下一场雾霾到来之前，除了戴口罩，我们还能咋办？
相信大家最近都感受到了
这个冬天人们对雾霾的抗议相较往年尤为强烈！
北京人民对清新空气的渴望集体爆发了！
看看“雾霾”的百度搜索指数
每年的冬天，都有一个雾霾讨论的高潮。而今年冬天的峰特别高！
这其中的原因……我们来看看2017年头两个礼拜的空气质量数据就明白了……
2017年1月8日，上一场跨越了两年、持续了212个小时的重污染橙色预警终于解除了。然而一周之后的今天，雾霾又回来了！
其实归根到底，人们最担心的无非是几个问题：
治理雾霾治了这么多年，空气质量究竟有没有好转？
雾霾来了我们能怎么办？
雾霾啥时候才能治好？
作为一个有七年霾龄的人，我觉得我有必要带领大家认清这些问题！
一、空气质量究竟有没有好转？
我自幼生长在祖国的西北重镇甘肃民勤
小时候整个县城只有一个公园，叫沙漠公园
爷爷在这里晨练，孩子在这里玩沙，情侣在这里恋爱
图为在甘肃谈恋爱是一种怎样的体验
也许是得到了戈壁中我们驼族人的遗传，我生有浓密纤长的睫毛抵御风沙，长得和霍建华差不多。即使黄沙漫天时我也能靠着裸眼5.0的视力无畏前行。
初来北京的几年，这里经常起沙尘，据说这股沙尘就是从我家那边来北京的……那时我的睫毛还有点用处。然而近几年我的睫毛完全没有发挥的空间！
因为北京的沙尘已经彻底治好了，主要问题变成了雾霾！
每天晚上从鼻子里抠出来的东西能当煤烧，每天一出门闻着空气都是一股烤肉味。您还别不服！这个在我微博上得到了大家的认可！
雾霾究竟是从什么时候开始的？为什么感觉是这几年突然爆发的？治了这么多年空气究竟有没有好转？
在这里用数据为大家回答这几个问题。
下图是2010年NASA发布的2001-2006年PM2.5污染地图
看来十年前PM2.5就已经是个大问题了！
真是暖风熏得游人醉，直把帝都作非洲啊……
不过美国人做事也是很辣鸡，坐标轴范围才给到80是瞧不起我们吗？
十年过去了，我们看看现在全球的污染地图是什么样子
这个区域分布好像和10年前也没什么区别啊……不过坐标轴的量程至少选对了
大概从2014年，我们开始大力治霾
治了三年空气有没有变好？
大家请看，明显是变好了的！
那为啥这段时间我完全没有感觉空气变好了呢？看看冬天的数据
因为冬天的空气质量并没有好转啊(摊手)
从上图也可以看出，“优”和“严重”的天数其实都减少了，但是中间温温吞吞不好不霾的日子增加了，这可能导致人们觉得一直都没什么好天气
话说北京的空气成分究竟有没有变好呢？
也变好了！不管你再怎么否认自己的感官，治理的确是有成效的！
那为啥我还是没感觉呢？再看看冬天的数据
因为冬天的空气质量依然不行啊(继续摊手)
给大家做了一个直观的空气质量日历，横坐标是月，纵坐标是天
是不是在想，这个图好像也没有很直观啊……嗯，做这个图其实没什么意义，我就是觉得我画得真的好好看哦！不发出来真可惜！
总而言之，知道了雾霾在好转，我安心了很多！不知等我毕业的时候，北京的空气会不会变好呢？（别开玩笑了，你哪年才能毕业啊……）
（所有原始数据在文末有出处和下载链接，从网上爬的，有感兴趣想研究分析数据的同学欢迎下载）
二、雾霾里头有啥？
雾霾，分为雾和霾，其实它们经常一起出现
雾是空气湿度过大后凝结成的小水滴
霾是烟尘等微颗粒，按体积大小主要分为PM10和PM2.5，后者会被吸入肺部所以危害很大！
有人觉得自古就有雾啊，雾没什么可怕的，霾才是凶手
其实若是简单的水蒸气凝结成雾自然是很好的，亚清也不用整天拿着个什么喷雾对着脸喷来喷去了
但严重污染的时候雾里溶解了许多有机物、硫氧化物、氮氧化物，在外面转一圈就跟蒸了稀硫酸硝酸的桑拿一样
2015年北京PM2.5年均值为80.6 μg/m3
人在安静时，每分钟呼吸的空气总量约5-10 升，爬楼跳舞运动的时候更高，达到80-100 升，平均以10升计吧
1天吸入的PM2.5量为80.6 μg/m3×10 L/min×1440 min≈1.16 mg
PM2.5一旦进入体内，约有50%—90%沉积入肺泡。照这么算，大概就是一天吸收一毫克PM2.5……
感觉如果把我吸进去的无机盐转化成肥料，我宿舍的小多肉现在一定开花了……
三、如何躲霾
每当PM2.5大于150，空气就会呈现灰蒙蒙的状态，我就不想出门。橙色预警来临的时候，小学生都会留在家里做操背诗，大学生也应该留在寝室里计算SSR的概率分布。
江湖上总是流传着雾霾天只要躲在家里就可以的传闻，然而躲在室内真的会比室外更安全吗？
躲霾是一门学问，更是一门艺术。
接下来的实验将证明，躲在室内的确更安全！
首先我们需要一个PM2.5检测器
(遗憾的是，在我写这篇推送期间，空气质量奇好……所以没有得到什么震撼人心的污染数据)
在工物馆楼下测试空气质量
工物馆4楼的过道里
办公室里呢？
室内人多人少会不会有区别？
食堂内的PM2.5低于食堂外！
（这个测试可能有两个不准确的地方，一是食堂里可能会有油烟产生的PM2.5；二是听涛不好吃……平时去的人比较少……但都不影响结论）
而在人很多的文图，PM2.5则只有室外的2/3左右！
说明人越多的封闭空间，PM2.5浓度越低
种种结果都表明
雾霾天应该躲在人多的室内！
而且不要总想着吃饭！要去图书馆学习！
这其中的原因其实也很好解释
紧闭的室内与室外没有大量的空气交换，PM2.5粒子只能靠墙、门窗上的缝隙扩散进入室内；进入室内后，还会被各种物品吸附。所以室内的PM2.5浓度会低于室外。
而人多的时候，本来一个人吸的雾霾被一堆人吸了，使室内浓度降得更低，而每个人吸到的雾霾也就更少！
人运动越剧烈，就会吸入越多的空气，从而吸入更多的PM2.5。
所以雾霾天最好的办法是……找个人最多的自习室睡觉……
我的这种方法把原本要一个人吸的大量雾霾分配给一群人一起吸，从而极大地减轻单个人的吸霾压力。
这就是新时代互联网共享经济思维下的“云吸霾”概念。
四、如何防霾
雾霾最恐怖的地方就在于其无处不在
防霾不能靠喝梨汤
更不能靠打拳……
更不能相信桃李地下的菜单……
防雾霾靠什么？要靠科学！
我决定穷尽毕生之所学，为大家带来三个雾霾天的生存法则！
一、行走在风与水之间的男人（The man walking in wind and water）
经历过雾霾天的人都深有体会，雾霾最怕的是风！
在我国现有的科技水平条件下，解决雾霾最有效的方法就是等刮风，据研究表明其有效程度已不亚于上山拜佛
港真，如果不刮风，雾霾自身是很难扩散的！请看12月26日到1月5日无风期间的雾霾区域是如何积累的
后来1月8号，起风了！
再看看起风后的雾霾区域分布图
这么说来，那没风的时候岂不就只能窝在家里等死？
当然不是！有风要上，没有风创造风也要上！
以人类目前的科技水平，造风并不是一件困难的事
下面要解决的问题就很简单了
只要优雅地把风扇安装在自己的身上，就能轻易吹散自己前方区域的雾霾，呼吸就很畅快了！
首先你要准备一顶比较帅的帽子
然后把风扇粘在帽子上
电驱动式雾霾清洁帽，完成！AMAZING！
让我们给一个正面的特写！真的是超完美的设计！
戴着这顶帽子出门，不仅环保健康，而且帅气拉风。
唯一美中不足的是，如果两个人都戴了这种帽子，见面聊天就会比较尴尬……风扇功率比较弱的一方就会吸入对方吹过来的雾霾，导致双方友情受到损害。
众所周知，雾霾还有一个克星，就是下雨！
据说雨水可以把空气中的雾霾冲刷到地面上。这是真的吗？我们依然用实验来验证一下
为了模拟下雨，我自制了一个喷壶
反正大概是这么个意思……
下面我们需要营造一个充满PM2.5的封闭空间，这个好像有点难实现……我们设计了这样一个装置，用香烟来模拟PM2.5
友情提示：吸烟有害健康……实验室里吸烟可能会死
我们来看看模拟效果如何？（以下图片不是在实验室里拍的）
香烟将大烧杯的PM2.5浓度从57瞬间提升到了799！真是太可怕了！
（实验中发现，香烟一伸进烧杯，PM2.5浓度瞬间飙升，其他实验里也观察到香烟产生PM2.5的效果奇好无比。我曾经在学校里见过一个人雾霾天戴着防毒面罩，走路时不时掀起防毒面罩抽烟……总之，吸烟有害健康）
在静置状态下PM2.5的示数不升不降，非常稳定
那我们喷水！
PM2.5浓度持续下降，湿度持续上升！AMAZING！看来下雨喷水能降PM2.5是真的了！
读到这里相信脑子转得比较快的读者已经想到了
既然刮风和下雨都这么厉害的话，把它们俩结合在一起岂不是无敌了？
以人类目前的科技水平，造雨也不是一件困难的事！
上吧！我的农药小喷壶！
现在室外防雾霾的问题也解决了！只要一些简单的装备，你面前的空气就可以得到充分清洁，即使雾霾爆表也能笑傲江湖！AMAZING！
二、坐水盆法(Sit on a pen method)
PM2.5是一种细小颗粒物。就像两个小水滴碰一块会汇聚成一个大水滴一样，小颗粒物碰在一起也会倾向于聚成大颗粒，以减小表面能！随着颗粒物聚集、变大变胖后，就会发生沉降。
所以受到沉降的限制，空气中PM2.5的浓度是有上限的。
这样思路就很清晰了！如果我们能促进雾霾颗粒的聚集和沉降，问题就迎刃而解！
每个优秀的理论都会基于一些巧妙的假设
这次的理论是建立在两条物理化学知识之上的：
1、根据布朗运动，温度升高会使粒子的无规则运动加快，从而增加相互碰撞的机率；
2、湿度增加会使得水汽吸附凝结在颗粒表面，进而促进沉降。
所以只要创造一个温度、湿度都非常高的环境，雾霾粒子就自然会掉到地上！
经过一段时间的思索，我终于成功设计了一个装置，创造了一个高温度、湿度的环境。大家请看：
AMAZING！盆里的开水使上方充满了湿热的空气！人只要坐在这个盆的上方，就可以免受PM2.5的危害！
但是如果我在上面放一张凳子，就会挡住水汽的挥发……
经过一段时间的思索，我又巧妙地设计了一个装置，大家请看：
它的主要功能是蹲便-坐便转换器，原本用于解决在我们只有蹲坑的宿舍楼里玩手机时间长容易脚麻的问题
现在室内防雾霾问题彻底解决了！如果你像我一样买不起空气净化器的话，只要打一盆热水，就可以在宿舍轻松享受洁净空气！雾霾再大也能杵便不惊！AMAZING！
三、无限口罩流(Infinite mask flow)
其实防雾霾最好的方法还是戴口罩，现在雾霾天大街上的口罩也是五花八门。据央视财经《消费主张》的一项街头调查，大家戴的口罩是这样的。
作为一名膜技术的博士，我觉得有必要跟大家传授一点膜技术的理论。
口罩是一个多孔材料。如果孔很小，自然能防住所有的颗粒物，但是呼吸的阻力也会增大，戴上透不过气；如果孔太大，呼吸阻力减少了，但是大颗粒物也被放进来了。
电纺丝聚乙烯醇膜电镜图，(a)原始态，(b)过滤了香烟，(c)过滤了垃圾焚烧气，(d）过滤了汽车尾气， [Kusumaatmaja et al 2016]
因此高级的口罩，就厉害在它又能防住小颗粒物，呼吸阻力又小，说明它有许多均匀的小孔。
Gin D L, Noble R D. Science, 2011, 332(6030): 674-676.
不客气地说，布口罩在雾霾面前，都是辣鸡。防防沙尘还可以，防2.5微米的小颗粒，根本不可能。
但是如果你比我还穷买不起N95只能戴布口罩，也不是不可以！
在我之前这篇推送里一个清华博士在供暖前给广大学子最中肯的建议曾经为大家介绍过“多层毛衣理论”，其实对于口罩也是基本适用的。组分在圆柱形孔道内的流量与孔隙率成正比，戴n层口罩就可以使透过的小颗粒物以n次方级降低！
实验表明，布口罩对PM2.5的防护率大概是40%，那么戴多少层布口罩就和N95口罩的效果一样好了呢？答案一目了然！
AMAZING！只要戴6层布口罩就可以安心出街了！今天的我也是如此英俊！
好了，到此为止我们已经清晰地阐述了室外、室内、自身防护等多个防霾方法，相信这几条操作性极强的结论能给大家在雾霾天带去一份健康和温暖！在可以预见的未来，我的防霾装置一定能走进千家万户！
五、雾霾问题什么时候能解决？
这个问题扔这，但我答不了……
雾霾问题的核心，是能源问题；能源问题的核心，是发展问题。
在这个世界，排放权，就是发展权
柴静和丁仲礼院士的视频，推荐大家搜来看看，丁院士的阐释相当精彩
要解决雾霾问题，本质上就是要解决经济发展的结构。但发展的决策都是有机会成本的。我们是应该主抓经济快速发展，忍受污染排放？还是应该放慢发展，大力治理环境？这两者之间本身就是一个平衡和取舍的关系。
过去，我们强调超高速发展；现在，我们的GDP体量变大后，开始慢慢转向环境治理。
“我们的经济发展已经不错了呀，应该停下脚步来等等环保的良知了！” “北京周围工厂全关了，立马有了APEC蓝，归根到底政府能治理雾霾，只不过他不在乎我们罢了！”
笑话！
有朋自远方来，屋子当然要打扫干净。自己在家的时候，好好学习努力进步才是第一位的。不然朋友来你家拜年，你给人家展示啥？
正确处理好生态环境保护和发展的关系，是实现可持续发展的内在要求，也是推进现代化建设的重大原则。既要金山银山，也要绿水青山；绿水青山就是金山银山；绿水青山既是自然财富，又是社会财富、经济财富。保护生态环境就是保护生产力，改善生态环境就是发展生产力。
--“所以应该怎么办？”
--“发展科技，发展绿色化工，发展环境工程。”
--“我是说我该怎么办？”
--“你啊，那就节约能源绿色生活，从你做起，从现在做起吧！”
主要参考资料：
[1] NASA的文章
https://www.nasa.gov/topics/earth/features/health-sapping.html
[2] 天气后报网的空气质量数据
http://www.tianqihoubao.com/aqi/beijing.html
[3] 真气网，中国空气质量在线监测分析平台（不要被“真气网”这个中二的名字欺骗了，这个网真的超厉害！）
https://www.aqistudy.cn/#
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