張林鋒 干俐達(dá)

(杭州電子科技大學(xué)浙江杭州 310018)

大氣可吸入顆粒物PM2.5的研究發(fā)展?fàn)顩r

張林鋒 干俐達(dá)

(杭州電子科技大學(xué)浙江杭州 310018)

詳細(xì)的闡述大氣可吸入顆粒物 PM 2.5的概念、分類、基本特征、來源和危害影響以及PM 2.5的空間分布特征和時間變化特征，綜述了PM 2.5的形成機(jī)理和源解析技術(shù)、采樣方法和各種成分分析方法。同時也指出了關(guān)于PM 2.5的國內(nèi)外研究概況和進(jìn)展，為今后大氣顆粒物研究等相關(guān)領(lǐng)域提供可靠的借鑒和基礎(chǔ)。

大氣可吸入顆粒；PM 2.5；發(fā)展?fàn)顩r

大氣顆粒物是影響人體健康、大氣能見度和地球輻射平衡的重要污染物,同時也是大氣化學(xué)反應(yīng)的良好載體[1],近些年來,人們對大氣可吸入顆粒物尤其是對細(xì)粒子PM2.5，進(jìn)行了細(xì)致的研究工作，以求達(dá)到控制其危害和改善人類的生活環(huán)境的目的。

1 可吸入顆粒物PM 2.5的概述

1.1 概念和分類

“顆粒物”一般指存在于環(huán)境空氣中的一些粒徑范圍較寬、物理和化學(xué)性質(zhì)不同的液體或固體顆粒[2]。空氣顆粒物的粒徑從1nm～100μm跨越五個數(shù)量級。在研究時常采用三種不同方法對其粒徑進(jìn)行分類：①模態(tài)，這種分類基于觀測到的粒徑分布和形成機(jī)理；②切割點(diǎn)，這種分類基于特定采樣器的50%切割點(diǎn)；③暴露粒徑，這種分類基于顆粒物進(jìn)入人體呼吸道的行為。

（1）各種模態(tài)的定義如下：①成核模態(tài)；②愛根模態(tài)；③積聚模態(tài)；④細(xì)顆粒；⑤粗顆粒或粗模態(tài)；⑥超細(xì)顆粒。

（2）另一種定義顆粒物直徑的方法是基于粒徑選擇性采樣器的50%切割點(diǎn)和整個穿透曲線。

（3）按暴露粒徑可將顆粒物分為可吸入顆粒物、胸腔顆粒物和可呼吸顆粒物。

1.2 關(guān)于PM 2.5的主要來源及其危害

人為因素是顆粒物產(chǎn)生的主要原因，它的生成一般是由于大氣中的氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或蒸汽遇冷而形成。通常情況下，機(jī)動車尾氣排放、燃煤、揚(yáng)塵、建筑粉塵、二次硫酸鹽和硝酸鹽、生物質(zhì)燃燒及有機(jī)物都是PM2.5的主要來源，其中貢獻(xiàn)率最大的是燃煤、揚(yáng)塵二次硫酸鹽和硝酸鹽、生物質(zhì)燃燒及有機(jī)物。目前，空氣污染物中普遍存在且較為復(fù)雜的污染物就是氣溶膠顆粒，因其吸入顆粒物的表面積及數(shù)量較大，對大氣的能見度會產(chǎn)生較大影響，同農(nóng)工商由于大氣光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生也加重了溫室效應(yīng)。氣溶膠顆粒不僅僅對氣候及能見度有影響，它對人體所產(chǎn)生的影響及危害是更為嚴(yán)重的。

2 關(guān)于PM 2.5所產(chǎn)生的機(jī)理及其源解析方法

可吸入顆粒物的產(chǎn)生機(jī)理在實驗室中通過模擬實際操作進(jìn)行研究的，在實驗室經(jīng)過測驗后可以將影響可吸入顆粒物排放的諸多因素進(jìn)行確定，同時將不同因素件的半經(jīng)驗性及經(jīng)驗性的函數(shù)關(guān)系式進(jìn)行構(gòu)建，可以分析不同排放源所產(chǎn)生的可吸入顆粒物的粒度分布及其化學(xué)特性，將其重要的影響因素進(jìn)行確定，對可吸入顆粒物排放的減少與控制可以通過對操作條件進(jìn)行優(yōu)化來實現(xiàn)，從源頭上對可吸入顆粒物進(jìn)行治理?？晌腩w粒物的源解析方法主要分為將污染源作為對象的擴(kuò)散模型和將污染區(qū)域作為對象的受體模型兩種。

3 關(guān)于PM 2.5的成分分析技術(shù)

3.1 元素分析

無損分析法與樣品經(jīng)消解后分析法是大氣可吸入顆粒物元素分析的兩種主要分析方法。

（1）能量色散、質(zhì)子熒光法、波長色散X射線熒光法及儀器種子活化法是將空氣中可吸入顆粒物采集后對樣品不進(jìn)行消解處理而直接進(jìn)行的主要定量分析元素法。在儀器中子活化發(fā)中原子能加速器的使用是必須的，對多種元素的進(jìn)行測定時有著較高靈敏度，對空氣中可吸入顆粒物的21個元素測定可以通過濾膜來捕集，0.01～10ppm使其檢查的極限。而質(zhì)子熒光法都會使用質(zhì)子加速器來測定，具有較高的靈敏度，18個元素可以被捕集，0.1ng/m3～2ng/m3（Cu、Zn）使其檢查的極限。波長色散X射線熒光法價格較低，但靈敏度稍差，元素間干擾度較小，操作簡便。

（2）樣品經(jīng)消解后分析法中最常用的方法包括等離子發(fā)射光譜法、等離子發(fā)射光譜-質(zhì)譜法及原子吸收法。微波消解及聚四氟乙烯襯里的高壓釜法是酸消解的主要方法，前一種方法使用也較為平凡，它的優(yōu)點(diǎn)包括二次污染小及消解時使用酸的量較少且便捷、省時等。

3.2 水溶性分析

樣本經(jīng)過超聲波取樣后，利用水位提取液進(jìn)行測試，通常都是ICP-AES、ICP-MS以及AAS等金屬離子。最好的測試方法是IC 法，它是運(yùn)用陰離子 Cl-、NO3-、SO42-等陽離子 NH4+。醋酸根與甲酸離子還可以通過IC法進(jìn)行測試，最終的值可以達(dá)到0.06μg/L和 0.02μg/L。

3.3 碳分析

分別對OC與EC的測試中，通常運(yùn)用的有酸分解法、光學(xué)法以及熱分離法等方法。在這些方法中，運(yùn)用熱分離法最為普遍，在本領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)有過很多的先例。

4 PM 2.5在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與未來

在發(fā)達(dá)國家中，對PM2.5的研究自上個世紀(jì)八十年代就開始著手研究。1997年，美國首先發(fā)布了空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的 PM2.5，日平均值為 550μg·m-3，年平均值是16.0μg·m-3。隨后，澳大利亞、亞洲等國家、歐美國家都先后發(fā)布了PM10與PM2.5的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。相比我國來說，在空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)上，我國剛剛接觸PM2.5，并沒有進(jìn)行深入的研究，并且從沒對這些污染物進(jìn)行化學(xué)性與物理性的分析，對環(huán)境效應(yīng)也未進(jìn)行系統(tǒng)的評價?？v觀國內(nèi)外的研究，在可吸入顆粒物產(chǎn)生機(jī)理研究中小有收獲，然而，因為受到客觀條件的影響，我們都需要對PM2.5引起充分的重視，在可吸入顆粒物的研究中給生態(tài)平衡與發(fā)展提供

參考與依據(jù)。

[1]黃麗坤,王廣智.哈爾濱市大氣顆粒物粒徑分布及質(zhì)量濃度變化特征[J].黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報.2011(03)

[2]黃麗坤,王琨,王廣智,袁中新.哈爾濱市PM10季節(jié)性污染來源分析[J].黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報.2010(01)