灰霾元凶PM2.5源解析及其环境评价标准建立综述

李红旭，陈 璐，薛建良，张婷婷，张 清

（1.中国石油大学（华东）化学工程学院，山东 青岛 266580；2.青岛欧赛斯环境与安全技术有限责任公司，山东 青岛 266580）

1 引言

近两年来，PM2.5由一个陌生的专业术语一跃成为家喻户晓的热点词汇，随着公众对大气环境质量关注度的提高及自我保护意识的增强，PM2.5这一术语走入了公众视线。

2010年9月，美国国家航空航天局（NASA）公布了一张全球空气质量地图，专门展示世界各地PM2.5的浓度。这张图显示的红色区域，即PM2.5浓度最高的区域，出现在北非、东亚和中国，其中华北、华东和华中PM2.5的浓度接近80μg／m3，这一值甚至超过了撒哈拉沙漠，而世界卫生组织（WHO）认为PM2.5的这一值小于10才是安全的，两个数值之间的差异首次引起中国民众对 PM2.5的关注。

2011年10月，中国北方许多城市出现连续的雾霾天气，再次引起公众对大气环境质量下降及造成它的元凶——PM2.5的关注。京津冀、长三角、珠三角以及许多大中城市已开展PM2.5的常规监测，并将结果向市民实时发布，同时将原来公布API（Air Pollution Index）指数替代为 AQI（Air Quality Index）指数，将PM2.5、一氧化碳、臭氧等也考虑在内，有利于消除和缓解未包含PM2.5时公众自我感观与监测评价结果不完全一致的现象。

2 PM2.5污染源分类

细悬浮颗粒为飘散在空气中极微小的颗粒物质，英文名称为fine particulate matter。PM2.5定义为粒径范围在2.5μm或以下的细悬浮颗粒（粒径在2.5～10μm为粗悬浮颗粒），单位以μg／m3表示。PM2.5的来源主要包括以自然源、固定源和流动源。

自然来源指植物花粉和孢子、土壤扬尘、火山灰、海盐等悬浮微粒，这些自然来源在PM2.5来源中占很少一部分。固定源包括火力发电厂等工厂由于燃烧不完全而产生的包括重金属、多环芳烃等污染物，同时包括城市建筑扬尘等原生性悬浮颗粒。硫氧化物或氮氧化物、有机碳化合物，受到日光照射后产生的硫酸盐、硝酸盐及有机碳等衍生性细悬浮微粒。例如，包贞等的研究认为固定源中硫酸盐和煤烟尘是杭州市大气PM10和PM2.5的主要排放源类，硝酸盐、燃油尘、建筑水泥尘对颗粒物的贡献明显[1]。流动源指的是机动车排放的硫氧化物、氮氧化物、有机碳化合物，受到日光照射后产生的硫酸盐、硝酸盐及有机碳等细悬浮微粒。

3 城市PM2.5分布特征及源解析

随着工业化进程的加快，许多国家和地区的大气环境质量受到了不同程度的影响，大气气溶胶中PM2.5超标情况严重。根据美国环保署发布的数据，2006年12月，美国东南部12个州内有98%的监测点PM2.5日均浓度超过了美国国家环境空气质量标准规定的限值35μg／m3，这意味着美国南部有逾150万人暴露于较高浓度的PM2.5之下。而作为国际化大都市的我国上海市，其PM2.5年均浓度达到0.050～0.059mg／m3，是美国国家细颗粒物年平均标准的3倍还多。

由于区域不同，来源有所不同，PM2.5的化学成分都有所不同，而同一地区年代不同化学成分也有差异，表1为典型城市的PM2.5调查表，表2为国内部分城市PM2.5的来源比重表。

4 国内外控制PM2.5的环境质量标准制定历程

4.1 国外PM2.5标准的发展历程

美国在1971年首次制定颗粒物环境空气质量标准，并于1987年、1997年和2006年进行过3次修订。美国的《清洁空气法》要求美国环保局（EPA）每5年就要对煤烟（颗粒物）、臭氧等主要空气污染物的标准进行一次复审。1984年美国环保局建议采用颗粒物（PM10）代替TSP；1987年，美国实施颗粒物（PM10）环境空气质量标准，规定了年平均和24h平均浓度限值，分别为50μg／m3和150μg／m3；1997年美国环保局制定发布PM2.5环境空气质量标准，规定了年平均和24h平均浓度限值，分别为15μg／m3和65μg／m3，同时，PM10环境空气质量标准不变。2006年，美国环保局收紧PM2.5的24h平均浓度限值至35μg／m3，并废除PM10的年平均浓度限值。美国现行颗粒物环境空气质量标准为：PM2.5规定了年平均浓度限值为15μg／m3，24h平均浓度限值为35μg／m3；对PM10仅规定了24h平均浓度限值为150μg／m3。其他地区对PM2.5的研究进展较少，例如澳大利亚在2001年开始考虑增加PM2.5的指标，并在2003年制定了PM2.5的非强制标准，至今仍无强制性标准。

表1 典型城市PM2.5的分布及来源

表2 国内城市PM2.5来源比重 %

在世界卫生组织2005年的《空气质量准则》中，PM2.5年均值为10μg／m3，日均值为25μg／m3。而欧盟的标准（2008／50／EC）中规定年均浓度≤17μg／m3。目前，发达国家及地区PM2.5的限值见表3。

表3 先进国家及地区对PM2.5的管制标准

世界卫生组织（WHO）在2005年全球更新版《空气质量准则》中提到，PM2.5年平均浓度达到35μg／m3时比10μg／m3，人类的死亡风险会增加15%。美国年均值浓度从2001年的13μg／m3减至了2008年的11μg／m3，美国环保署2011年3月1日评估报告指出，在1990年所公布的空气清洁法后所减少的PM2.5，估计在2010年减少16万成人死亡，预估2020年则会减少23万成人死亡。

4.2 我国对于颗粒物标准限值的制定历程

自1982年我国制定《大气环境质量标准》提到了总悬浮微粒的指标开始，中国开始有了针对颗粒物的浓度限值的规定，该标准将环境空气质量功能区分为三类，标准分为三级，规定了总悬浮颗粒物（TSP）、飘尘、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、光化学氧化剂（O3）共6项污染物项目，其中飘尘的标准为参考标准。

在1996年，我国对《大气环境质量标准》进行第一次修订，改名为《环境空气质量标准》，此次修订针对煤烟型大气污染的同时，也适当考虑了城市机动车排放污染问题；修订后的标准缩小了三类区，扩大了二类区，增加了二氧化氮（NO2）、铅（Pb）、氟化物、苯并[a]芘（B[a]P），污染物项目扩大到10项，并将飘尘和光化学氧化剂的名称调整为可吸入颗粒物（PM10）和臭氧（O3）。实施4年后，针对标准实施后存在的一些问题，2000年对GB 3095－1996进行了局部修改，取消了NOX，适当放宽了NO2和O3的标准，以利于社会经济的快速发展。

近年来，随着社会经济的快速发展，我国环境空气污染特征发生了显著变化，区域性大气污染问题日趋严重，灰霾、光化学烟雾和酸雨等复合型大气污染问题较为突出，影响人体健康和生态安全，乃至社会经济的和谐发展。虽然现行空气质量标准在制定时考虑了我国机动车排放污染特征，但主要是针对煤烟型污染特征制定的。因此，现行环境空气质量标准在新形势下的环境空气质量评价与管理中存在一些不能满足国家环境空气质量管理工作需求的情况；同时，现行标准制定时所参考的国际上相关环境空气质量基准已有新的成果，我国环境监测分析方法技术也有新的发展，而且近年来很多国家也都修订了其环境空气质量标准。

在2011年年初《环境空气质量标准》修订版公开征求意见，开始将PM2.5纳入强制性监测指标，其中一级标准中，PM2.5的年均浓度限值为0.015μg／m3，24h平均浓度限值为0.035μg／m3，二级标准为35μg／m3和75μg／m3，开始作为各地指标的参考值。并在2011年11月1日开始，《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》（HJ618－2011）开始实施，首次对PM2.5的测定进行了规范。同时在《环境空气质量标准》（二次征求意见稿）中，对臭氧的浓度限值进行了修订，臭氧日增加了“最大8h平均浓度限值”，其中该浓度限值一级标准为100μg／m3，二级标准为160μg／m3。

2011年11月16日，环境保护部公布《环境空气质量标准》二次征求意见稿，将PM2.5、臭氧（8h浓度）纳入常规空气质量评价范围，并收紧PM10、二氧化氮浓度限值，提高了对数据统计的有效性规定，新标准拟于2016年全面实施。2012年2月，以监测细微颗粒物PM2.5为主的《环境空气质量标准》（GB3095－2012）最终发布，要求在京津冀、长三角、珠三角等重点区域实施大气污染防治规划，加大产业调整力度，加快淘汰落后产能。

5 结语

PM2.5标准的实施工作复杂，涉及因素众多，另外，我国区域经济发展水平不均衡，实施新标准的准备工作将有快有慢，其中一些区域实施标准的经济技术基础较好，且复合型大气污染问题比较突出的地区可以率先实施新标准。

PM2.5颗粒对空气质量和人体健康有重要影响，作为源头控制的重要手段，环境影响评价对其削减和控制有举足轻重的作用。在今后的工作中，环境影响评价应更加重视PM2.5污染的现状监测以及影响预测的相关内容。此外，现行的环评技术规范《环境影响评价导则大气环境》（HJ2.2－2008）尚未涉及PM2.5，因此建议修订导则，补充关于PM2.5的评价和预测，尽快配合新标准发挥其应有的作用。

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