污染事件对空气质量的影响研究

张琼

摘 要：空气污染物标准指标中有5种主要污染物，分别为悬浮微粒（PM10）、二氧化硫（SO2）、臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）。我国近年来亦将细悬浮微粒（PM2.5）纳入空气质量标准，采用每日空气质量指针的细悬浮微粒（PM2.5）预警分级制度，提醒民众指标达到一定标准需开始注意户外活动的强度，空气质量已成为国民关注的热点问题。

关键词：污染 事件 空气 质量 影响

中图分类号：R122.26 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）11（a）-0125-02

大气中的悬浮微粒对于环境及人体健康都会有严重的影响，在环境方面的影响包含酸性或毒性物质的沉降、能见度降低；而人体健康方面的影响，易造成呼吸道系统及心脏系统产生病变，对于敏感族群的影响更为严重。

尽管已有许多专家学者对环境中的粒状污染物进行研究，但对于人为事件所造成的空气质量影响差异性的探讨则较少。因此，本研究将探讨某地区鞭炮施放期間及农业废弃物燃烧期间，两个事件所产生的粒状污染物对空气质量的冲击及量化进行探讨。

1 悬浮微粒与黑碳

1.1 悬浮微粒

粒状污染物可源自于原生性气胶及衍生性气胶，原生性气胶主要来源可分为人为活动排放或自然界产生，衍生性气胶为原生性气胶经由化学作用而生成。

大气中的悬浮微粒通常是指悬浮在空气中的固体、液体或是固液共存颗粒。依粒径的大小作为区分，主要分为悬浮微粒PM10（气动直径小于10?m）、细悬浮微粒PM2.5（气动直径小于2.5?m）及超细微粒（粒径小于100nm以下）。本研究以细悬浮微粒PM2.5质量浓度及微粒数目浓度作为主要探讨目标。

而微粒的化学成分通常包含无机水溶性、金属化合物、元素碳、有机化合物及地壳元素的化学物等，部分气胶具有吸湿的性质并包含与微粒结合的水分，而气胶中的有机成分通常非常复杂，包含数百种有机化合物，而本研究将针对黑碳微粒的浓度进行探讨。

1.2 黑碳

空气悬浮微粒中的黑碳主要来自于燃料中所含的碳因不完全燃烧而生成[1]，而在交通污染源中，汽机车所排放的废气就含有大量的黑碳成分。

（1）总碳：悬浮微粒所含碳的物质，假设TC=EC+OC，而无机碳通常会忽略不计。

（2）有机碳：任何含碳的化合物像氧、硫、氮、氯等一样，和氢与其他元素化学结合。

（3）元素碳：基本上为纯碳的一种形式，可以存在晶体或非晶体两者之间，而不是和氢或氧产生化学结合[1]。元素碳可于接近4000K的高温惰性环境中呈现热稳定状况，且仅在340℃以上的温度才会开始气化。EC为惰性物质而且在大气环境中不易挥发及不溶于任何溶剂[2]。

（4）黑碳（BC）：由化石燃料和生质燃烧不完全而所产生不纯的元素碳或是燃烧产生类似石墨结构的黑色微粒。黑碳约含有60%的碳及其他元素如氢、氧、氮和硫。黑碳的特性包含：对可见光具强烈的吸收性；具有耐火的性质，挥发温度接近4000K；不溶于水、有机溶剂包含甲醇和丙酮；由直径<10nm到约50nm的碳球体聚结而成。

2 污染事件对空气质量的影响

中国某市的雾霾、沙尘暴、燃烧稻草、过年烟火共4种不同的事件跟平常日（NDs）进行空气品质的比较。其结果显示在这4个污染事件中除了沙尘暴外，PM2.5质量平均浓度均较平常日高出许多，PM2.5的浓度大小依序为燃烧稻草（404.1?g/m3）>雾霾（351.2?g/m3）>烟火（298.8?g/m3）>沙尘暴（137.6?g/m3）。结果指出该市在施放烟火当天PM2.5的平均浓度较平常日高约2～3倍，能见度也从平常日的13.1km降至11.8km，因此施放烟火当天的PM2.5质量浓度增加亦导致该市区的能见度明显降低。这些污染事件期间PM2.5质量浓度都远超过美国空气质量标准24小时平均标准浓度35?g/m3和年平均标准浓度15?g/m3。

烟火及鞭炮的燃烧会对北京空气质量产生影响，在2006年元宵节期间测定PM2.5和PM10中所含的18种离子、20种元素及黑碳。

节庆当天晚上2月12日为样品#1；节庆次日，2月13日白天为样品#2；2月13日夜间为样本#3；与正常日2月14-15日为样品#4，在施放烟火的夜晚PM2.5和PM10中每克的微粒所含钾的平均浓度为131和103mg/g，高于正常日大约3倍。实际上钾盐，如硝酸盐、氯酸盐和高氯酸盐被广泛作为烟火的氧化剂。

另外，PM2.5和PM10中6种气胶主要成分的质量百分比，结果显示二次无机气胶、有机物、地表扬尘以及烟火颗粒为主要成分，这4种成分总共占83.6-95.9%。此4个成分占24.5%～48.0%、16.1%～37.7%、5.0%～37.2%和5.17%～19.6%，其余部分的<11%为水。元宵节期间PM2.5和PM10的主要来源为烟火，PM2.5和PM10的浓度在烟火施放当天可高达184.3和466.2?g/m3，比平常的PM2.5与PM10的质量浓度26.1和85.6?g/m3分别高出7倍和5倍。

3 结语

在历史上曾发生过数次严重的空气污染事件，造成空气质量严重的影响，如大量施放烟火，产生的烟雾及烟尘笼罩整个城市，造成空气悬浮微粒浓度增加，影响空气质量恶化。大量燃烧木材所产生的烟雾造成黑碳浓度增加等。由以往事件可知特定事件会造成空气质量的恶化而造成人类生活的不方便及导致对人体健康的影响。

参考文献

[1] 洪也，马雁军，韩文霞，等.冬季大气颗粒物元素浓度及富集因子的粒径分布[J].环境科学学报，2011（11）：2336-2346.

[2] 张小玲，徐敬，李腊平.不同气象条件下烟花爆竹燃放对空气质量的影响研究[J].气象与环境学报，2008（4）：6-12.endprint