大气可吸入颗粒物PM2.5的研究发展状况

张林锋 干俐达

(杭州电子科技大学浙江杭州 310018)

大气可吸入颗粒物PM2.5的研究发展状况

张林锋 干俐达

(杭州电子科技大学浙江杭州 310018)

详细的阐述大气可吸入颗粒物 PM 2.5的概念、分类、基本特征、来源和危害影响以及PM 2.5的空间分布特征和时间变化特征，综述了PM 2.5的形成机理和源解析技术、采样方法和各种成分分析方法。同时也指出了关于PM 2.5的国内外研究概况和进展，为今后大气颗粒物研究等相关领域提供可靠的借鉴和基础。

大气可吸入颗粒；PM 2.5；发展状况

大气颗粒物是影响人体健康、大气能见度和地球辐射平衡的重要污染物,同时也是大气化学反应的良好载体[1],近些年来,人们对大气可吸入颗粒物尤其是对细粒子PM2.5，进行了细致的研究工作，以求达到控制其危害和改善人类的生活环境的目的。

1 可吸入颗粒物PM 2.5的概述

1.1 概念和分类

“颗粒物”一般指存在于环境空气中的一些粒径范围较宽、物理和化学性质不同的液体或固体颗粒[2]。空气颗粒物的粒径从1nm～100μm跨越五个数量级。在研究时常采用三种不同方法对其粒径进行分类：①模态，这种分类基于观测到的粒径分布和形成机理；②切割点，这种分类基于特定采样器的50%切割点；③暴露粒径，这种分类基于颗粒物进入人体呼吸道的行为。

（1）各种模态的定义如下：①成核模态；②爱根模态；③积聚模态；④细颗粒；⑤粗颗粒或粗模态；⑥超细颗粒。

（2）另一种定义颗粒物直径的方法是基于粒径选择性采样器的50%切割点和整个穿透曲线。

（3）按暴露粒径可将颗粒物分为可吸入颗粒物、胸腔颗粒物和可呼吸颗粒物。

1.2 关于PM 2.5的主要来源及其危害

人为因素是颗粒物产生的主要原因，它的生成一般是由于大气中的气体产生化学反应或蒸汽遇冷而形成。通常情况下，机动车尾气排放、燃煤、扬尘、建筑粉尘、二次硫酸盐和硝酸盐、生物质燃烧及有机物都是PM2.5的主要来源，其中贡献率最大的是燃煤、扬尘二次硫酸盐和硝酸盐、生物质燃烧及有机物。目前，空气污染物中普遍存在且较为复杂的污染物就是气溶胶颗粒，因其吸入颗粒物的表面积及数量较大，对大气的能见度会产生较大影响，同农工商由于大气光化学烟雾的产生也加重了温室效应。气溶胶颗粒不仅仅对气候及能见度有影响，它对人体所产生的影响及危害是更为严重的。

2 关于PM 2.5所产生的机理及其源解析方法

可吸入颗粒物的产生机理在实验室中通过模拟实际操作进行研究的，在实验室经过测验后可以将影响可吸入颗粒物排放的诸多因素进行确定，同时将不同因素件的半经验性及经验性的函数关系式进行构建，可以分析不同排放源所产生的可吸入颗粒物的粒度分布及其化学特性，将其重要的影响因素进行确定，对可吸入颗粒物排放的减少与控制可以通过对操作条件进行优化来实现，从源头上对可吸入颗粒物进行治理。可吸入颗粒物的源解析方法主要分为将污染源作为对象的扩散模型和将污染区域作为对象的受体模型两种。

3 关于PM 2.5的成分分析技术

3.1 元素分析

无损分析法与样品经消解后分析法是大气可吸入颗粒物元素分析的两种主要分析方法。

（1）能量色散、质子荧光法、波长色散X射线荧光法及仪器种子活化法是将空气中可吸入颗粒物采集后对样品不进行消解处理而直接进行的主要定量分析元素法。在仪器中子活化发中原子能加速器的使用是必须的，对多种元素的进行测定时有着较高灵敏度，对空气中可吸入颗粒物的21个元素测定可以通过滤膜来捕集，0.01～10ppm使其检查的极限。而质子荧光法都会使用质子加速器来测定，具有较高的灵敏度，18个元素可以被捕集，0.1ng/m3～2ng/m3（Cu、Zn）使其检查的极限。波长色散X射线荧光法价格较低，但灵敏度稍差，元素间干扰度较小，操作简便。

（2）样品经消解后分析法中最常用的方法包括等离子发射光谱法、等离子发射光谱-质谱法及原子吸收法。微波消解及聚四氟乙烯衬里的高压釜法是酸消解的主要方法，前一种方法使用也较为平凡，它的优点包括二次污染小及消解时使用酸的量较少且便捷、省时等。

3.2 水溶性分析

样本经过超声波取样后，利用水位提取液进行测试，通常都是ICP-AES、ICP-MS以及AAS等金属离子。最好的测试方法是IC 法，它是运用阴离子 Cl-、NO3-、SO42-等阳离子 NH4+。醋酸根与甲酸离子还可以通过IC法进行测试，最终的值可以达到0.06μg/L和 0.02μg/L。

3.3 碳分析

分别对OC与EC的测试中，通常运用的有酸分解法、光学法以及热分离法等方法。在这些方法中，运用热分离法最为普遍，在本领域内已经有过很多的先例。

4 PM 2.5在国内外的研究现状与未来

在发达国家中，对PM2.5的研究自上个世纪八十年代就开始着手研究。1997年，美国首先发布了空气质量标准的 PM2.5，日平均值为 550μg·m-3，年平均值是16.0μg·m-3。随后，澳大利亚、亚洲等国家、欧美国家都先后发布了PM10与PM2.5的空气质量标准。相比我国来说，在空气质量标准上，我国刚刚接触PM2.5，并没有进行深入的研究，并且从没对这些污染物进行化学性与物理性的分析，对环境效应也未进行系统的评价。纵观国内外的研究，在可吸入颗粒物产生机理研究中小有收获，然而，因为受到客观条件的影响，我们都需要对PM2.5引起充分的重视，在可吸入颗粒物的研究中给生态平衡与发展提供

参考与依据。

[1]黄丽坤,王广智.哈尔滨市大气颗粒物粒径分布及质量浓度变化特征[J].黑龙江大学自然科学学报.2011(03)

[2]黄丽坤,王琨,王广智,袁中新.哈尔滨市PM10季节性污染来源分析[J].黑龙江大学自然科学学报.2010(01)