任海燕

(中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，北京 100062)

入冬以來(lái)，各地接連出現(xiàn)灰霾天氣，引發(fā)人們對(duì)于空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和污染問(wèn)題的關(guān)注。而隨著美國(guó)駐華使館對(duì)北京市空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的發(fā)布，PM2.5隨即成為新聞熱詞。PM2.5是指空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑(Dp)小于2.5μm的大氣顆粒物，通常被稱為細(xì)粒子或細(xì)顆粒物，在中國(guó)還被稱為可入肺顆粒物。

一 PM2.5與大氣顆粒物

在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，大氣顆粒物(Particulate Matter，PM)特指懸浮在空氣當(dāng)中的固體顆?；蛞旱?，是空氣污染的一個(gè)主要來(lái)源。通常所稱的總懸浮顆粒物(TSP)，是指Dp小于100μm的大氣顆粒物(在美國(guó)，TSP則是指Dp小于40μm的大氣顆粒物)。目前，學(xué)術(shù)界對(duì)大氣顆粒物尚無(wú)統(tǒng)一的分類方法。

(1)按形成過(guò)程，大氣顆粒物可分為一次顆粒物和二次顆粒物。前者是由排放源直接排入大氣中的液態(tài)或固態(tài)顆粒物；后者是由排放源排放的氣態(tài)污染物，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)或物理過(guò)程轉(zhuǎn)化而成的液態(tài)或固態(tài)顆粒物。

(2)按顆粒物在重力作用下的沉降特性，分為飄塵和降塵。通常定義Dp小于10μm的顆粒物為飄塵，能在空氣中長(zhǎng)期飄浮。中國(guó)1996年頒布修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中將“飄塵”改為“可吸入顆粒物”。定義Dp大于10μm的為降塵，在重力作用下可以降落，其自然沉降速度一般在1cm/s以上。但對(duì)于飄塵和降塵的粒徑界限，有文獻(xiàn)報(bào)道是30μm，也有的報(bào)道是100μm。

(3)按照顆粒物進(jìn)入人體呼吸道的行為，分為可吸入顆粒物(在中國(guó)，曾稱為飄塵)和可入肺顆粒物。前者的Dp在10μm以下，常用PM10表示；后者的Dp在2.5μm以下，常用PM2.5表示。

(4)按大氣顆粒物的形成、遷移、轉(zhuǎn)化及物理化學(xué)性質(zhì)隨著粒徑大小而明顯不同的特點(diǎn)，又將大氣顆粒物分為粗粒子(粗顆粒物)、細(xì)粒子(細(xì)顆粒物)和超細(xì)粒子(超細(xì)顆粒物)。有關(guān)前兩者的粒徑界限，文獻(xiàn)報(bào)道也多有差異，一般定在2.5μm；對(duì)于后兩者的粒徑界限，有1μm和0.1μm兩種說(shuō)法。

上述分類，除第一種外，均以顆粒物的粒徑作為界定，但由于定量標(biāo)準(zhǔn)上的不一致，這些分類方法似乎缺乏準(zhǔn)確性。而到底是以粗、細(xì)來(lái)命名更準(zhǔn)確，還是以進(jìn)入呼吸道的行為來(lái)命名更準(zhǔn)確，還是有其他更合理的分類方法，尚待深入研究。

TSP、PM10、PM2.5在粒徑上存在包含關(guān)系。將所有液態(tài)和固態(tài)顆粒物聯(lián)合測(cè)定，結(jié)果表達(dá)為TSP；僅對(duì)小于10μm的顆粒物進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表達(dá)為PM10；僅對(duì)小于2.5μm的顆粒物進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表達(dá)為PM2.5。國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果表明，PM10與TSP的重量比值為0.6～0.8，PM2.5與PM10的比值為0.5～0.8。

二 PM2.5的成分與來(lái)源

與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，作為其他污染物的載體，易富集空氣中的有毒重金屬、酸性氧化物、有機(jī)污染物、碳酸鈣、細(xì)菌和病毒等，輸送距離遠(yuǎn)，且能夠長(zhǎng)時(shí)間停留在空氣中，因此對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。

PM2.5的主要成分是元素碳、有機(jī)碳化合物、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽。除此之外，常見(jiàn)的成分包括各種金屬元素，既有鈉、鎂、鈣、鋁、鐵等地殼中含量豐富的元素，也有鉛、鋅、鎘、銅等主要源自人類污染的重金屬元素。

PM2.5主要來(lái)源于燃燒、揚(yáng)塵等過(guò)程，如煤炭的燃燒、機(jī)動(dòng)車尾氣的排放、生活爐灶的燃燒、垃圾的焚燒、道路揚(yáng)塵、建筑揚(yáng)塵等。同時(shí)，人為活動(dòng)排入大氣中的二氧化硫、氮氧化物、氨氣、揮發(fā)性有機(jī)物等氣態(tài)污染物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)或物理過(guò)程也可形成粒徑較小的二次顆粒物，包括硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和光化學(xué)煙霧等。此外，火山灰、森林火災(zāi)、海鹽、花粉、真菌孢子、細(xì)菌等自然污染源也是PM2.5的來(lái)源。

三 PM2.5的危害

(1)健康危害

顆粒物的粒徑越小，進(jìn)入人體呼吸道的部位就越深，對(duì)人體的傷害就越大。一般而言，Dp超過(guò)10μm的顆粒物，會(huì)被鼻纖毛擋在外面；Dp在2.5～10μm的顆粒物，可以進(jìn)入上呼吸道，但隨著痰液和噴嚏會(huì)被部分排出體外，對(duì)人體健康危害相對(duì)較小；而直徑在2.5μm以下的細(xì)顆粒物，被吸入人體后會(huì)進(jìn)入支氣管甚至肺泡，干擾肺部的氣體交換，引發(fā)包括哮喘、支氣管炎等方面的疾病。這些顆粒還可以通過(guò)支氣管和肺泡進(jìn)入血液，其中的有害氣體、重金屬等溶解在血液中，對(duì)人體健康的傷害更大。同時(shí)，PM2.5還可成為病毒和細(xì)菌的載體，為呼吸道傳染病的傳播推波助瀾。

(2)環(huán)境危害

PM2.5會(huì)導(dǎo)致大氣能見(jiàn)度降低，從而影響到人們的生產(chǎn)和生活。由二氧化硫和氮氧化物等轉(zhuǎn)化而成的硫酸和硝酸液滴是PM2.5的來(lái)源之一，也是形成酸雨的主要原因，能夠?qū)λ鷳B(tài)系統(tǒng)、陸地生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，通過(guò)食物鏈危害人體健康，同時(shí)會(huì)對(duì)建筑物、機(jī)械和市政設(shè)施產(chǎn)生腐蝕作用。大氣中的PM2.5，還會(huì)干擾太陽(yáng)和地面的輻射，從而對(duì)地區(qū)性甚至全球性氣候產(chǎn)生影響。

四 PM2.5與大氣能見(jiàn)度

大氣能見(jiàn)度降低的主要原因是大氣污染物對(duì)太陽(yáng)光的吸收和散射，從而降低物體與背景之間的對(duì)比度[1]。通常顆粒物濃度達(dá)0.1μg/m3時(shí)，能見(jiàn)度開(kāi)始下降；濃度達(dá)0.15μg/m3時(shí)，陽(yáng)光中的紫外線將減少7.5%；濃度達(dá)0.25μg/m3時(shí)，能見(jiàn)度下降52.7%；濃度達(dá)0.50μg/m3時(shí)，能見(jiàn)度下降80.8%[2]?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)在0.4～0.7μm，而粒徑在這個(gè)尺寸范圍的顆粒物正是PM2.5的主要組成部分，這些顆粒物對(duì)可見(jiàn)光的散射消光能力最強(qiáng)，其中，含有硫酸根和硝酸根的顆粒物最易散射可見(jiàn)光[3]。PM2.5對(duì)光的吸收效應(yīng)幾乎全部是由炭黑(主要成分為元素碳)和含有炭黑的顆粒物造成的。盡管全世界每年排放的炭黑量占TSP排放量的比例不高，但其引起的消光效應(yīng)卻非常大。因此，PM2.5是能見(jiàn)度降低的主要原因。

五 PM2.5的監(jiān)測(cè)技術(shù)

目前，各國(guó)廣泛采用的PM2.5測(cè)定方法有三種：重量法、β射線吸收法和微量震蕩天平法。其中，重量法是最直接、最可靠的方法，是驗(yàn)證其他方法是否準(zhǔn)確的標(biāo)桿。

2011年11月1日，中國(guó)環(huán)保部發(fā)布的《環(huán)境空氣 PM10和PM2.5的測(cè)定 重量法》開(kāi)始實(shí)施，首次對(duì)可入肺顆粒物PM2.5的測(cè)定進(jìn)行了規(guī)范。

六 PM2.5的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)，最早是由美國(guó)在1997年提出的。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定PM2.5的日均濃度和年均濃度的限值分別為65μg/m3和15μg/m3。目前，美國(guó)、日本、澳大利亞、歐盟等都已陸續(xù)將PM2.5納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。同美國(guó)等國(guó)家一樣，中國(guó)所制定的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大氣顆粒物的控制也經(jīng)歷了從TSP到PM10再到PM2.5的過(guò)程。2011年底，中國(guó)就PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題進(jìn)行了征求意見(jiàn)，新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》將PM2.5納入常規(guī)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)。新標(biāo)準(zhǔn)中將PM2.5日均和年均濃度限值分別定為75μg/m3和35μg/m3，與世界衛(wèi)生組織過(guò)渡期第1階段目標(biāo)值相同。

七 PM2.5的治理

PM10主要是一次顆粒物，即主要來(lái)自污染源的直接排放，而PM2.5則具有雙重屬性。在PM2.5中，約50%為一次顆粒物，如揚(yáng)塵、煙塵、粉塵等；另外50%為二次顆粒物，如二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物等在空氣中發(fā)生物理或化學(xué)作用形成的顆粒物。根據(jù)這一特點(diǎn)，對(duì)PM2.5中一次顆粒物的治理，可以從其排放源入手，但對(duì)于二次顆粒物的治理，則必須從其他多種污染物的排放源入手。因此，除了關(guān)注二氧化硫的大氣治理模式外，必須同時(shí)關(guān)注氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物等多種污染物。而具體到單一污染物，也必須關(guān)注多個(gè)污染源，既要關(guān)注電廠等工業(yè)大點(diǎn)源的治理，也要關(guān)注燃煤小鍋爐污染、揚(yáng)塵等面源以及機(jī)動(dòng)車等移動(dòng)源。此外，應(yīng)當(dāng)針對(duì)形成區(qū)域PM2.5污染和灰霾的前體物，開(kāi)發(fā)重要行業(yè)重點(diǎn)污染源關(guān)鍵污染物的控制技術(shù)，研究建立環(huán)境PM2.5污染評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和排放標(biāo)準(zhǔn)體系，以及PM2.5污染物的人群健康和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]Chan Y C，Simpson R W, McTainsh G H, et al. Source apportionment of visibility degradation problems in Brisbane (Australia) using the multiple linear regression techniques[J]. Atmospheric Environment，1999，33(19): 3237-3250.

[2]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局科技標(biāo)準(zhǔn)司．大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)詳解[M]．北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1997，68．

[3] Introduction to visibility.[EB/OL]http://www.epa.gov/visibility/pdfs/introvis.pdf.