乌鲁木齐发往北京的 T70次列车运行至小草湖至红层之间时,遭遇特大沙尘暴袭击,沙尘暴卷起的沙石将车体运行方向左侧窗户玻璃全部损坏,在晚点 32个小时后,该次列车于 12日晚 9时 41分安全到达兰州站。”
“由乌鲁木齐铁路局提供的消息:2006年2月28日2时05分,乌鲁木齐开往阿克苏的 5807次旅客列车行至南疆线珍珠泉 -红山渠间 42.3千米处,因大风造成机车后 9~ 19节车厢脱轨。3名旅客死亡,2名旅客重伤,32名旅客轻伤。南疆线被迫中断行车。”
“2012年 6月 23日,内蒙古自治区阿拉善盟部分地区遭强沙尘暴袭击。天空突然昏暗,狂沙蔽日,车前道路完全看不清。所乘车辆被大风吹得剧烈摇晃,一些小树苗也被狂风折断,沙子吹在身上十分疼痛。路边一户人家说,这是阿右旗今年遇到最强的一次沙尘暴。只见屋中桌椅落了一层厚厚的沙子,张口说话间也弄了一嘴沙。”
至此,千万别以为这沙尘暴只是在我国肆虐,它在全球范围内都具有一定的普遍性:
20世纪 30年代美国大平原上的“黑风暴”,所造成的损失几十年后还无法估算出来,几百万公顷的农田被废弃,到 1940年,大平原上的几个州共有 250万人口外迁。
南澳平均每年有 8.5天的沙尘天气,空气中的浮尘量足以引发哮喘病,据估计,南澳 20%的哮喘病问题与空气中的浮尘有关。1993年,南澳东部平原的一次大规模沙尘暴,降尘覆盖了澳大利亚东部和新西兰,绵延 1800多千米。细小的土壤颗粒被卷入大气,导致尘土随着气流围绕地球环绕了三圈。1994年,沙尘暴席卷西澳、南澳和新南威尔士西部。据估算,这几个州的农业主产区损失了1000~ 1500万吨表土,这些表土被大风席卷,以沙尘暴形式殃及澳洲大陆的大部分地区。2009年,沙尘暴袭击悉尼,强风时速达上百千米,全城笼罩在一片橘红色的尘雾中。由于能见度非常低,飞机和渡轮暂时停飞或停驶。
非洲也是沙尘暴的重灾区。强风导致的沙尘被非洲苏丹当地人称为“哈布风暴”。2009年 3月 10日,沙特阿拉伯首都利雅得遭遇 20年来最强沙尘暴。
其实,在太阳系的几大行星中,与地球环境最为接近,一度被称为“天空中的小地球”的火星上的沙尘暴也十分频繁。火星轨道卫星拍摄的图片就可以充分说明这一点。由 MRO拍摄到的 2008年 10月在火星 Icaria地区(39.5°S,103.2°W)发生的一次沙尘暴。这场沙尘暴从西向北,作用范围达 30千米 ×60千米。
事实上,沙尘暴来临时,干燥的地表上裸露的沙尘粒子,在强风作用下,被裹挟着离开地表,形成一堵巨大的沙墙向前滚滚推进。所到之处,大气水平能见度迅速降低,遮天蔽日。当遇到障碍物或风力减弱时,大量的沙尘粒子落到地面,掩埋农田、村庄、工厂、铁路、公路和水源等。大风经过干旱地区,将疏松土壤的表土刮去一层,使上层有机质流失,土壤变得贫瘠,扩大土地沙化区域。强风有时拔树毁屋,刮翻火车,破坏农业设施,甚至造成人畜伤亡。沙尘暴扬起的细小尘粒随大气环流被输送到远离源地的其他地区,造成空气污染,水源污染,甚至被带入对流层,并长期悬浮于空中,影响太阳长波辐射,尤其是地气系统的辐射收支和能量平衡。由于沙尘暴来临时,能见度很低,严重影响城市交通和高速公路的正常运行等,给人类的生活和生态环境带来巨大的经济损失。
沙尘暴发生后,在源地和影响区,大气中的可吸入颗粒物增加,大气污染加剧。沙尘暴中的尘埃颗粒会危害人体健康,特别是小粒径细颗粒物对人体的危害更大。粒径在 2.5微米以下的颗粒,可以穿过肺部入口的过滤机制,将病毒直接带入肺部组织,或在肺部内表面形成一层膜,影响肺的正常工作。沙尘暴通过污染所经之处的大气环境,从而对人体健康造成危害。
沙尘暴对人体健康的影响在很大程度上与其携带的细颗粒物有密切关系。据测定,艾比湖南部绿洲空气中的粉尘颗粒,直径在 5微米以下的占 65.12%,在 10微米以下的占79.07%,其中直径在 5微米以下的粉尘可通过呼吸直接进入人体肺部和肺泡组织,造成尘肺和肺气肿。另外,空气粉尘中钠盐含量很高,人体过量吸收钠盐则是高血压、心血管病多发的重要因素。
尽管关于沙尘暴颗粒物与健康的研究报告还不多,然而国内外有关空气中的颗粒物(其中一般也含有沙尘颗粒物)污染对居民健康影响的报道却有很多。研究发现,空气中颗粒物污染可引起急性或慢性支气管炎、哮喘、肺炎甚至肺癌等呼吸道和心血管疾病,尤其对易感人群(老人和儿童)危害更大。最近的流行病学研究表明,居民日患病率和日死亡率与室外空气中颗粒物污染有关。对 1987~ 1994年间美国 20个大城市的人口日死亡率与室外大气细颗粒物污染的关系的研究结果表明,死亡率的增加与大气颗粒物(大气颗粒物)污染有关,而与二氧化硫,二氧化氮,臭氧,一氧化碳等关系不明显。大气颗粒物每增加 10微克/立方米,总死亡率可增加 0.51%,心血管和呼吸系统疾病死亡率增加 0.68%,所以大气细颗粒物污染的监控防治应当加强。相关研究指出,美国当前大气颗粒物污染水平不仅与短期的而且与长期的心血管、呼吸系统疾病和死亡率有关,心血管病死亡率高的国家(如美国)应重视空气颗粒物污染。研究还指出,大气颗粒物在急性污染的情况下可明显增加死亡率(如 1952年发生的伦敦烟雾事件),在正常情况下,即使颗粒物在大气质量标准之下也与死亡率有关。大气颗粒物浓度在 100微克/立方米 24小时急性暴露时,一般人群的相对危险度(RRs)1.05~1.10,而在老年人、病人等敏感人群 RRs将更高。研究指出,大气颗粒物的健康效应还与其化学成分有关,强调细颗粒物,特别是超细颗粒物成分、酸性的健康效应还与其化学成分有关。有人认为大气颗粒物污染与哮喘的发生有关,其他污染物如何与颗粒物联合作用尚待研究。另有研究指出,基于流行病学研究,推测对于细颗粒物诱发肺炎的全身性反应,包括细胞因子的释放和心律功能的变化,可能是肺心病与颗粒物污染关联病理机制之一。
老年人、儿童、患有肺心病、流感、哮喘的病人对于短期急性颗粒物污染暴露很敏感,可引起死亡率、发病率或疾病加重率增加。其他方面的敏感人群可能会引起轻微健康效应,例如呼吸综合症、肺功能降低及其他生理改变的可能性增加。慢性暴露研究指出,长期反复暴露细颗粒物产生的积累效应具有相当广泛的敏感性,导致高污染环境中的居民平均寿命减少。荷兰学者研究指出,具有慢性呼吸综合征的儿童比正常儿童对大气颗粒物的健康效应更为敏感,医学治疗也不能降低这种敏感性。英国学者研究指出,空气中超细颗粒物污染可引起肺泡发炎,介质释放,对敏感的个体还可引起肺疾患剧增,血凝增加,使心血管疾病增多。最近的流行病学研究发现,日发病率和日死亡率与室外空气颗粒物污染有关。另有学者提出颗粒污染物的生物活性金属成分与它的许多急性和迟发性损害作用有关。整体动物研究表明,大鼠只吸入钒(V)不能引起心搏和体温的改变,只吸入镍(Ni)可引起心搏缓慢,而钒和镍同时吸入可引起比单独吸入镍更大的心搏和体温的改变。科学家认为,颗粒物所含的不同金属物质之间可能存在着协同关系。
沙尘暴可将其细颗粒物长途传输数千千米而进入人口密集的城镇和大都市,污染环境,同时在颗粒物形成和传输途中,尘埃中含有许多有毒矿物质,发生了大量的化学和生物学污染,对大气环境和人体健康产生极大危害,对人体的耳、鼻、喉、眼、皮肤、呼吸道、心血管系统等都有很大的危害,皮肤、眼、鼻和肺是最先接触尘沙的部位,受害最为严重,主要是刺激症状和过敏反应,而肺部表现则更为严重和广泛。
沙尘暴是一种危害极大的灾害性天气。当其形成之后,会以排山倒海之势向前移动,携带沙粒的强劲气流所经之处,通过沙埋、风蚀沙割、狂风袭击、降温霜冻和污染大气环境等作用方式,使大片农田或受沙埋或遭风蚀刮走沃土,或者农作物受霜冻之害,致使有的农作物绝收,有的大幅度减产。此外,它还能加剧土地沙漠化,对生态环境造成巨大破坏,对交通和供电线路产生重要影响,给人民生命财产造成严重损失;其高浓度的沙尘也会对大气环境造成严重污染。