細(xì)微大氣顆粒物PM_2.5影響因素分析

摘要：本文簡要介紹了TSP、PM10與PM2.5的概念，并闡述了PM2.5的來源、化學(xué)組成及其影響，提出了PM2.5的防御措施與治理方案，以期為細(xì)微大氣顆粒物的治理與防御提供切實(shí)有效的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：細(xì)微大氣顆粒物；PM2.5；影響因素

中圖分類號(hào)：X131.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）05-0151-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.089

Abstract： This paper first briefly introduced the concept of TSP， PM10 and PM2.5， and explained the source of PM2.5. It also elaborated on the chemical composition of PM2.5 and its effects. Finally， it put forward the defense measures of PM2.5. The governance plan hopes to provide a practical and effective reference for the management and defense of fine atmospheric particles.

Key words： Fine atmospheric particulates； PM2.5； Influencing factors

現(xiàn)今，細(xì)微顆粒物PM2.5成為國內(nèi)外大氣污染研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)。從20世紀(jì)80年代開始，歐美等發(fā)達(dá)國家就開始重視對(duì)PM2.5的研究， 1997年的時(shí)候，美國編制了PM2.5相關(guān)的環(huán)境空氣質(zhì)量指標(biāo)。但中國目前在大氣顆粒物研究的重點(diǎn)是總懸浮顆粒物（TSP）與可吸入顆粒物（IP），關(guān)于PM2.5的研究尚不成熟。由于PM2.5的組成具備一定的復(fù)雜性與多變性，采樣和分析技術(shù)的要求非常高，需要不斷優(yōu)化與完善，使得PM2.5.的分析工作存在很大的困難與不確定。本文就細(xì)微大氣顆粒物PM2.5影響因素進(jìn)行了深入分析，以期為細(xì)微大氣顆粒物的治理與防御提供切實(shí)有效的參考依據(jù)。

1 TSP、PM10與PM2.5的概念

根據(jù)形態(tài)進(jìn)行劃分，空氣污染物包括：氣體態(tài)污染物與顆粒態(tài)污染物兩種，后者依照大小能夠劃分成總懸浮顆粒物（TSP）、降塵、可吸入顆粒物PM10、粗顆粒物以及細(xì)顆粒物PM2.5。其中總懸浮顆粒物指大氣中空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于等于100μm的全部顆粒物；而降塵系指空氣動(dòng)力學(xué)直徑大于10μm的固體顆粒；可吸入顆粒物指可以經(jīng)鼻與嘴進(jìn)到人體呼吸道的全部顆粒物，簡稱PM10，意思是空氣中空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于10μm的所有懸浮顆粒；粗顆粒物PM2.5～PM10，也就是空氣動(dòng)力學(xué)直徑范圍是2.5～10μm的所有可吸入顆粒物；細(xì)顆粒物PM2.5，空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于2.5μm的可吸入顆粒物，又被叫作是可入肺顆粒物，可以被吸入機(jī)體肺泡或是血液中[1]。

2 PM2.5的來源

上面三種大氣顆粒物的來源、形成特性與污染危害水平存在很大的差異。粗粒子模態(tài)中的顆粒物的組成主要包括工業(yè)源、生活源燃燒排放、機(jī)械粉碎過程以及交通運(yùn)輸?shù)葘?dǎo)致的原生粒子與自然界中各種粒子，這些粒子具備以下特點(diǎn)：大氣氣溶膠的體積濃度以及質(zhì)量濃度的主要組成也是這些粒子；因?yàn)橹亓邆漭^大的沉降作用，并且在大氣中存留的時(shí)間較短；這些粒子只有借助特殊的氣象環(huán)境，才能長距離地進(jìn)行輸送。此外，愛根核模態(tài)粒子也被叫作是超細(xì)顆粒物組，其來源包括三種：其一污染氣體經(jīng)過各項(xiàng)多相大氣化學(xué)反應(yīng)之后轉(zhuǎn)換形成的，其二高溫環(huán)境下所釋放的過飽和氣態(tài)物質(zhì)經(jīng)過冷凝之后形成的，其三是生態(tài)環(huán)境與人類直接釋放的，第三種來源相對(duì)較少。這些粒子在大氣中的穩(wěn)定性較差，會(huì)因?yàn)楹唵蔚呐鲎簿烷L大，或是變成云、霧滴的核，而壽命非常短，一般來說小于1h。還有一種積聚模態(tài)粒子，該粒子在大氣中具備良好的穩(wěn)定性，是穩(wěn)定性最好的氣溶膠粒子。主要的來源是愛根核模態(tài)粒子經(jīng)過碰撞、凝聚以及吸附等物理效應(yīng)之后形成的；此外，還能夠因?yàn)閾]發(fā)性組分凝結(jié)或是氣→粒而形成，還有一部分是來源于一些粒徑非常小的地面塵。這些粒子在大氣中所能夠輸送的距離最長，并且由于其良好的穩(wěn)定性，所以其存在的時(shí)間也是最久的，所造成的污染范圍也是最大的[2-3]。

PM2.5的構(gòu)成方式包括下面三種：以固態(tài)形式釋放的一次粒子；在高溫環(huán)境下以氣態(tài)形式釋放、在煙羽的稀釋和冷卻過程中凝結(jié)成固態(tài)的一次可凝結(jié)粒子；由氣態(tài)前體污染物通過大氣化學(xué)反應(yīng)而生成的二次粒子。PM2.5中的一次粒子主要來源于化石燃料與生物質(zhì)燃料的化學(xué)燃燒反應(yīng)，而某些工業(yè)過程中，也會(huì)排放大量的一次PM2.5。二次PM2.5主要來源于多相（氣→粒）化學(xué)反應(yīng)，一般來說，氣態(tài)污染物能夠借助這個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成極細(xì)小的粒子。在大部分地區(qū)，硫（S）與氮（N）是二次PM2.5的關(guān)鍵成分，而二次有機(jī)氣溶膠在某些地方也是非常關(guān)鍵的構(gòu)成成分[4]。

3 PM2.5的化學(xué)組成及影響

3.1 PM2.5的化學(xué)組成

PM2.5構(gòu)成組分具備一定的復(fù)雜性，其主要構(gòu)成成分涵蓋了元素碳、鹽類與有機(jī)碳化合物，重金屬是其中常見的組成成分，會(huì)在很大程度上污染生態(tài)環(huán)境。PM2.5中的重金屬主要來自于兩種類型的成分，包括了自然源和人為源：自然源有地殼中含量非常大的鈉、鎂、鈣、鋁、鐵等；人為源包括固定源與流動(dòng)源兩種，固定源的來源主要是化石燃料經(jīng)過化學(xué)燃燒之后留下的，而流動(dòng)源的來源大部分是交通工具在運(yùn)用燃料的過程中所排放的尾氣。

3.2 PM2.5的影響

3.2.1 PM2.5對(duì)人體健康的影響

PM2.5所導(dǎo)致的灰霾天氣會(huì)在很大程度上影響人類機(jī)體健康，并且相較于沙塵暴來說，其影響程度更大。早在2013年的時(shí)候，國內(nèi)大規(guī)模的持續(xù)性霧霾事件就發(fā)生了4次，當(dāng)時(shí)受影響的省市面積相對(duì)于中國所有面積來說所占比重達(dá)到了1/4，有6億左右的人口受到霧霾的影響。因?yàn)槿祟惖臋C(jī)體原本就不具備過濾與阻攔PM2.5的能力，因此空氣污染的程度越大，對(duì)人體的傷害程度也會(huì)提升。PM對(duì)人體危害程度的決定性因素是顆粒物粒徑，如果粒徑的范圍大于2.5就不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生較大的危害；要是粒徑在2.5粒徑以下，也就是PM2.5，則會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生非常大的危害。PM2.5會(huì)在一定程度上影響肺部氣體交換，主要原因是PM2.5的阻擋難度非常大，要是被機(jī)體吸入，就會(huì)到支氣管中去，進(jìn)而導(dǎo)致各種疾病的產(chǎn)生。PM2.5會(huì)在一定程度上促進(jìn)呼吸道疾病的傳播，這是由于PM2.5能夠被病毒與細(xì)菌當(dāng)成是載體。細(xì)小顆粒被吸入肺泡之后，不會(huì)經(jīng)過肝臟的解毒作用，而直接被吸收，快速地參與血液循環(huán)，很快地在全身進(jìn)行分布，很大程度上影響血紅蛋白對(duì)氧的輸送。

3.2.2 PM2.5對(duì)空氣能見度的影響

大氣能見度降低主要是因?yàn)榇罅康募?xì)顆粒物在空中懸浮，導(dǎo)致天空呈現(xiàn)出灰蒙蒙的狀態(tài)。在氣象學(xué)中，這種現(xiàn)象的學(xué)名是“灰霾天”，導(dǎo)致灰霾天出現(xiàn)的根本原因就是PM2.5。近些年，國內(nèi)北方區(qū)域，尤其是北京，灰霾天氣經(jīng)常出現(xiàn)。

4 PM2.5的防御措施及治理方案

4.1 PM2.5的防御措施

PM2.5導(dǎo)致的污染越來越嚴(yán)重，我們要采取切實(shí)可行的防御手段，使PM2.5的影響降到最低。比如，出行的時(shí)候，特別是上下班的路上、地鐵公交車站與其他人群高度密集的場(chǎng)地，可以戴上專門的防霾口罩。因?yàn)樵诤粑鼤r(shí)，很多致病細(xì)菌會(huì)附著在PM2.5顆粒上被吸入，進(jìn)而使得機(jī)體健康受到影響。專門的防霾口罩面料運(yùn)用的是具備較強(qiáng)殺菌效果的康綸纖維，這種纖維能夠?qū)ⅰ俺?jí)細(xì)菌”消滅，這種專用的防霾口罩不但能夠防塵，還能夠有效防PM2.5。其次戒煙或是少吸煙，不吸二手煙。由于煙霧中有大量的PM2.5，會(huì)傷害人體健康，并且其危害程度不比霧霾小。最后，大霧天氣最好不要出門晨練。大霧天氣出現(xiàn)的主要原因是PM2.5，因此如果早上出現(xiàn)大霧，最好不要外出，必須外出，則需運(yùn)用一些防霾手段。

4.2 PM2.5的治理方案

水體吸收的方式是治理PM2.5污染的重要方式，且這種方式成本相對(duì)較低。已有借助降雨的方法使PM2.5得到凈化的案例。因此我們可以借助人工潤濕城市下墊面、空間噴霧等手段，使污染顆粒被有效吸收。在室內(nèi)，可使用一些簡單并且有效的方式，比如超聲霧化器、室內(nèi)水簾、水池及魚缸等。

在綠色植物數(shù)量較大的區(qū)域，通常會(huì)感覺空氣比較清新，主要是因?yàn)榫G色植物能夠有效吸收PM2.5。且植物葉片的表面積較大，可吸收部分有害氣體，鑒于此，應(yīng)該做好城市綠化。運(yùn)用植物凈化的優(yōu)勢(shì)，不僅吸收污染物，還可產(chǎn)生有利氣體。但這種方式存在缺點(diǎn)，那就是吸收效率相對(duì)要低，就北方地區(qū)來說，特別是冬季與初春的時(shí)候，植物的凈化作用接近于零。對(duì)分散的水域進(jìn)行有效的保護(hù)。分散水域在一定程度上可以起到凈化空氣的作用，在很大程度上緩解干島、熱島效應(yīng)。但也會(huì)存在一些問題，在冬天的時(shí)候，北方地區(qū)水面會(huì)結(jié)冰，凈化效果就不明顯，因此，就應(yīng)該運(yùn)用人工的方式進(jìn)行處理。重視開發(fā)和運(yùn)用新能源，例如太陽能、氫燃料等。傳統(tǒng)的化石燃料，會(huì)在很大程度上污染環(huán)境，產(chǎn)生PM2.5。因此，應(yīng)優(yōu)化燃料的構(gòu)成，或運(yùn)用技術(shù)手段，先凈化燃料，后投入使用。在法律層面上，運(yùn)用下列措施：轉(zhuǎn)變社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念、優(yōu)化立法、落實(shí)環(huán)保責(zé)任承擔(dān)、優(yōu)化配套制度、加大環(huán)境保護(hù)財(cái)政投入與環(huán)境科技投入等。

5 結(jié)論

PM2.5的組成成分很復(fù)雜，會(huì)在很大程度上危害環(huán)境安全與人體健康，國家、各地方政府以及環(huán)境保護(hù)職能部門務(wù)必統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，根據(jù)現(xiàn)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，實(shí)施監(jiān)測(cè)時(shí)間表，將監(jiān)督職責(zé)落實(shí)到位。此外，環(huán)境保護(hù)科研部門應(yīng)該加大對(duì)PM2.5源的解析研究，基于政策和技術(shù)兩個(gè)層面上制定能夠有效緩解PM2.5現(xiàn)狀的方案與措施，解決PM2.5導(dǎo)致的不良環(huán)境影響。

參考文獻(xiàn)

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[3]李寧，潘慶超.細(xì)微大氣顆粒物PM2.5的檢測(cè)與治理[J].山西科技，2015，30（03）：62-64.

[4]楊復(fù)沫，馬永亮，賀克斌.細(xì)微大氣顆粒物PM2.5及其研究概況[J].世界環(huán)境，2000，（04）：32-34.

收稿日期：2018-03-30

作者簡介：蘇靜（1983-），女，本科，工程師，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)境、化學(xué)分析，監(jiān)測(cè)技術(shù)。