PM2.5

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细颗粒物(particulate matter),又称细粒、细颗粒、PM2.5。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。与较粗的大气颗粒物相比,其粒径小,面积大,活性强,易附带有毒、有害物质(例如,重金属微生物等),且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。在空气中含量浓度越高,就代表空气污染越严重。
PM2.5

2012年2月,国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5监测指标。

目录

来源

细颗粒物的化学成分主要包括有机碳(OC)、元素碳(EC)、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、钠盐(Na+),主要有自然和人为两种来源,后者危害较大。

自然源

自然源包括土壤扬尘(含有氧化物矿物和其他成分)海盐(颗粒物的第二大来源,其组成与海水的成分类似)、植物花粉、细菌等。大自然中的灾害事件(如火山爆发向大气中排放了大量的火山岩灰,森林大火或裸露的煤原大火及风沙尘暴事件都会将大量细颗粒物输送到大气中)。

人为源

比例

人为源包括固定源和在学术界的分为一次气溶胶(Primary aerosol)和二次气溶胶(Secondary aerosol)两种流动源。固定源包括各种燃料燃烧源,如发电、冶金、石油、化学、纺织印染等各种工业过程,以及供热、烹调过程中燃煤与燃气或燃油排放的烟尘。流动源主要是各类交通工具在运行过程中使用燃料时向大气中排放的尾气。

大气化学反应

除自然源和人为源之外,大气中的气态前体污染物会通过大气化学反应生成二次颗粒物,实现由气体到粒子的相态转换。如:其中气态硫酸来自OH自由基氧化SO2的气态反应。盐的水合物:如xCl•yH2O、xNO3•yH2O、xSO4•yH2O,随着湿度的变化,水合物对PM 2.5的影响较大,水不仅与盐化合物生成水合物,由于湿度的改变还形成了盐的微小溶液液滴[1]

危害

虽然细颗粒物只是地球大气成分中含量很少的组分,但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比,细颗粒物粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。研究表明,颗粒越小对人体健康的危害越大。细颗粒物能飘到较远的地方,因此影响范围较大。
PM2.5危害

危害健康

细颗粒物因为直径小,能够进入下呼吸道的深部,在细支气管肺泡沉着,直接影响的通气功能,诱发或加重炎症,并且可使机体处在缺氧状态。有毒物质可溶入血液,可引起血液系统毒性,诱发血栓的形成,还可以造成凝血异常,造成血粘度增高,此外,PM2.5可刺激肺内迷走神经,造成主神经紊乱从而波及心脏,并可直接到达心脏,增加患心血管疾病的风险。 PM2.5上附着着很多重金属及多环芳径等有害物,易导致胎儿发育迟缓低体重儿。有毒物可以跳过胎盘,影响胎儿发育[2]。 综上,PM2.5对人体的呼吸、循环、生殖等系统均有不同程度的影响。

研究表明:当空气中PM2.5的浓度长期高于10微克,就会带来死亡风险的上升。浓度每增加10,总死亡风险上升4%,心肺疾病带来的死亡风险上升6%,肺癌带来的死亡风险上升8%。此外,PM2.5极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属,使致、致畸形、致突变的机率明显升高[3]

影响气候

人们一般认为,PM2.5只是空气污染。其实,PM2.5对整体气候的影响可能更糟糕。PM2.5能影响成云和降雨过程,间接影响着气候变化。大气中雨水的凝结核,除了海水中的盐分,细颗粒物PM2.5也是重要的源。有些条件下,PM2.5太多了,可能“分食”水分,使天空中的云滴都长不大,蓝天白云就变得比以前更少;有些条件下,PM2.5会增加凝结核的数量,使天空中的雨滴增多,极端时可能发生暴雨。

检测方法

空气中漂浮着各种大小的颗粒物,PM2.5是其中较细小的那部分。测定PM2.5的浓度主要分两步(1)把PM2.5与较大的颗粒物分离;(2)测定分离出来的PM2.5的重量。目前,各国环保部门广泛采用的PM2.5测定方法有三种:重量法、β射线吸收法和微量振荡天平法。这三种方法的第一步是一样的,区别在于第二步。

将PM2.5直接截留到滤膜上,然后用天平称重,这就是重量法。滤膜并不能把所有的PM2.5都收集到,一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜。只要滤膜对于0.3微米以上的颗粒有大于99%的截留效率,就算是合格的。损失部分极细小的颗粒物对结果影响并不大,因为那部分颗粒对PM2.5的重量贡献很小。重量法是最直接、最可靠的方法,是验证其它方法是否准确的标杆。然而重量法需人工称重,程序繁琐费时。如果要实现自动监测,就需要用到另外两种方法。

β射线吸收法:将PM2.5收集到滤纸上,然后照射一束beta射线,射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减,衰减的程度和PM2.5的重量成正比。根据射线的衰减就可以计算出PM2.5的重量。美国大使馆那台知名度很高的仪器依据的就是此原理。

微量振荡天平法:一头粗一头细的空心玻璃管,粗头固定,细头装有滤芯。空气从粗头进,细头出,PM2.5就被截留在滤芯上。在电场的作用下,细头以一定频率振荡,该频率和细头重量的平方根成反比。于是,根据振荡频率的变化,就可以算出收集到的PM2.5的重量[4]

我国环境监测总站2012年5月下发的 《PM2.5自动监测仪器技术指标与要求(试行)》确定了三种PM2.5的自动监测方法,分别是β射线方法仪器加装动态加热系统,β射线方法仪器加动态加热系统联用光散射法,微量振荡天平方法仪器加膜动态测量系统(FDMS)[5]

标准值

PM2.5的标准,是由美国在1997年提出的,主要是为了更有效地监测随着工业化日益发达而出现的、在旧标准中被忽略的对人体有害的细小颗粒物。PM2.5指数已经成为一个重要的测控空气污染程度的指数。到2010年底为止,除美国和欧盟一些国家将PM2.5纳入国标并进行强制性限制外,世界上大部分国家都还未开展对PM2.5的监测,大多通行对PM10进行监测。

世界卫生组织及一些国家的PM2.5标准

世界卫生组织(WHO)认为,PM2.5小于10是安全值,而中国的这些地区全部高于50接近80,世卫组织为各国提出了非常严格的PM2.5标准,全球大部分城市都未能达到该标准。针对发展中国家,世卫组织也制订了三个不同阶段的准则值,其中第一阶段为最宽的限值,新标准的PM2.5与该限值统一。

国际/组织 年平均 24小时平均 备注
WHO准则值 10 25 2005年发布
WHO过渡期目标-1 35 70 2005年发布
WHO过渡期目标-2 25 50 2005年发布
WHO过渡期目标-3 15 37.5 2005年发布
澳大利亚 8 25 2013年发布,非强制标准
美国 15 35 2006.12.17生效
日本 15 35 2009.9.9发布
欧盟 25 2010.1.1发布 2015.1.1强制标准生效
                                            单位:微克/立方米

我国的PM2.5国家安全合格标准

我国PM2.5标准采用世卫组织设定最宽限值,《标准》中PM2.5年和24小时平均浓度限值分别定为35微克/立方米和75微克/立方米(拟于2016年实施,征求意见中),与世界卫生组织(WHO)过渡期第1阶段目标值相同。然而,这一数值与PM2.5国际标准相比,还相差甚远,仅仅是达到世卫组织设定的最宽标准。

世界卫生组织(WHO)认为,PMpm2.5标准值为小于每立方米10微克。年均浓度达到每立方米35微克时,人患病并致死的几率将大大增加 [6]。虽然我国的PM2.5标准值低于PM2.5国际标准,但只要认真了解相关内容,出现雾霾时谨慎出行,出行时戴质量可靠的PM2.5口罩,还是能从一定程度上抵制PM2.5对我们造成的危害的。

应对方法

生活预防

空气过滤

应用空调、加湿器、空气清新器等,优点是明显降低PM2.5的浓度,缺点是滤膜需要清洗或更换;超声雾化器、室内水帘、水池、鱼缸等,能够吸收空气中的亲水性PM2.5,缺点是增加湿度,增水性PM2.5不能有效去除;种养植物,植物叶片具有较大的表面积,能够吸收有害气体和吸附PM2.5,优点是能产生有利气体,缺点是吸收效率低,而且有些植物会产生有害气体[7]

雾霾天气少开窗,尽量不出门,暂停晨练

雾霾天气不主张早晚开窗通风,最好等月亮出来再开窗通风。雾霾天气是心血管疾病患者的“危险天”,尤其是有呼吸道疾病和心血管疾病的老人,雾天最好不出门,更不宜晨练。专家指出,之所以说雾天是心血管疾病患者的“危险天”,是因为起雾时气压高,空气中的含氧量有所升高,人们很容易感到胸闷,早晨潮湿寒冷的雾气还会造成冷刺激,很容易导致食管气管痉挛血压波动、心脏负荷加重等。同时,雾中的一些病原体会导致头痛,甚至诱发高血压脑溢血等疾病。因此,患有心血管疾病的人,尤其是年老体弱者,不宜在雾天出门,更不宜在雾天晨练,以免发生危险。

外出戴专业防尘口罩

一般常规口罩不会起到作用,因为颗粒物太细小,KN90,KN95,N95级别的防尘口罩才能有效过滤这类细颗粒物,同时还要选择适合自己的口罩,避免不密合导致周围泄漏。另外,外出归来,应立即清洗面部及裸露的肌肤。比较好的防PM2.5的口罩,主要是看戴上口罩后吸入的有害颗粒物是否达到安全值,主要看口罩的泄漏率。

多喝桐桔梗茶、桐参茶等“清肺除尘”茶饮

桐桔梗茶有清火滤肺尘功能,能加强肺泡细胞排出有毒细颗粒物的能力,能协助人体排出体内积聚的PM2.5颗粒物及其他有害物质。

肌肤深层清洁

人体表面的皮肤直接与外界空气接触,很容易受到雾霾天气的伤害。由于建筑施工、汽车尾汽、工业燃料燃烧、燃放烟花爆烛等原因造成悬浮颗粒阻塞毛孔,引起各种皮肤病[8]

尽量减少吸烟甚至不吸烟

吸烟有害身体健康,烟雾中有大量PM2.5,有害物质作用于肺,使粘膜细胞和肺纤毛的功能受损,破坏屏障功能,加重部疾病。

各地措施

改善供暖设施,减少煤炭使用,严禁近郊私自焚烧垃圾和枯草败叶

在北方大多数地区,还是依靠燃煤供暖。煤及秸秆燃烧不仅会产生二氧化硫、二氧化碳等有毒气体,还会排放大量烟尘,增加大气中的可吸入颗粒物。私自焚烧是很多农户和企业处理垃圾最便捷的方式。但私自焚烧所产生的二恶英、烟尘颗粒等有毒物质,会使周边的城市在不知不觉中陷入“毒雾”[9]

PM2.5知识的普及

“PM2.5被写入‘国标’,大气环境质量广受瞩目”入选“2012年度中国十大科普事件[10]。增强广大人民群众对PM2.5的理解,了解其重要危害、防治的措施及相关政策,提高人们对PM2.5的认知及防护。

限行车辆,减少汽车尾气排放

从全国情况看,机动车尾气虽然不是颗粒物排放的第一来源,但也是重要来源之一。研究表明,机动车尾气是PM 2.5重要来源,机动车尾气中不但直接含有PM 2.5,而且尾气中的碳氢化合物和氮氧化物,在特定环境下也会产生PM2.5,产生二次污染物。环保部数据显示,至2011年底,我国机动车排放的颗粒物总量约为62.1万吨,氮氧化物总量637.5万吨,碳氢化合物441.3万吨[11]

政策

2011年1月1日开始,环保部发布的《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》开始实施。首次对PM2.5的测定进行了规范,但在环保部进行的《环境空气质量标准》修订中,PM2.5并未被纳入强制性监测指标。2012年05月24日环保部公布了《空气质量新标准第一阶段监测实施方案》,要求全国74个城市在10月底前完成PM2.5“国控点”监测的试运行[12]

2012年10月11日,中国国家环境保护部副部长吴晓青表示,新的《环境空气质量标准》颁布后,环保部明确提出了新标准实施的“三步走”目标。按照计划,2012年年底前,京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市、计划单列市和省会城市要按新标准开展监测并发布数据。截至目前,全国已有195个站点完成PM2.5仪器安装调试并试运行,有138个站点开始正式PM2.5监测并发布数据[13]

参考资料