霧霾天氣是一種大氣污染狀態，是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標的籠統表述。當人類活動排放的細顆粒物超過大氣循環的能力和承載力，細顆粒物的濃度就會持續聚集，這時如果天氣條件比較穩定，就容易出現大範圍的霧霾天氣。
霧霾的形成原因主要有三大因素：
一、PM2.5、PM10、二氧化硫等主要污染物的排放（罪魁禍首）
除了氣象和地形條件，空氣中懸浮顆粒物（包括PM2.5、PM10等）的增加是霧霾產生最關鍵的因素。
PM2.5的排放分爲一次污染源和二次污染源。一次污染源主要是由石化燃料（石油、煤炭等）、生物質燃料（秸稈、木材）的燃燒、揚塵等直接產生的PM2.5顆粒。二次污染源主要是由化石、生物質燃料燃燒產生的揮發性有機物(VOCs)、氮氧化合物、二氧化硫、碳氫有機物、硝酸鹽等透過化學反應與大氣中的微粒結合而產生的PM2.5顆粒。
1、採暖期燃煤取暖
冬季，北方地區氣溫偏低，多采用煤炭取暖，燃煤量顯著升高，排放的煤煙粉塵及氮氧化物、硫氧化物等在逆溫層天氣下蓄積不散，並透過大氣反應形成大量顆粒物。這也是冬季PM2.5濃度居高不下的重要原因之一。
2、機動車尾氣排放增加
機動車燃料燃燒不充分，尾氣排放增加，從而導致PM2.5及其前體物（二氧化硫、氮氧化物、VOCs等）的排放量增加。
3、工業污染
比如冶金、窯爐與鍋爐、機電製造業，還有大量汽修噴漆、建材生產窯爐燃燒排放的廢氣。
4、揚塵
建築工地和道路交通產生的揚塵也是部分城市PM2.5、PM10顆粒物的主要來源。
5、秸稈燃燒
華北、東北春秋季節，西南、長江中下游地區夏秋季節，正是農作物收穫時期，此時焚燒秸稈就成爲污染各地空氣質量的最大威脅。秸稈焚燒時，大氣中二氧化硫、二氧化氮和PM2.5指數將達到高峯值。這些有害顆粒物極易下沉，加上當地地面溼度大，水汽充分，下沉到地面形成了霧霾。
此外，餐飲油煙、沙塵暴、畜禽養殖、建築塗裝及海鹽粒子等其它排放對PM2.5也有一定貢獻。
二、逆溫、靜風等天氣條件的影響（推波助瀾）
在污染源相對穩定的情況下，氣象條件對霧霾的形成可謂起到了推波助瀾的“作用”。
1.、逆溫
論氣象條件對霧霾形成的影響，逆溫起到關鍵作用，這點在秋冬季尤爲明顯。什麼是逆溫？通常情況下，氣溫隨着海拔升高而降低，下層空氣較熱，上層空氣較冷，冷空氣重會下沉，熱空氣輕會上浮，就形成了對流。但在某些時候，比如秋冬季夜間，因爲地面溫度急劇降低，導致貼近地面的下層大氣溫度很低，上層空氣降溫沒那麼快，反而溫度比下層高，發生“氣溫的逆轉”現象。
這種下冷上熱的逆溫層結一旦形成，空氣無法上下對流，污染物就很難擴散，並且不斷積累，導致一次排放和二次轉化成的PM2.5在近地面大氣中逐漸累積，加重霧霾現象。
2、降水
降水對顆粒物有很顯著的清除作用，是短時間內降低PM2.5濃度的有效方法之一。但也不是說一下雨空氣質量就會變好，這裏還要考慮到降水量、降水持續時間等。
夏季氣旋活躍，降水頻繁且降雨量大，使得一部分顆粒物被沖刷到地面，另外部分還可以作爲雲凝結核和雨滴凝結核，有利於PM2.5的擴散和清除，因而一年中夏季的PM2.5濃度最低。
而與夏季的暴雨相比，秋冬季氣團乾燥，不利於形成降水，降雨量少且持續時間較短，風速和風力較小，對空氣中污染物的沖刷效果不明顯，只能起到增加空氣溼度的作用。潮溼的空氣會給懸浮的污染物“穿上”一層“水衣”，更易造成污染物累積。
3、風力
風速的大小決定了對污染物沖淡稀釋作用的大小。一般情況下隨着風速的增大，單位時問內從污染源排放出來的污染物被很快地拉長，這時混入的大氣量越多，污染物濃度越小，因此在其他條件不變的情況下，污染物濃度與風速成反比。
風速小，污染物不易擴散；但是風速過大，地面起塵也會使污染變得較嚴重。只有在相對適宜的風速範圍內，污染物才能很好地得以擴散，近地面空氣質量達到最好。
三、地形條件的制約（推波助瀾）
除氣象條件外，地形條件也是影響PM2.5濃度的一個不可制約因素。像北京、杭州等城市，三面環山，地形呈典型“簸箕狀”，容易形成靜風逆溫等不利氣象條件，大氣污染物擴散條件差，特別是秋冬季節易出現連續靜穩大霧天氣，進而引發中、重度污染。
以北京爲例，北京中間沒有大河流穿越，也沒有大片草地，地勢北高南低，三面環山。北京南邊的河北天津這兩個地方的污染排放量非常大，佔據了全國排名的前幾名，這些污染物會透過南風飄散到北京。除此之外，北京南邊還有兩個重要的傳輸通道，一條在西南，一條在東南。北京周邊工廠排放的物質從這兩條通道進京後，如果有南風，污染物就會加速進入北京，然後被三面環山的地形困住，形成無法消散的污染，如果沒有北方過來的冷空氣，就會造成長時間的空氣污染。
如今很多城市的污染物排放水平已處於臨界點，對氣象條件非常敏感，空氣質量在擴散條件較好時能達標，一旦遭遇不利天氣條件，空氣質量和能見度就會立刻下滑。
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