浅谈PM2.5

郭倩倩 于会山

摘要：通过对能见度和PM2.5的有关介绍，指出PM2.5给人们健康带来的危害以及对环境造成的污染，并提出了PM2.5的检测技术和预防方法。

关键词：能见度；PM2.5;危害；检测；预防随着经济的发展，生活水平的不断提高，人们对于环境的问题越来越关注。而PM2.5是构成环境问题的一个重要因素，因此人们也越来越重视PM2.5。PM2.5虽然粒径小，但是含有大量害的和有毒的物质，这对人们的身体健康和环境质量造成很大的影响。2012年2月，国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》中增加了PM2.5浓度限值。2013年，韦斯特和他的同事们在《环境研究通讯》（Environmental Research Letters）发表了他们的研究论文，得出如下结论：全世界每年因为室外的有毒空气污染物细颗粒物而死亡的人数为210万。

各监测站点实时数据 更新时间：2014-06-10 21:00

这个图表是我市最近检测的空气质量状况，由图表可知PM2.5是首要污染物。下边我们介绍一下PM2.5的有关知识。

1能见度的定义

大气能见度是指视力正常的人，在当时天气条件下能够从天空背景中看到和辨认的目标物(黑色、大小适中)的最大水平距离。通俗来说就是指人们能够看得到多远。所谓有效能见度是指四周视野中二分之一以上的范围里都能看到的最大水平距离。一般来说，大气能见度的好坏受自然因素（如气象条件）和人为因素（如大气污染物）的共同影响，包括天气、相对湿度、云层和云量、气溶胶光学厚度和组分（如大气污染物）等因素。由于各种因子的影响，台站四周大气透明程度往往不同，为了表示台站四周多数能见距离，提出了有效能见度的概念。

2大气能见度与PM2.5的关系

大气能见度降低的主要原因是大气污染物对太阳光的吸收和散射，从而降低物体与背景之间的对比度。通常颗粒物浓度达0.1μg/m3时，能见度开始下降；浓度达0.15μg/m3。时，阳光中的紫外线将减少7.5％；浓度达0.25μg/m3时，能见度下降52．7％；浓度达0．50μg/m3时，能见度下降80．8％。可见光的波长在0.4～0.7μm，而粒径在这个尺寸范围的颗粒物正是PM2.5的主要组成部分，这些颗粒物对可见光的散射消光能力最强，其中，含有硫酸根和硝酸根的颗粒物最易散射可见光。PM2.5对光的吸收效应几乎全部是由炭黑(主要成分为元素碳)和含有炭黑的颗粒物造成的。尽管全世界每年排放的炭黑量占TSP 排放量的比例不高，但其引起的消光效应却非常大。因此，PM2.5是能见度降低的主要原因。

3什么是PM2.5？

PM，英文全称为particulate matter(颗粒物)，2013年2月，全国科学技术名词审定委员会将PM2.5的中文名称命名为细颗粒物。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+）等。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球的大气成分中含量很少的组分部分，但是它对空气质量的好坏以及大气能见度等有着重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径很小，并且含大量的有害物质和有毒物质并它在大气中的停留时间长、输送距离远，所以对人们身体健康状况和大气环境质量的影响更大。

4 PM2.5的来源及危害

4.1 PM2.5的来源

PM2.5的主要来源主要有自然源和人为源两种，但最主要的来源则是人为。

自然源包括土壤扬尘、海盐、植物花粉、孢子、细菌等。自然界中的灾害事件，如火山爆发向大气中排放了大量的火山灰，森林大火或裸露的煤原大火及尘暴事件都会将大量细颗粒物输送到大气层中。

人为源包括固定源和流动源。固定源包括日常发电、工业生产（煤炭、石油及其他矿物燃烧产生的工业废气）。流动源主要是汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质，包括散播到空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子，经过一系列光化学反应形成二次污染物。

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：SO2+H2O→H2SO4、H2SO4+NaCl→HCl+Na2SO4、HNO3+NH3→NH4NO3

4.2 PM2.5的危害

4.2.1 健康危害

美国的大量研究表明，对人体健康危害最大的颗粒物是PM2.5，因为这些细颗粒物可以穿过肺部并存留在肺的深处。颗粒物的粒径越小，进入人体呼吸道的部位就越深，对人体的伤害就越大，直径在2.5μm以下的细颗粒物，被吸入人体后会进入支气管甚至肺泡，可以穿透人体呼吸道的防御毛发状结构（也就是鼻腔中的鼻纤毛）进入人体内部，引发人体整个范围的疾病，其中的有害气体、重金属等溶解在血液中，对人体健康的伤害更大。同时，PM2.5还可成为病毒和细菌的载体，为呼吸道传染病的传播推波助澜。

PM2.5对心血管系统也可以产生毒性作用。它主要通过两条途径危害人体的心血管：一是通过引起炎症反应及继发的高凝状态，二是通过改变自主神经功能。人体吸入PM2.5颗粒物后可能会引发机体的一系列急性应激反应，并改变循环系统功能，从而导致心血管系统疾病的发生。

4.2.2 环境危害

PM2.5会导致大气能见度降低，从而影响到人们的生产和生活。由二氧化硫和氮氧化物等转化而成的硫酸和硝酸液滴是PM2.5的来源之一，也是形成酸雨的主要原因，能够对水生生态系统、陆地生态系统造成破坏，通过食物链危害人体健康，同时会对建筑物、机械和市政设施产生腐蚀作用。大气中的PM2.5，还会干扰太阳和地面的辐射，从而对地区性甚至全球性气候产生影响。

PM2.5有强烈的削光能力，使大气的消光度数倍甚至数十倍的增加，使视野大大缩短，远处变成一片暗灰色。能见度的下降让大自然的美丽风景变的黯然失色，容易使人的心理健康受到影响；能见度下降的严重时，还可能导致交通受阻等。

PM2.5浓度太高对气候最显著的影响是日照显著减少，PM2.5同时还改变了气温和降水模式，PM2.5导致我国雾天增多。

5PM2.5的检测技术

中国环境监测总站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）。还有一种最原始的方法就是手工监测。

5.1 重量法

其原理是分别通过一定切割特征的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使环境空气中的PM2.5被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的质量差和采样体积，计算出PM2.5的浓度。

重量法测定的是颗粒物的绝对质量浓度，原理简单，测定数据可靠，测量不受颗粒物形状、大小、颜色等的影响，是最直接、最可靠的方法，可作为验证其他方法是否准确的标杆，在多个国家被列为国家标准分析方法(参考方法)。然而重量法需要人工称重，程序比较繁琐而费时。因此，这种方法及仪器多应用于进行单点、某时间段内的采样与监测，不能用于实时连续监测。

5.2 微振荡天平法

微量振荡天平法(TEOM法，Tapered Element OscillatingMicrobalance)是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜的质量变化导致振荡频率的变化，通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据流量、现场环境温度和氣压计算出该时段颗粒物标态的质量浓度。

石英谐振器对表面的质量变化十分敏感，空气中PM2.5颗粒物浓度数量级一般为0.1mg/m3，水分含量数量级为1g/m3， 湿度达到80%以上，震荡频率开始显著变化，湿度越高，变化越，必然会引起较大的测量误差。通常微量震荡天平法都采用采样管加热技术将水气化，而在实际测量过程中，部分挥发性颗粒物也会被气化，从而造成测量结果偏低，在这种情况下就需要为微量振荡天平法监测仪配置滤膜动态测量系统(FDMS)，配置有膜动态测量系统后仪器能准确测量在测量过程中挥发掉的颗粒物，使最终报告数据得到有效补偿，更接近于真实值。

5.3 β射线法

β射線法则是利用β射线衰减的原理测试采样期间增加的颗粒物质量。环境空气由采样泵吸入采样管,经过滤膜后排出，颗粒物沉淀在滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，β射线的能量衰减，衰减的程度与PM2.5的重量成正比，通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度。

β射线法准确测量的前提是滤膜和PM2.5粒子的均一性， 否则会导致数据偏高。此外，空气中水分对滤膜也有较大的影响，在湿度较大的地区或者短期湿度变化大的情况下，数据也会发生较大的偏差,仪器的故障率也较高。因此，β射线法必须加装动态加热系统(DHS)，才能最大限度减少对颗粒物监测结果的影响。

5.4 光散射法

光散射法是通过测量颗粒物受光照射后所发出的散射光信号的大小来测量颗粒物的质量浓度。该法是利用Mie散射理论及颗粒物的各参量来反演颗粒物质量浓度的。实际上，光的散射与颗粒物浓度间的关系受到颗粒物的化学组成、形状、比重、粒径分布等诸多因素的影响，这意味着光散射和颗粒物浓度之间的定量关系随时都可能改变，这就需要不断地用标准方法进行校正。文献报道，利用光散射仪测定PM2.5，至少有30%～40%的不确定性。

下面我们对这几种检测方法做一下比较。

6PM2.5的应对措施预防方法

6.1 过滤法

包括空调、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。

6.2 水吸附法

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，憎水性PM2.5不能有效去除。

6.3 植物吸收法

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，有些植物会产生有害气体。

7PM2.5和PM10的空气质量标准

表1是GB环境空气污染物基本项目浓度限值

目前，我国的pm2.5标准值为24小时平均浓度小于75微克/立方米为达标，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，pm2.5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。

而以世卫组织数据为准的话，pm2.5国际标准分别为准则值，24小时小于25微克;过渡期目标1,24小时小于75微克;过度目标2,24小时小于50微克;过度其目标3,24小时小于37.5微克。

8结束语

随着经济社会的发展，环境保护，提高身体素质，已经成为全社会的共识。目前PM2.5这一空气质量监测概念的兴起，更让人们认识到我国在环境保护方面做的很不足，与西方发达国家相比，我国有许多经验教训值得总结学习，必须让全社会真正意识保护环境的重要性，保护环境应是每个公民应尽义务。因此本介绍了能见度以及PM2.5的有关知识，人们可以了解PM2.5的来源及其危害，做好预防措施。

[参考文献]

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