高架烟囱 (一般距离地面200 米高度以上) 排放的污染气团扩散到地面，这个过程称为烟熏，会导致下风向地区空气质量严重下降^[1]。高空烟羽的持续烟熏发生在强绝热环境下，也就是要有热内边界层 (TIBL) 的存在。当烟羽被排放到浅层的不稳定空气中，同时上层被深厚的稳定空气所覆盖时，就会发生烟熏，这种情况一般发生在春季的多云天气^[2]。中性大气 (位温垂直方向上不变) 和稳定气团 (位温随高度增加而上升) 都会造成下风向地区的烟熏，区别于烟熏前的烟羽传输是在中性大气中还是在中性大气上方的稳定大气层内进行，后者烟熏的速度更慢^[3]。位温随着高度增加而减小的不稳定气团一般发生在强对流天气，出现频率较小，此时烟羽扩散方向较为紊乱，没有固定的下风向地区。

高架源工业烟羽的烟熏。

  在无云或少云的天气下，烟羽中二氧化硫 (SO₂) 的去除主要是在白天通过与OH自由基反应，而氮氧化物 (NO_x) 的去除在白天和夜晚都在进行，白天通过与OH自由基快速反应、在夜间通过与NO₃/N₂O₅的反应而被去除。所以在无云的天气中，NO_x的去除效率是SO₂的10倍以上。而在多云天气，一般是经过了前期数天的晴空照射下的对流上升凝结过程，SO₂的去除主要是通过液相化学反应，光化学反应显得不重要，但是NO_x并不会在液滴内去除。对于烟羽内的气体来说，SO₂的干沉降速率要大于NO_x，而对于液相的颗粒物来说，硝酸盐的干沉降速率大于硫酸盐^[4]。所以二氧化硫气体和硝酸盐更容易扩散至地面。

液相气溶胶的化学反应。

  烟羽的下风向传输会造成附近居民区受到颗粒物的污染，造成苯并芘等有害物质浓度经常超标。在欧洲的一次空中飞艇航测中，研究人员检出了冶金工业所排放的超细颗粒物，并测得烟羽中直径小于100纳米的超细颗粒物富集 (3.2×10⁵ 个/cm³)。当风速大于1 m/s时，在下风向的居民区地面上观测到超细颗粒物浓度为1.4×10⁵ 个/cm³，SO₂浓度为 88 ppb，CO浓度为11 ppm。在这些烟熏污染气团中，超细颗粒物的直径大多为19-44 nm，多环芳烃/苯并芘含量高达43.8/3.5 mg/g。电子显微镜显示，这些烟羽中的超细颗粒物大多是直径30-50纳米的球块，且多环芳烃与颗粒物母体高度结合，容易被吸入而永久沉积在人体肺泡内^[5]。

对高架源烟羽的空中飞艇航测和地面观测。

  除了高架源烟羽气溶胶的干沉降过程会导致空气质量的下降以外，其云雾过程导致的湿沉降过程也会影响地表的水环境和土壤环境。例如工业区附近会出现黑雨或红雨^[6]。黑雨 (black rain) 是指雨点为黑色的雨。主要由于雨水内伴有黑色的沙尘或含有黑色金属如铁矿元素的悬浮物物所形成。在广西、湖南和江西等地都曾出现。红雨 (red rain) 是指雨滴呈血红色的雨，由于雨中含有富含氧化铁的红色灰尘或浮游动植物 (海上季风传输路径更远) 而造成。红雨出现时，云下布满一层红色灰层。雨下过后，地下铺满薄薄一层红色尘埃。雨滴落在衣物上，均被染上黄红色，如铁锈一般。法国、西班牙、意大利、土耳其都出现过红雨。

显微镜下的红雨样品。

参考文献

[1] Luhar A K. The influence of vertical wind direction shear on dispersion in the convective boundary layer, and its incorporation in coastal fumigation models[J]. Boundary-Layer Meteorology, 2002, 102(1): 1-38.

[2] Lyons W A, Cole H S. Fumigation and Plume Trapping on the Shores of Lake Michigan During Stable Onshore Flow[J]. Journal of Applied Meteorology, 1973, 12(3): 494-510.

[3] Luhar A K, Young S A. Dispersion moments of fumigating plumes–lidar estimates and PDF model simulations[J]. Boundary-Layer Meteorology, 2002, 104(3): 411-444.

[4] Hewitt C N. The atmospheric chemistry of sulphur and nitrogen in power station plumes[J]. Atmospheric Environment, 2001, 35(7): 1155-1170.

[5] Leoni C, Hovorka J, Dočekalová V, et al. Source Impact Determination using Airborne and Ground Measurements of Industrial Plumes[J]. Environmental Science & Technology, 2016, 50(18): 9881-9888.

[6] 《大气科学辞典》编委会. 大气科学辞典[M]. 1994.