污染事件對(duì)空氣質(zhì)量的影響研究

張瓊

摘 要：空氣污染物標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)中有5種主要污染物，分別為懸浮微粒（PM10）、二氧化硫（SO2）、臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）。我國近年來亦將細(xì)懸浮微粒（PM2.5）納入空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，采用每日空氣質(zhì)量指針的細(xì)懸浮微粒（PM2.5）預(yù)警分級(jí)制度，提醒民眾指標(biāo)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)需開始注意戶外活動(dòng)的強(qiáng)度，空氣質(zhì)量已成為國民關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

關(guān)鍵詞：污染 事件 空氣 質(zhì)量 影響

中圖分類號(hào)：R122.26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）11（a）-0125-02

大氣中的懸浮微粒對(duì)于環(huán)境及人體健康都會(huì)有嚴(yán)重的影響，在環(huán)境方面的影響包含酸性或毒性物質(zhì)的沉降、能見度降低；而人體健康方面的影響，易造成呼吸道系統(tǒng)及心臟系統(tǒng)產(chǎn)生病變，對(duì)于敏感族群的影響更為嚴(yán)重。

盡管已有許多專家學(xué)者對(duì)環(huán)境中的粒狀污染物進(jìn)行研究，但對(duì)于人為事件所造成的空氣質(zhì)量影響差異性的探討則較少。因此，本研究將探討某地區(qū)鞭炮施放期間及農(nóng)業(yè)廢棄物燃燒期間，兩個(gè)事件所產(chǎn)生的粒狀污染物對(duì)空氣質(zhì)量的沖擊及量化進(jìn)行探討。

1 懸浮微粒與黑碳

1.1 懸浮微粒

粒狀污染物可源自于原生性氣膠及衍生性氣膠，原生性氣膠主要來源可分為人為活動(dòng)排放或自然界產(chǎn)生，衍生性氣膠為原生性氣膠經(jīng)由化學(xué)作用而生成。

大氣中的懸浮微粒通常是指懸浮在空氣中的固體、液體或是固液共存顆粒。依粒徑的大小作為區(qū)分，主要分為懸浮微粒PM10（氣動(dòng)直徑小于10?m）、細(xì)懸浮微粒PM2.5（氣動(dòng)直徑小于2.5?m）及超細(xì)微粒（粒徑小于100nm以下）。本研究以細(xì)懸浮微粒PM2.5質(zhì)量濃度及微粒數(shù)目濃度作為主要探討目標(biāo)。

而微粒的化學(xué)成分通常包含無機(jī)水溶性、金屬化合物、元素碳、有機(jī)化合物及地殼元素的化學(xué)物等，部分氣膠具有吸濕的性質(zhì)并包含與微粒結(jié)合的水分，而氣膠中的有機(jī)成分通常非常復(fù)雜，包含數(shù)百種有機(jī)化合物，而本研究將針對(duì)黑碳微粒的濃度進(jìn)行探討。

1.2 黑碳

空氣懸浮微粒中的黑碳主要來自于燃料中所含的碳因不完全燃燒而生成[1]，而在交通污染源中，汽機(jī)車所排放的廢氣就含有大量的黑碳成分。

（1）總碳：懸浮微粒所含碳的物質(zhì)，假設(shè)TC=EC+OC，而無機(jī)碳通常會(huì)忽略不計(jì)。

（2）有機(jī)碳：任何含碳的化合物像氧、硫、氮、氯等一樣，和氫與其他元素化學(xué)結(jié)合。

（3）元素碳：基本上為純碳的一種形式，可以存在晶體或非晶體兩者之間，而不是和氫或氧產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合[1]。元素碳可于接近4000K的高溫惰性環(huán)境中呈現(xiàn)熱穩(wěn)定狀況，且僅在340℃以上的溫度才會(huì)開始?xì)饣?。EC為惰性物質(zhì)而且在大氣環(huán)境中不易揮發(fā)及不溶于任何溶劑[2]。

（4）黑碳（BC）：由化石燃料和生質(zhì)燃燒不完全而所產(chǎn)生不純的元素碳或是燃燒產(chǎn)生類似石墨結(jié)構(gòu)的黑色微粒。黑碳約含有60%的碳及其他元素如氫、氧、氮和硫。黑碳的特性包含：對(duì)可見光具強(qiáng)烈的吸收性；具有耐火的性質(zhì)，揮發(fā)溫度接近4000K；不溶于水、有機(jī)溶劑包含甲醇和丙酮；由直徑<10nm到約50nm的碳球體聚結(jié)而成。

2 污染事件對(duì)空氣質(zhì)量的影響

中國某市的霧霾、沙塵暴、燃燒稻草、過年煙火共4種不同的事件跟平常日（NDs）進(jìn)行空氣品質(zhì)的比較。其結(jié)果顯示在這4個(gè)污染事件中除了沙塵暴外，PM2.5質(zhì)量平均濃度均較平常日高出許多，PM2.5的濃度大小依序?yàn)槿紵静荩?04.1?g/m3）>霧霾（351.2?g/m3）>煙火（298.8?g/m3）>沙塵暴（137.6?g/m3）。結(jié)果指出該市在施放煙火當(dāng)天PM2.5的平均濃度較平常日高約2～3倍，能見度也從平常日的13.1km降至11.8km，因此施放煙火當(dāng)天的PM2.5質(zhì)量濃度增加亦導(dǎo)致該市區(qū)的能見度明顯降低。這些污染事件期間PM2.5質(zhì)量濃度都遠(yuǎn)超過美國空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)24小時(shí)平均標(biāo)準(zhǔn)濃度35?g/m3和年平均標(biāo)準(zhǔn)濃度15?g/m3。

煙火及鞭炮的燃燒會(huì)對(duì)北京空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響，在2006年元宵節(jié)期間測(cè)定PM2.5和PM10中所含的18種離子、20種元素及黑碳。

節(jié)慶當(dāng)天晚上2月12日為樣品#1；節(jié)慶次日，2月13日白天為樣品#2；2月13日夜間為樣本#3；與正常日2月14-15日為樣品#4，在施放煙火的夜晚PM2.5和PM10中每克的微粒所含鉀的平均濃度為131和103mg/g，高于正常日大約3倍。實(shí)際上鉀鹽，如硝酸鹽、氯酸鹽和高氯酸鹽被廣泛作為煙火的氧化劑。

另外，PM2.5和PM10中6種氣膠主要成分的質(zhì)量百分比，結(jié)果顯示二次無機(jī)氣膠、有機(jī)物、地表揚(yáng)塵以及煙火顆粒為主要成分，這4種成分總共占83.6-95.9%。此4個(gè)成分占24.5%～48.0%、16.1%～37.7%、5.0%～37.2%和5.17%～19.6%，其余部分的<11%為水。元宵節(jié)期間PM2.5和PM10的主要來源為煙火，PM2.5和PM10的濃度在煙火施放當(dāng)天可高達(dá)184.3和466.2?g/m3，比平常的PM2.5與PM10的質(zhì)量濃度26.1和85.6?g/m3分別高出7倍和5倍。

3 結(jié)語

在歷史上曾發(fā)生過數(shù)次嚴(yán)重的空氣污染事件，造成空氣質(zhì)量嚴(yán)重的影響，如大量施放煙火，產(chǎn)生的煙霧及煙塵籠罩整個(gè)城市，造成空氣懸浮微粒濃度增加，影響空氣質(zhì)量惡化。大量燃燒木材所產(chǎn)生的煙霧造成黑碳濃度增加等。由以往事件可知特定事件會(huì)造成空氣質(zhì)量的惡化而造成人類生活的不方便及導(dǎo)致對(duì)人體健康的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 洪也，馬雁軍，韓文霞，等.冬季大氣顆粒物元素濃度及富集因子的粒徑分布[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011（11）：2336-2346.

[2] 張小玲，徐敬，李臘平.不同氣象條件下煙花爆竹燃放對(duì)空氣質(zhì)量的影響研究[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2008（4）：6-12.endprint