本發明屬于霧霾治理技術領域，具體涉及一種治理霧霾的方法。

背景技術：

近些年，國內工業經濟的迅猛發展，造成了空氣質量的嚴重惡化，霧霾天氣出現的天數日漸增多。PM2.5顆粒物是構成霧霾的主要成分，對人體傷害最大，這些存在于大氣中直徑小于或等于2.5微米的細顆粒物密密麻麻懸浮在空氣中，肉眼幾乎不可見，人在呼吸的時候就隨著空氣進入呼吸道和肺部，引起氣管炎、肺炎等疾病，危害人體健康。

關于大氣污染，特別是霧霾的成因，目前有各種說法，如汽車、工業、燃煤中放射性核污染、抽煙中的尼古丁等，眾說紛紜。

1、逆溫條件：

正常氣溫是隨高度增加而降低，即海拔每上升100米，氣溫降低約0.6℃——平均氣溫垂直遞減率γ。當氣溫垂直遞減率γ<1℃/100m時，大氣呈穩定狀態，氣溫隨高度減小量較小或不變。在北方，當溫度降至零度以下，從地表到高度200-800米的范圍內，會產生一個“逆溫層”。這時，溫度隨高度增加不是降低，而是增加，并且在一定高度上達到峰值，即逆溫層的頂界。在一般情況下，逆溫層為200-800米厚，底界海拔0-200米，頂界800-1000米。

圖4為北京市南苑氣象站1999年10月觀測到的逆溫層結構(1998年10月29日08:00，韓志雄，2000)其中橫軸為氣溫℃，縱軸為海拔高度(米)。從圖上可以看到，在地表溫度僅5℃，而在900米處，溫度達到峰值11-14℃，在900米以上溫度隨高度增加而降低。

液態水的比熱容是4.19kJ/(kg*K)，巖石的熱容在0.7-0.9kJ/(Kg*k)，空氣的比熱容約是1.4kJ/(kg*K)。據此，1立方水升高1℃所需要熱量相當于大約4000立方空氣升高1℃，因此在冬季溫度很低的地表(冰和巖石)，增溫很困難，需要大量熱量，若有霧時，白天會遮檔了陽光，地表更無法吸熱，很難快速升溫到0度以上；而100-1000米高度的霧層頂部則很容易在陽光的照射下升溫，地表比高度溫度低，這就形成大氣逆溫現象，它是形成霧霾的首要條件。

2、污染成因綜合分析：

只要有人類活動就會有顆粒物的排放，這些顆粒物-污染物的去向有兩種，一種是靠風側向帶走并稀釋；二是靠垂向對流。

在正常情況下，可以通過風帶走顆粒物到遠處稀釋或分解；或在穩定度差的天氣，通過大氣的熱對流活動，即地表附近的溫度較高的氣體上升，上升至“自由對流高度”，而高空冷空氣下沉，實現物質交換，這樣近地表的顆粒物正常擴散至空中并稀釋、分解。垂向對流是一個動態平衡過程，人為排放速度大于自然對流速度，則顯現污染；排放速度小于對流速度，則無污染顯現，這一般出現在人口較少的地區。

圖5為熏煙型擴散模式：封閉型擴散模式、開放擴散模式。若逆溫層很低或沒有，則是開放擴散模式，污染可以通過對流自凈。

從產生污染的各種要素來看，污染產生的必要條件是逆溫層的存在。

污染的來源基本上是“自身”造就的，即本地污染源。當然本地污染源局部也會小范圍的擴散，但大范圍遷移是不可能的。在正常情況下，日出后逆溫就會慢慢消失。其前提是地表能接受太陽光，并快速升溫。但是，在空氣相對濕度較大、地表較冷的條件下，該現象很難消失。

目前已經有很多支持本地源的論述。劉秋欣(2007)利用MS-Urban大氣擴散模型和二重源解析技術，聯合模型對鞍山市塵源進行了分析，認為在采暖季，燃煤塵貢獻率114.22μ/m³，遠大于其它污染源，是其它源的總和77μ/m³的近兩倍，其次是冶煉塵，機動車尾氣排第三，在非采暖季，機動車也僅排放最低。李金洪(2001)對民用散煤進行了研究，得出型煤和煙煤含碳量分別為70％和59％，在其煙塵均含有較高碳質組分，該組分在型煤煙塵中占25％,煙煤煙塵中占28％。李璇(2015)研究了2013年1月北京市PM2.5的來源，認為本地源貢獻率為34％，周邊河北占26％。薛亦峰(2016年)通過模型模擬分析了北京市2015年12月的重污染天氣，說明采暖帶來的本地源是主要因素。

據此，申請人提出大氣污染形成模式如下：在白天濕度一定的靜穩天氣條件下，夜晚較低溫度將會使相對濕度增大，而空氣中飽和水含量減少，富余的水分析出形成霧；至早晨霧氣遮擋陽光，地面不能接收陽光而升溫，當上午陽光照射到霧層頂部，200-800米高的空氣中時，可使此段空氣層快速升溫，形成逆溫層(蓋子)；本地污染顆粒物會一直排放，無法通過蓋子向上擴散實現垂向對流，造成污染聚集。

3、目前我國霧霾治理現狀：

國家現有治霾方法眾多、五花八門，但都不十分湊效，減少排放、限燒秸稈等等措施只是治標不治本，國家現行治理方案與技術是減少工廠的污染排放、限制汽車尾氣、杜絕秸稈燃燒等一系列的舉措，從某種意義上講有一定的成效，但還是不能有效的徹底治理霧霾，藍色的天空還是要靠風和冷空氣的到來。

專利201610056633.3公開了一種基于突破逆溫層的消減霧霾的方法，該方法為在空曠環境下，將近地區域帶有霧霾的冷空氣加熱壓縮并垂直向上強制持續噴射形成高溫氣柱，高溫氣柱形成并維持上冷下熱的溫度梯度的對流氣柱；當對流氣柱突破逆溫層頂，形成有利于大氣垂直對流的通道，通道區域的霧霾隨上升氣流擴散至逆溫層頂上空；隨著通道內的霧霾濃度下降，周圍區域的霧霾向通道內擴散，周圍區域的空氣攜帶霧霾向通道聚集，形成霧霾向高空擴散的循環，實現一定區域內霧霾的消減。該方法只是一個設想，逆溫層通常較高，采用該方法所需要的能耗極高，在現實生活中并可能實現。

技術實現要素：

為了解決目前霧霾治理的難題,本發明提供一種治理霧霾的方法，該方法實現地表的空氣與逆溫層頂界的空氣產生人工流動，即地表附近的污染空氣上升，上升至逆溫層頂界，而逆溫層頂界上部的冷空氣下沉，實現物質交換，這樣近地表的顆粒物正常擴散至空中并稀釋、分解，實現污染物對流自凈。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種治理霧霾的方法，所述的方法為將地表的污染空氣通過管道穿過逆溫層輸送到逆溫層頂界之上，之后空氣自然對流，實現污染空氣的自凈、擴散。

在白天濕度一定的靜穩天氣條件下，夜晚較低溫度將會使相對濕度增大，而空氣中飽和水含量減少，富余的水分析出形成霧；至早晨霧氣遮擋陽光，地面不能接收陽光而升溫，當上午陽光照射到霧層頂部，300-1000米高的空氣中時，可使此段空氣快速升溫，形成逆溫層(蓋子)；本地污染顆粒物會一直排放，無法通過蓋子向上擴散實現垂向對流，造成污染聚集。在非靜穩天氣條件下，例如存在風，則污染減輕或消失，此時不存在逆溫層，在風力的帶動下地表的污染空氣會側向擴散和垂向對流，這樣，近地表的顆粒物正常擴散至空中并稀釋、分解，污染可以實現對流自凈。

目前對于霧霾天氣，大多數人都是“等風來”的心態，風的產生是由于地面受熱不均，導致空氣上升和下沉運動，這種運動使同一水平面上氣壓產生了差異，促使大氣由高壓區流向低壓區做水平運動，從而產生了風。申請人經過研究發現，與其等風來，還不如通過設計管道，使管道穿過逆溫層，將地面的污染空氣人為輸送到逆溫層頂界，污染物擴散至逆溫層頂界上部稀釋、分解，從而實現污染物對流自凈。同時，地面這個范圍內的空氣被抽走后，在局部會形成低氣壓，會誘導周邊地區的空氣向此處流動，則空氣的流動慢慢的形成，更加有利于污染物的擴散，達到治理霧霾的效果。

優選的，所述的方法采用的管道豎直高度為300-1000米，管道底端設置有底部空腔，底部空腔四周設置有抽風機。從背景技術中的表1北京市各個季節的逆溫層底高和頂高統計表可以看出：北京冬季逆溫層基本上分布在海拔0-640米高度之間，少數情況下逆溫層海拔超過1000米，本發明設計的高度可以滿足不同高度的逆溫層治理霧霾的需要。表1為北京市各個季節的逆溫層底高和頂高統計表，其中的冬季逆溫層基本上分布在海拔0-640米高度之間，少部分逆溫層頂界的海拔海都達到900，本發明的管道高差(空氣采集口與排風口的海拔高差)設置在300-1000米之間，可以較好的滿足實際除霾的需要。

表1北京市強污染日期間的逆溫層結構

優選的，所述的管道依山而建，山頂的海拔大于500米，大于1000米最佳，污染空氣從山底的抽風機進入到底部空腔中，沿管道上升，最后從山頂的排風口排出，依山而建可以減少建造所需要的成本，減少不必要的支出。

優選的，所述的管道依頂部海拔大于300米的建筑物建造，污染空氣從建筑物底端的抽風機進入到管道中，沿管道上升，最后從建筑物頂端的排風口排出。依建筑物建造，也可以將建筑物內部產生的污染空氣匯總到管道內部，建筑物內部產生的污染空氣如家庭做飯的時候產生的油煙、燃煤鍋爐產生的煙氣等，一方面可以降低管道的建造成本，另一方面可以降低人為產生的污染氣體，進一步降低污染氣體的排放，一舉多得。

本發明的優點是：本發明提出了一種治理霧霾較為新穎的方法，根據霧霾形成后的結構，制作管道，使得地表的污染空氣通過管道穿過逆溫層到達逆溫層頂界之上，而逆溫層頂界上部的冷空氣下沉，實現物質交換，這樣近地表的顆粒物正常擴散至空中并稀釋、分解，污染可以通過對流自凈。這種裝置是必須的，不是為治理污染源開脫，即使沒有工業污染，在人口密集的地區，通過該裝置也可以降低污染，建造成本不高，并且在治理過程中不會產生其他的排放的副作用，較為環保，能較好的解決目前霧霾治理的難題。

附圖說明

圖1為本發明結構簡圖；

圖2為本發明依山而建的結構簡圖；

圖3為本發明依建筑物建造的結構簡圖；

圖4為北京市南苑氣象站1999年10月觀測到的逆溫層結構；

圖5為熏煙型擴散模式。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作進一步的說明：

一種治理霧霾的方法，所述的方法為將地表的污染空氣通過管道穿過逆溫層輸送到逆溫層頂界上部，通過自然氣體對流，實現污染空氣的自凈。污染空氣通過管道穿過逆溫層，將地面的污染空氣運送到逆溫層頂界，污染物擴散至逆溫層頂界上部稀釋、分解，從而實現污染物對流自凈。同時，地面這個范圍內的空氣被抽走后，在局部會形成低氣壓，會誘導周邊地區的空氣向此處流動，則空氣的流動慢慢的形成，更加有利于污染物的處理，達到治理霧霾的效果。

如圖1所示，所述的方法采用的管道10豎直高度為300-1000米，這個高度可以較好的滿足不同海拔的逆溫層的除霾需要，管道10底端設置有底部空腔11，底部空腔11四周設置有抽風機12，通過抽風機12將地面的污染空氣抽入到底部空腔11中，這時污染空氣具備一定的動力，污染空氣沿管道10上升，直到從管道10底端的出口排出進入到高空中。

如圖2所示，為了減少建造所需要的成本，減少不必要的支出，所述的管道10依山而建，污染空氣從山底的抽風機進入到底部空腔11中，沿管道10上升，最后從山頂的排風口排出；申請人經過在北京周邊實地考察，認為北京西部門頭溝區的陽臺山、鳳凰嶺、白虎澗可以承載該管道的建造，其中陽臺山的主峰的海拔為1260米，完全可以達到要求。

如圖3所示，為了降低管道10的建造成本，同時降低人為產生的污染空氣，進一步降低污染空氣的排放，一舉多得，所述的管道10依建筑物建造，污染空氣從建筑物底端的抽風機進入到管道10中，沿管道10上升，最后從建筑物頂端的排風口排出。

最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。