【辟谣】扬起流言灰尘的“建筑物扬灰层”

科学 | admin发表于2018年03月30日 | 4053个浏览

流言：高层建筑的9～11楼是“扬灰层”，脏空气到这个高度就会停留。这里的污染物密度最高。买了这几层的房子，就只能一辈子吃灰了。

根据网络调查，这条谣言源于2003年一篇名为《售楼小姐真情自白》的网文。这份“自白”让“扬灰层”这个词语成了压在购房者心上的又一块重石。“扬灰层”究竟可不可信？到底哪些楼层才是“扬灰层”呢？首先我们来看看关于大气中灰尘的知识。

灰尘的颗粒有大有小

我们平时所说的“灰尘”属于大气污染中的颗粒物污染。按照这些颗粒物的类型、大小，我们把它们分为粉尘（dust）、烟（fume）、黑烟（smoke）、飞灰（fly ash）、雾（fog）、炭黑（carbon black），等等。有些颗粒物比较大，直径（这里及后文中的“直径”均指空气动力学直径）可达几十、上百微米，粘在衣服上、打在脸上都很明显。有些颗粒物很小，只有几微米，肉眼看不到。

小颗粒物往往对健康更有害。因为直径小于10微米的颗粒物会被人吸入体内，而且颗粒越小，被吸入后进入呼吸道的部位越深。直径10微米的颗粒物通常沉积在上呼吸道；直径5微米的可进入呼吸道深部；直径2.5微米以下的，可深入到细支气管和肺泡。

灰尘会悬浮在大气中

灰尘颗粒也是有重量的。如果没有其他外力影响、只受重力和空气阻力作用的话，它们终究会落到地上。但是由于空气中时时刻刻存在着气流（也就是风），灰尘在下落中总会不断受到气流影响。一些小颗粒的粉尘，极有可能在重力和风力的不断作用下，长期漂浮在空中。即使一部分灰尘顺利降落，也会有另一部分灰尘重新启程，不断重复着“扬尘－沉降”的循环。

气流可以引起地面扬尘、让灰尘停留在空中，另一方面，它又可以把灰尘送走，起到稀释作用。因此气流对灰尘浓度的影响是复杂的，与风速、风向、地形等有密切关系。

在高楼林立的城市里，风速、风向、气温等很多气象条件都受到建筑的影响，同时城市中的车流、人流也进一步扰动着气流。因此，城市中的气流特点与地势平坦地区的气流特点差别很大。不同的建筑街道布局会产生不同的气流模式。因此，灰尘在大气中的运动和浓度分布呈现出复杂、瞬息万变的特点，很难把握其规律。

影响灰尘浓度的因素很多、很复杂

除了气流以外，灰尘在大气中的浓度还受到其他一些因素的影响。

首先是颗粒物的性质（组成，粒径，比重，电荷，pH值等）。直径大的颗粒物易于沉降，直径小的更容易受到外界扰动而悬浮在空气中。

其次，气温的变化。热空气可以把灰尘向上提起。同时，气温升高也可以加速颗粒物的扩散，降低污染。气温的影响同样是复杂的。

接下来，空气湿度状况。大气中的小颗粒物容易吸附水汽，凝结形成雾，悬浮在空中。这种情况不利于颗粒物的扩散，其浓度会增大。但是当空气湿度继续增大时，颗粒重量增加了，沉降加快，就可能形成降雨，冲刷大气中的颗粒物，使其浓度迅速降低。

上述因素都会对空气中的颗粒物浓度产生影响。需要说明的是，气象因素对颗粒物分布的影响是在大范围内起作用，其作用的空间区域远高于楼房的高度，也远大于若干个小区的面积。具体到某一栋楼、某几层的高度，必须考虑具体建筑布局、地形等因素的影响。

小颗粒物最大浓度区的高度不能确定所谓“扬灰层”，一般的理解就是在这个层高周围，大气中的灰尘浓度最高，超过上下方的其他楼层。这个现象是否存在呢？

有学者对此做过模拟，建立了相关的数学模型，经过公式推算发现：随着高度的增加，空气中的灰尘浓度有先增加后减小的趋势。也就是说，某一直径大小的颗粒物可能会在某个高度上浓度最大。初听之下，这和“扬灰层”的说法很接近。

不过还不能就此定论。首先，这个模型在建立时忽略了灰尘的重力，因而并不适用于重力作用明显、直径较大的颗粒物。其次，即使对于小颗粒物，想要根据这个模型来推算其浓度最大值具体出现在什么高度，也几乎是不可能的任务。

正如前文所述，城市中由于建筑物的影响，空气的无规则“湍流”加剧，气流变化很复杂。在建筑物附近，灰尘分布与建筑物密度、高度、几何形状、门窗朝向、街道宽度和走向、绿化面积、空气中污染物浓度等许多人为因素关系很大。这就必然导致每个地区、每个小区，甚至每栋楼的情况都不同。再加上不同直径的灰尘颗粒浓度最大值出现的高度不同。因此，并没有一个放之四海皆准的“扬灰层”推算公式。

实践检验：相比其他层，差别并不大

理论推导的结果是就算“扬灰层”存在，其影响因素也过于复杂，难以确定其高度。那么实际测量的结果又如何呢？

有媒体曾报道上海一小区的业主们在自家住宅楼内进行了一次为期3天的小实验，在3楼、10楼和23楼的主卧飘窗位置观察积灰情况。结果显示，3个楼层积灰程度并没有明显差别。当然，这个实验非常粗浅，不过这种实验精神是值得鼓励的。

科学家也做过类似的实验。石家庄某高层建筑附近的颗粒物监测结果显示，空气中直径在0.5微米以下的小颗粒物在距地面24米处（相当于8层上下）呈最大值；直径在2.5微米以下的颗粒物在距地面7米处（相当于3层上下）呈最大值；而直径在10微米以下的颗粒物则随高度增加而减少。总体来说，近地面处灰尘的浓度较高。随高度增加，灰尘总量（总悬浮颗粒物）减少了，而其中微小颗粒物所占比例则越来越大。

这一观测结果验证了理论推论：不同直径的颗粒物，其最大浓度区域位置不同，彼此相隔很远。不可能有哪一层汇聚了所有颗粒物的最大浓度区。

而对于某一种颗粒物的最大浓度区，情况又有多严重呢？我们来看一下上面这个监测结果的具体数字：直径2.5微米以下的颗粒物的浓度在最大值处（3层上下）为0.3毫克/立方米，在其他层高处为0.25毫克/立方米，只多出了25%；直径0.5微米以下的颗粒物浓度随高度不同变化幅度更小，为0.11～0.12毫克/立方米，相差不到10%。这样的浓度变化值并不算很明显，也难怪上海那几位业主没有看出来积灰程度的差别了。

其实想象一下：如果“扬灰层”真的有那么多灰，一看每个楼都像套了个游泳圈一样，也就没有必要讨论了，绝对不会有人住那几层的。

结论：谣言粉碎。建筑物的9～11楼是扬灰层，这种说法不科学。大气中的大颗粒物通常越靠近地面浓度越高；只有小颗粒物在外力的作用下，有可能在某一高度存在最大浓度区。但是由于影响因素过多，并不一定所有楼房周围都存在这样的最大浓度区。即使存在，对于不同建筑物和不同大小的颗粒物，最大浓度区的高度也各不相同。更重要的是，不同高度间颗粒物浓度只是略有差别而已。

参考资料：

[1] 耿磊，刘慧芳.灰尘在空气中的分布规律研究.河南机电高等专科学校学报，2007（6）

[2] 郭斌，任爱玲，李良玉，赵文霞.石家庄秋季可吸入颗粒物的垂直分布特征.中国科学院研究生院学报，2007（5）

[3] 黄海静，陈纲.健康城市住区的热环境探析.重庆建筑大学学报，2004（6）

[4] 邱洪斌，祝丽玲，张凤梅.城市街道大气颗粒物污染特征及影响因素的研究.黑龙江医药科学，2002（3）

[5] 袁杨森，刘大锰，车瑞俊，董雪玲.北京市秋季大气颗粒物的污染特征研究.生态环境，2007（16）

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