尹京苑　卞驥

PM2.5里有哪些物質(zhì)，它們又會對人體造成怎樣的危害？

今年1月下旬的上海兩會期間，上海遭遇了連續(xù)多日的重度霧霾天氣，整個城市籠罩在一片灰蒙蒙之中。其時我國東部大部地區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測也“爆表”不斷，霧霾自然成了上海兩會的焦點話題。

無獨有偶，今年3月的全國兩會期間，北京也遭遇了重度的霧霾與沙塵天氣，陷入“史上最惡劣的開會環(huán)境”。為此，有人調(diào)侃新北京精神是“厚德載霧，自強不吸，霾頭苦干，再創(chuàng)灰黃”。

改革開放以來，伴隨著經(jīng)濟的高速成長，霧霾在華夏大地愈演愈烈，已經(jīng)成為最嚴重的環(huán)境問題之一。復(fù)旦大學(xué)環(huán)境學(xué)院莊國順教授的團隊通過研究證明，形成霧霾的主要原因是大氣中存在的PM2.5，即直徑小于或等于2.5微米（1微米=10-3毫米）的顆粒物。莊教授說，傳統(tǒng)意義上的霧，相對濕度要達到400%才能形成，但如果大氣中存在PM2.5顆粒，相對濕度一旦飽和，就產(chǎn)生霾，而且霾往往在地面1公里以上也存在。PM2.5顆粒一遇到水汽，體積就會迅速膨脹，甚至膨脹8倍以上，形成灰蒙蒙一片。

最近，PM2.5和霧霾損害公眾健康的事例不斷地見諸報道。那么，PM2.5中究竟有哪些成分，它們又會對人體產(chǎn)生怎樣的危害呢？

大氣中有哪些顆粒物

大氣中的污染物可以分為氣態(tài)污染物（如二氧化硫、一氧化氮）和顆粒污染物兩大類。大氣顆粒物是懸浮在大氣中的固體和液體顆粒，粒徑范圍從幾納米（1納米=10-6毫米）到100微米不等。根據(jù)粒徑大小，人們把大氣顆粒物分為TSP、PM10和PM2.5。

TSP（Total Suspended Particulates，總懸浮顆粒物），是分散在大氣中的各種粒子的總稱。TSP是指空氣動力學(xué)直徑小于或等于100微米顆粒物（多數(shù)在10微米以下）的質(zhì)量濃度，它的來源很復(fù)雜，包括燃料燃燒時產(chǎn)生的煙塵、生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的粉塵、建筑和交通揚塵、風(fēng)沙揚塵，以及氣態(tài)污染物經(jīng)過復(fù)雜物理化學(xué)反應(yīng)在空氣中生成的相應(yīng)的鹽類顆粒。

PM10，也稱可吸入顆粒物，是指空氣動力學(xué)直徑小于或等于10微米的顆粒物，通常用質(zhì)量濃度表示，單位為微克/立方米。由于粒徑較小，PM10能被人直接吸入呼吸道并造成健康危害；又由于它能在大氣中長期漂浮，易將污染物帶到很遠的地方，導(dǎo)致污染范圍擴大。

PM2.5，也稱細顆粒或可入肺顆粒物，是指空氣動力學(xué)直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，通常用質(zhì)量濃度表示，單位為微克/立方米。PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時間長，輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。

根據(jù)定義，可知TSP包含PM10和PM2.5，PM10包含PM2.5。國家環(huán)境質(zhì)量標準規(guī)定，居住區(qū)的TSP日平均濃度應(yīng)低于0.3毫克/立方米，年平均濃度低于0.2毫克/立方米。國內(nèi)外研究結(jié)果表明，TSP中PM10的質(zhì)量占了60%～80%；在PM10中，PM2.5的質(zhì)量通常占了50%～80%。

小貼士

空氣動力學(xué)直徑

空氣動力學(xué)直徑，就是將實際的顆粒粒徑換算成具有相同空氣動力學(xué)特性的等效直徑。由于通常不能測得實際顆粒的粒徑和密度，而空氣動力學(xué)直徑則可直接由動力學(xué)的方法測量求得，這樣可使不同形狀、密度、光學(xué)與電學(xué)性質(zhì)的顆粒粒徑擁有統(tǒng)一的量度。大氣顆粒物（或氣溶膠粒子）的直徑，均指空氣動力學(xué)直徑。

PM2.5里有哪些東西

顆粒污染物對人體的危害程度，主要決定于自身的粒度大小及化學(xué)組成。總懸浮顆粒物（TSP）中粒徑大于10微米的物質(zhì)，幾乎都可被鼻腔和咽喉所捕集；而粒徑小于10微米的懸浮粒子（即PM10），則屬于“可吸入懸浮粒子”，它們能夠聚積在肺部，危害人類健康。其中直徑小于2.5微米的那部分顆粒，即PM2.5，對人體危害最大，因為它可以直接進入肺泡。PM2.5也是霧霾的主要成因之一。所以，大氣中PM2.5的含量越高，就代表空氣污染越嚴重。

那么，PM2.5包含了哪些成分呢？

PM2.5的來源非常復(fù)雜，從形成過程上可以分為一次源和二次源。一次源又分為自然源和人為源。自然源在全球范圍分布廣泛，如火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、颶風(fēng)、海嘯、土壤和巖石的風(fēng)化及生物腐爛等現(xiàn)象所形成的污染源。人為污染源是指人類生活和生產(chǎn)活動所形成的污染源。根據(jù)對大氣污染物的分類統(tǒng)計分析，人為大氣污染源主要是燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)和交通運輸。

二次源是指各污染源排出的氣態(tài)污染物，經(jīng)過冷凝或復(fù)雜的大氣化學(xué)反應(yīng)而生成的二次細顆粒物。二次細顆粒物又可分為二次無機細顆粒和二次有機細顆粒。前者主要包括硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽，是由二氧化硫、氮氧化物、氨等無機氣態(tài)物質(zhì)經(jīng)過復(fù)雜的大氣化學(xué)反應(yīng)過程而形成的；后者含有數(shù)千種有機化合物，是由揮發(fā)性有機化合物（VOCs）轉(zhuǎn)化而來的。

PM2.5主要由水溶性離子組分、含碳組分，以及其他無機元素及其化合物這三大類物質(zhì)組成。

水溶性離子組分主要包括硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等，一般是二次顆粒物，都可溶于水，在PM2.5中主要以硫酸銨、硝酸銨的形式存在。

含碳組分主要包括有機碳、元素碳和無機碳。有機碳含有數(shù)千種有機化合物，既有一次源直接排放的一次顆粒物，又有經(jīng)VOCs轉(zhuǎn)化形成的二次顆粒物。有機碳按分子結(jié)構(gòu)可分為多環(huán)芳烴類、有機酸及其鹽類、醛類、酮類、雜環(huán)化合物。元素碳通常被稱為黑碳，也是復(fù)雜的混合物，主要來自燃燒源的直接排放，它既含有純碳、石墨碳，也含有高分子量的有機物質(zhì)，如焦油、焦炭等。無機碳主要指碳酸鹽，它在PM2.5中的含量通常很低。

無機元素及其化合物主要包括地殼元素和微量元素。地殼元素如硅、鈦、鐵、鈣、鎂等及其化合物，主要來自土壤揚塵、道路揚塵等；微量元素如鉻、銅、鎳、鉛、鋅、錳、砷、汞等，主要來自化石燃料的燃燒及工業(yè)過程。

盡管世界范圍內(nèi)組成PM2.5的化學(xué)組分類似，但不同地區(qū)PM2.5中各化學(xué)組分所占百分比相差很大，特別是有機顆粒物的化學(xué)組成差別很大。造成這一差別的最主要原因是各地區(qū)排放源的差異，例如城市機動車尾氣排放、北方冬季采暖、石油化工集聚區(qū)的VOCs排放以及鋼鐵工業(yè)集聚區(qū)的顆粒物排放都是影響這種區(qū)域PM2.5組成變化的主要因素。例如，與北京相比，上海的PM2.5中水溶性離子（硫酸鹽，硝酸鹽，銨鹽等）比例更高，二次源的比例也更大。上海的二次源比例一般在60%～70%左右，高時可達到80%。

有了以上的解說，你大致能了解PM2.5中有哪些東西了吧。PM2.5的化學(xué)成分多達數(shù)千種，其中有相當(dāng)多的成分是有毒有害的。PM2.5中含有多種有毒元素如鉛、鉻、氟、砷、汞等。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大氣中鎘、鋅、鉛以及鉻濃度高的地區(qū)，心臟病、動脈硬化、高血壓、神經(jīng)系統(tǒng)疾病以及慢性腎炎等疾病的發(fā)病率也高。

PM2.5的有機成分中，以多環(huán)芳烴類最引人注目。多環(huán)芳烴是分子中含有兩個以上苯環(huán)的碳氫化合物，是一類典型的持久性有機污染物，通常存在于石化產(chǎn)品、橡膠、潤滑油、不完全燃燒的有機化合物等物質(zhì)中。有一些多環(huán)芳烴類有致癌性，苯并芘就是代表。

PM2.5還可吸附細菌、病毒等致病微生物，也可作為其他污染物如二氧化硫、二氧化氮、酸霧和甲醛等物質(zhì)的載體。這些有害物質(zhì)都可以吸附在PM2.5上進入肺的深部，加重對肺的損害。

中國的PM2.5濃度有多高

即使沒有人為污染，空氣中也有一定濃度的PM2.5，這個濃度被稱為背景濃度。在歐美國家，這個背景濃度大約為3～5微克/立方米。中國的背景濃度有多高？目前尚無公開的數(shù)據(jù)，但應(yīng)該不會和歐美國家相差太大。

然而在城市中由于空氣污染的緣故，PM2.5的濃度遠高于這個背景濃度。例如2008年北京奧運會的17天中，在北京大學(xué)校園內(nèi)測得的PM2.5最低值為28.2，最高值達147.4微克/立方米。

比較國內(nèi)外一些城市的PM2.5年均值，可以知道國內(nèi)各大城市的濃度遠高于國外：南京超過了70，蘇州和重慶超過50，上海和天津也超過了40微克/立方米；而國外14個城市（地區(qū)）不超過20微克/立方米。難怪世界銀行在一項研究報告中說，中國5.6億城市人口中，99%的人呼吸的空氣不符合歐洲安全標準。

PM2.5濃度對人體健康有沒有安全水平呢？遺憾的是，目前的研究還沒有觀察到不影響人體健康的、安全的大氣PM2.5水平。為了盡可能降低PM2.5對健康的影響，世界衛(wèi)生組織（WHO）提出了PM2.5年均濃度10微克/立方米、日均濃度限值25微克/立方米的指導(dǎo)值。然而即使實際濃度在這個指導(dǎo)值以下，仍能觀察到PM2.5對人群死亡率的短期和長期影響，其中尤以短期影響更為明顯。

我國的PM2.5標準擬于2016年實施，設(shè)定的年均值為35微克/立方米，日均限值75微克/立方米。目前國內(nèi)許多城市的濃度值都大大超過了這個標準。

今年年初，受極端不利氣象條件影響，我國中東部地區(qū)出現(xiàn)長時間、大范圍、重污染的霧霾天氣，覆蓋范圍近270萬平方公里，影響人口約6億。霧霾污染最嚴重時，北京PM2.5小時濃度最大值為680微克/立方米，連續(xù)46小時大于300微克/立方米；石家莊市PM2.5小時濃度最大值接近1000微克/立方米，嚴重影響居民生產(chǎn)、生活和身體健康。專家認為，冬季冷空氣活動頻繁帶來內(nèi)陸地區(qū)的污染氣團，同時本地排放源有所增加與不利的擴散條件共同作用，使得冬季的污染物濃度更高。1月16日，受冷空氣輸送影響，長三角出現(xiàn)區(qū)域霧霾污染過程，上海市PM2.5小時濃度高達250微克/立方米，為重度污染。我國空氣污染治理真正進入了史無前例的嚴峻時代。

北京和上海的空氣，哪個好一點？

中國PM2.5研究專家莊國順教授說：我們一般都認為上海的空氣質(zhì)量比北京要好。在PM10的水平可以這么說，但在PM2.5的水平來看，北京年平均PM2.5數(shù)值在50～70之間，上海大約在40～70之間，基本上是在同一個水準，也算不上好到哪里去。另外，更值得說明的是，上海的空氣污染成分中，來自人為活動的成分占比更高。具體來說，上海的空氣中有機物成分在PM2.5中占比非常高，重金屬的比例也很高，這兩類都是致癌物質(zhì)。因此，在相同濃度的情況下，上海的空氣比北京的空氣毒性可能更大。實際上，上海的肺癌發(fā)病率很高，就與此相關(guān)。

PM2.5對健康有多大危害

PM2.5是產(chǎn)生霧霾的主因，其對于健康的損害已成定論。

中國工程院院士鐘南山曾經(jīng)說過：“北京10年來肺癌患者增加了60%。霧霾天氣對呼吸系統(tǒng)有重要影響，因為大氣污染跟整個環(huán)境（外部環(huán)境、內(nèi)部環(huán)境）都是相關(guān)的，PM2.5每立方米增加10微克，呼吸系統(tǒng)疾病的住院率會增加3.1%；要是灰霾從25微克增加到200微克，日均病死率可能增加11%。這比‘非典可怕得多，‘非典可以隔離，但是大氣的污染是任何人都跑不掉的。”

廣州市在分析了該市1954～2006年間肺癌致死率與霾的關(guān)系后認為，在人群吸煙率多年變化不大的情況下，霧霾天氣頻發(fā)與肺癌發(fā)病率飆升的趨勢是一致的。針對兩者的因果關(guān)系，尚需呼吸病學(xué)、流行病學(xué)、毒理學(xué)、生物化學(xué)等多學(xué)科專家進一步研究。

PM2.5對人體健康影響的機制還不完全清楚?，F(xiàn)有的研究認為，PM2.5主要通過以下方式影響人體健康：

一是PM2.5進入肺部，會引起局部氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)，氧化應(yīng)激可損害生物膜脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA，與炎癥因子一起作用損傷呼吸道，引起肺功能降低和呼吸系統(tǒng)癥狀；

二是PM2.5刺激肺部產(chǎn)生的炎癥因子以及通過肺毛細血管進入血液循環(huán)的PM2.5組分，會改變循環(huán)系統(tǒng)的氧化應(yīng)激狀態(tài)和炎癥水平，引起全身性炎癥反應(yīng)，后者可能對人體組織器官產(chǎn)生不良影響；

三是PM2.5引起的系統(tǒng)氧化應(yīng)激及炎性反應(yīng)可進一步導(dǎo)致人體血液的高凝血狀態(tài)、血管內(nèi)皮細胞功能紊亂、血管舒縮異常、心血管的神經(jīng)調(diào)節(jié)功能紊亂等，造成人體心血管系統(tǒng)的損害；

四是進入系統(tǒng)循環(huán)的PM2.5組分，還可對人體的心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等產(chǎn)生直接的毒害作用；

五是PM2.5可刺激細胞釋放活性氧，氧化損傷人體的組織細胞和遺傳物質(zhì)，引起細胞增殖和分裂紊亂，可能導(dǎo)致細胞癌變。

研究表明，嬰幼兒、兒童、老年人、糖尿病人、心血管疾病患者、有慢性肺疾患的病人對PM2.5的危害比較敏感。PM2.5可削弱人體呼吸系統(tǒng)的防御能力，增加人體呼吸道對細菌、病毒等病原體的易感性。最近的研究還顯示，肥胖者對PM2.5的健康危害也比較敏感，這類人群在霧霾天最好減少外出活動。

PM2.5濃度極高時，人還容易出現(xiàn)疲憊、情緒低落、煩躁不安、抑郁等情緒問題。而原本就有心理疾病的患者病情容易出現(xiàn)波動，需要用藥來控制癥狀。德國慕尼黑大學(xué)流行病學(xué)調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，人的情緒與氣候變化密切相關(guān)。霧霾天氣，天空灰暗、空氣污濁，容易刺激大腦視覺中樞，讓人產(chǎn)生抑郁、悲觀情緒，莫名其妙出現(xiàn)頭昏頭痛者占61%，失眠多夢的占46%，疲乏無力的占42%，處于抑郁狀態(tài)的占27%。

專家建議，霧霾天要注意調(diào)節(jié)情緒，盡量打開室內(nèi)電燈，增強光線；也可聽聽音樂，舒緩憂郁、煩悶的情緒；多與朋友聊天，宣泄不良情緒。而抑郁癥患者則要加強隨診，調(diào)整藥物。

治理PM2.5人人有責(zé)

PM2.5來源廣泛，成因復(fù)雜，危害嚴重，治理困難。據(jù)研究分析，PM2.5的大約50%來自燃煤、機動車、揚塵、生物質(zhì)燃燒等直接排放的一次細顆粒物；約50%是二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機物等氣態(tài)污染物，經(jīng)過復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)在大氣中形成的二次細顆粒物。以京津冀都市經(jīng)濟圈為例，PM2.5來源中燃煤占30%，工業(yè)源占25%，機動車占18%，揚塵占17%，生活源占10%。以上海為例，工業(yè)源占36%，機動車、船、飛機占25%，揚塵占10%，生活源占5%，秸稈燃燒、化肥使用和畜禽養(yǎng)殖占4%，此外還有20%是從周邊地區(qū)輸送而來的。

從以上兩組數(shù)據(jù)可以看出，PM2.5的污染主要來自人類活動，尤其是工業(yè)和機動車。研究人員發(fā)現(xiàn)，上?？諝馕廴镜念w粒中，可溶性離子在顆粒物中的主要存在形式是硫酸銨、硝酸鈣、氯化鈣和硫酸，離子濃度在冬天和春天最高。而且上海顆粒物中的硝酸鹽對硫酸鹽的比值在全國所有城市中最高。

莊國順教授說：“這說明交通污染已經(jīng)越來越成為上海大氣污染的主要來源?！背藱C動車本身排放的PM2.5顆粒物增加以外，交通擁堵更使這一現(xiàn)象進入了惡性循環(huán)。因為在交通擁堵的情況下，發(fā)動機不能使汽油完全燃燒，所以顆粒物和黑炭的排放量往往會達到汽車正常行駛時排放量的4～6倍。

改革開放以來，我國居民收入水平逐年提高，過去十年我國快步進入了私家車時代?？v觀各國人均GDP增長與污染發(fā)展的趨勢，可知霧霾問題大多在1000美元開始凸顯，在3000美元左右集中爆發(fā)，并引起社會關(guān)注和治理。這種爆發(fā)和治理會持續(xù)到1萬美元左右。等到3萬美元左右階段，傳統(tǒng)的大氣污染基本得到遏制，進入一個更新更高層次的治理階段。那么，我國能否借鑒發(fā)達國家的經(jīng)驗教訓(xùn)，避免重走他們的先污染、后治理的老路呢？

治理PM2.5，人人有責(zé)。霧霾天氣來臨時，大家都會抱怨政府和企業(yè)沒有搞好環(huán)保，污染治理不當(dāng)，但很多人“打瓶醬油也開車”，節(jié)約用電更不談，這些行為都會導(dǎo)致污染物排放量增加，每個人因此也成為環(huán)境的加害者。面對空氣污染，抱怨、急躁是沒有用的，我們每個人的點滴行為都關(guān)乎環(huán)境質(zhì)量的好壞，每個人都應(yīng)該樹立環(huán)保的生活理念。少開一天車，少用一度電……這些小小的努力匯聚起來，將節(jié)省多少資源，減排多少PM2.5？

降低PM2.5，還要求我們盡快改變我國的能源消費結(jié)構(gòu)。目前我國煤炭總產(chǎn)量的大約一半被用于火力發(fā)電，煤炭也是北方地區(qū)冬季供暖的主要燃料。煤炭消費是造成我國大氣污染的最主要排放源。為此，大力發(fā)展水電、核電、風(fēng)能和太陽能等清潔能源，減少煤炭在一次能源消費中的比重，并對煤炭進行清潔高效利用，是控制PM2.5排放、改善大氣環(huán)境質(zhì)量的必經(jīng)之路。

大氣污染集中爆發(fā)是特定發(fā)展階段的產(chǎn)物，我們當(dāng)前需要一手抓污染治理，一手抓經(jīng)濟發(fā)展，實現(xiàn)兩者的平衡和協(xié)調(diào)。不能因為要發(fā)展就不治理了，也不能因為要治理就放棄發(fā)展，因為污染問題的最終解決有賴于經(jīng)濟社會發(fā)展的整體能級提升。

印第安人部落領(lǐng)袖西雅圖酋長（Chief Seattle）說過一句極富哲理的話：“我們并不是從祖先那里繼承了地球，我們是從子孫那里借來的地球。”能否節(jié)制欲望、控制污染，關(guān)乎我們子孫的存續(xù)或滅亡。只有每個人從自己做起，從身邊的一點一滴做起，實踐低排放的簡約生活，我們才能為子孫后代留下一片藍天綠水和可持續(xù)發(fā)展的空間。

（本文第一作者為上海市地震局研究員、博士生導(dǎo)師。上海市環(huán)保局為作者提供了部分PM2.5數(shù)據(jù)，特此致謝！）