五一假期将至，人们想外出旅游时，更多的是想观赏外面美丽的风光，换换心情。但遇到灰霾时，再好的风景也变得灰蒙蒙，失去了原有色调和雅致，那时好像心里也蒙上了阴影。就以上海陆家嘴为例，笔者用最普通的手机拍摄普通灰霾天和优良天气下的陆家嘴，简单比对一下大家都会有截然不同的感受。风景就在那儿，赶上雾霾天，一切还是索然无味。
真实的情况是：我们在城市生活的每一天，不管是待在家里，还是出门在外，都因为或轻或重的灰霾细粒子污染，每个人的眼前仿佛有一道灰窗，看不清或远或近的建筑、风景，本该鲜艳、秀美的景象，失去了物体原有的色度，被灰霾抹灰或彻底淹没。
灰霾是怎么干扰我们视觉的？这就要引出一个名词：能见度。能见度(Visibility)又称可见度，指观察者正常视力下可以清楚看见物体的最大距离，即“可视距离”。气象学中，能见度被定义为大气透明度，同一空气下能见度在白天和夜晚是一样的。
能见度VR
消光系数bext是可以叠加做代数计算的，它的高低通常由空气中的悬浮物(如颗粒物、细微水珠等)的多少来决定。按照消光的原理，可分为光吸收和光散射。按空气中消光的物质分，包括空气中的气体和不同粒径尺度的颗粒物。这样就简单归结为4个部分：
公式中，bag、bap气体、颗粒物的光吸收系数；bsg、bsp气体、颗粒物的光散射系数。
考虑消光原理，可简化为气体消光、粗粒子消光和细粒子消光作用。
1．气体消光
理论上，极纯净的自然天空中，海平面的大气环境，只存在空气分子的光散射下，服从瑞利散射原理，能见度极限可达150km。除气体散射外，气体中NO2是唯一可吸收可见光谱的气体，并对可见光谱有很强的吸收选择性，由于大量吸收蓝光，因而含NO2的气体常显现为红色、棕色或者黄色，对蓝天有“上色”作用。尽管如此，大气中如果仅有气体的消光作用下，能见度也在约100km。这样的视觉效果下，我们在夜晚可以轻松看到3000颗星星。想象一下古人每个夜晚仰望星河，可以做星象历法，也可以在纯净的天空下，抒发“星汉灿烂，若出其里”诗情画意。
但是我们现在生活的都市，能见度远不及此，可看到的星星数量不过几十个，这是由于空气中微小的颗粒物群的消光性取决定作用。即使空气中颗粒物浓度很低，这些颗粒也会发生空气中的水蒸气附着的云核效应，使能见度轻易降为50km以下。
2．粗粒子消光
对于尺度较大的颗粒物，如空气悬浮颗粒物，消光原理符合几何光散射，其消光性取决于这些粗颗粒的浓度，如空气中出现沙尘暴时，如出现沙尘浓度可达数几十mg/m3，沙尘覆盖范围的能见度将不足200m。好在这类尘粒由于尺寸大，不能在空中长久停留，风过后就落地平静了。另一种是浓雾天气，空气在高湿天气下，微小颗粒的硝酸盐AN、硫酸盐AS成分会迅速吸湿长大，密布在空气中，可能引起能见距离小于几十m。也是由于浓度尺寸较大，空气中悬浮时间短，一般几个小时后恢复。
3．细粒子PM2.5消光
我们说起的灰霾干扰视觉现象，实际根源是空气中粒径很小的颗粒群（几十至几百μm）。这些细粒子对消光的作用机理非常复杂，需要用到Mie消光理论。所谓的灰霾天，实际是空气中长时间悬浮的粒径较小的细颗粒，可简单理解为PM2.5（粒径小于2.5μm）粒子群，因为与可见光波长（0.38~0.76μm）的尺度接近，而对光的散射作用最强。
如要解析灰霾的消光系数，除了入射光本身的波长因素，更主要的是掌握灰霾粒子群的数量浓度分布（不同尺寸粒子的计数浓度），以及粒子群的化学成分，通过不可复杂的贝塞尔函数进行二者的耦合计算。具体在颗粒粒径分布上，空气中细颗粒群的形成复杂，形成灰霾一般归结为燃烧源排放及其物理化学反应的二次生成物。在粒子浓度分布上，表现为单峰态、多峰态的对数正态分布曲线，像骆驼的脊背。所谓燃烧源，主要大类工业电厂/钢铁、化工厂的烟囱排放、机动车尾气排放、农业秸秆等生物质燃烧、餐饮油烟等。不同燃烧源形成及其衍生的细粒子的化学成分非常复杂，按照消光作用常分为：碳黑BC、有机碳OC、硝酸盐、硫酸盐、土壤无机盐等。其中碳黑类吸光作用最强，主要表现是在不完全燃烧引起的黑烟颗粒，如柴油车等。城市小轿车在冬天可看到尾气白烟，主要是无害的水汽凝结。有文献发现，相同质量浓度的柴油车尾气是普通小汽车尾气粒子消光能力的87倍，对国一或更早标准的柴油车由于排放量大，实际消光能力可达普通轿车尾气的几百倍，可见城市道路需要着重管控不良低标准的柴油车。
PM2.5-能见度关联
灰霾对能见度的影响，笔者对灰霾的成分、颗粒模态做简化假定，使用模型计算给出能见度距离与PM2.5 的简化关系。由结果可见，PM2.5从1到100μg/m3，能见度下降近6倍，PM2.5到1500μg/m3的严重爆表情况下，能见度不足500m。从这个角度，能见度是大气颗粒物污染的晴雨表。
结语
大气灰霾是一种空气中的PM2.5细颗粒弥漫现象，是一类典型的空气污染。PM2.5被世界卫生组织WHO定义为I类致癌物，长期的PM2.5颗粒物吸入对身体健康有巨大危害风险。大气灰霾同时引起空气能见度不同程度的下降，这实际是给人们提供了一个可感知的信号，这比我们解决看不到的病毒防疫要好很多。从降低PM2.5污染角度，一方面是环保部门组织企业有力管控污染排放；另一方面需要人群个体有力的对建筑场所、交通工具等进行有效的过滤、净化措施防控。
个人体会，随着这次新冠疫情在全球蔓延，我们应该学会反思：(1) 有重视空气的健康意识。不能因为呼吸空气不费力，就忽略空气问题，相反当我们都带上口罩的一刻，就应该想到空气如果存在风险，比水污染、食品污染可怕的多，因为呼吸过程是我们每个人都以空气为媒介“吐故纳新”，空气有问题每个人都无法逃避；（2）有对建筑、交通工具等具有空气保障意识。保护和优化良好的室内环境，需求营造一个可“自由呼吸”室内小环境。当发现空气有问题，应及时寻求解决办法，实际就是防范长期、慢性疾病高风险；（3）懂得尊重自然，善待“公共环境空间”，自觉保护自然环境，只有群体性对“大环境”的长期保护，才可还原生态环境的“本色”，并可以尽揽享受身边的景色资源。
参考文献
1. 白志鹏,董海燕,蔡斌彬，等.灰霾与能见度研究进展. 过程工程学报, 2006.12
2. 朱春，张旭. 机动车排放细微/超细颗粒物消光特性Mie理论研究. 环境科学研究, 2011.6