澳门新葡萄京官网首页空气颗粒污染物,有杀气!

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发布时间:14-11-05 17:03分类:技术文章 标签:PM2.5
一、总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物、PM10和PM2.5 空气污染指数(Airpollution
Index,简称API)是评估空气质量状况的一组数字,它能告诉您*澳门新葡萄京官网首页,或明天您呼吸的空气是清洁的还是受到污染的,以及您应当注意的健康问题。它将常见的空气污染物浓度简化为一组指数型数值,中国计入空气污染指数的项目暂定为:二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NO2)和总悬浮颗粒物。
需要解释一下的是总悬浮颗粒物这个概念。悬浮在空气中的粒径≤100微米的颗粒物叫做总悬浮颗粒物。其中粒径小于等于10微米的称为PM10,又叫做可吸入颗粒物。总悬浮物颗粒和PM10在粒径上存在着包含关系,即PM10为总悬浮颗粒物的一部分。可吸入颗粒物中,那些粒径小于或等于2.5微米的固体颗粒或液滴*叫做PM2.5,也叫细颗粒物,大于2.5微米而小于等于10微米的叫做粗颗粒物。
总悬浮颗粒物可分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物是由天然污染源和人为污染源释放到大气中直接造成污染的物质,如:风扬起的灰尘、燃烧和工业烟尘。二次颗粒物是通过某些大气化学过程所产生的微粒,如:二氧化硫转化生成硫酸盐。在空气质量预测中,对烟尘或粉尘的监测,要给出粒径分布。当粒径大于10微米时,要考虑沉降;小于10微米时,与其他气态污染物一样,不考虑沉降。对所有烟尘、粉尘联合预测,结果表达为总悬浮颗粒物,仅对小于等于10微米的烟尘、粉尘预测,结果表达为PM10,如果对粒径小于等于2.5微米的颗粒物进行监测,结果*表达PM2.5。
那么,PM2.5到底有多大呢?很细小的沙粒,直径有90微米;人类的头发,直径一般是50-70微米,也*是说PM2.5只有人类头发的三十分之一左右,肉眼是看不见的。
值得一提的是,PM2.5颗粒细小,基本不考虑沉降,而是漂浮在空中,并且一般的口罩对PM2.5没有阻挡作用,加之PM2.5能够直接进入人的支气管和肺泡,干扰肺部的气体交换,所以空气中PM2.5浓度如果较高,对人体健康的危害*很大。
二、PM2.5的来源和成分
PM2.5既来源于自然,也来源于人为。自然来源包括:风扬尘土、火山灰、森林火灾、漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌。
但PM2.5的主要来源还是人为排放。人类既直接排放PM2.5,也排放某些气体污染物,在空气中转变成PM2.5。直接排放主要来自燃烧过程,比如化石燃料(煤、汽油、柴油)的燃烧、生物质(秸秆、木柴)的燃烧、垃圾焚烧。在空气中转化成PM2.5的气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有
机物。其它的人为来源包括:道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气。
PM2.5的来源复杂,成分自然也很复杂。主要成分是元素碳、有机碳化合物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐。其它的常见的成分包括各种金属元素,既有钠、镁、钙、铝、铁等地壳中含量丰富的元素,也有铅、锌、砷、镉、铜等主要源自人类污染的重金属元素。
2000年有研究人员测定了北京的PM2.5来源:尘土占20%;由气态污染物转化而来的硫酸盐、硝酸盐、氨盐各占17%、10%、6%;烧煤产生7%;使用柴油、汽油而排放的废气贡献7%;农作物等生物质贡献6%;植物碎屑贡献1%。有趣的是,吸烟也贡献了1%,不过这只是个粗略的科学估算,并不一定准确。该研究中也测定了北京PM2.5的成分:含碳的颗粒物,硫酸根,硝酸根,铵根加在一起占了重量了69%。
三、PM2.5的危害
一般来说,颗粒物的直径越小,进入呼吸道的部位越深。粒径10微米以上的颗粒物,会被挡在人的鼻子外面;粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物,能够进入上呼吸道,但部分可通过痰液等排出体外,另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡,对人体健康危害相对较小;而粒径在2.5微米以下的细颗粒物,因为过于细小,不易被阻挡,可深入到细支气管和肺泡,干扰肺部的气体交换,引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。如下图所示,不同大小的黑点代表了不同粒径的颗粒PM10和PM2.5,越小的颗粒进入人体的路径越深。
研究表明,PM2.5主要对呼吸系统和心血管系统造成伤害,包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常、非致命性的心脏病、心肺病患者的过早死亡。老人、小孩以及心肺疾病患者是PM2.5污染的敏感人群。
四、PM2.5的浓度和标准
即使没有人为污染,空气中也有一定浓度的PM2.5,这个浓度被称为背景浓度。在美国和西欧,背景浓度大约为3-5微克/立方米,澳大利亚的背景浓度也在5微克/立方米左右。中国的背景浓度有多高?目前尚无公开的数据,但应该不会和其他*相差太大。
2012年3月我国公布的新《环境空气质量标准》仍保留了之前一直执行的150微克/立方米为PM10的日均浓度限值,并按照PM2.5占PM10的50%的比例设立了PM2.5日均浓度值为75微克/立方米。

空气是一个庞大的悬浮体系,就像一碗淡淡的小米粥,其中有各种悬浮的颗粒物质均匀分布。只是,大多数颗粒物粒径只能以微米计,无法为肉眼所见。而这些“小身材”的颗粒物质,却是大气中污染物的重要载体和反应温床,成了人体健康的“隐形杀手”。

发布时间:15-05-14 17:34分类:技术文章 标签:PM2.5 PM2.5是什么?
如果是初次接触,“PM2.5”这一串字符也许会让你看得云里雾里,不知所云。其实它有一个容易理解的中文名——细颗粒物,是对空气中直径小于或等于2.5微米的固体颗粒或液滴的总称。这些颗粒如此细小,肉眼是看不到的,它们可以在空气中漂浮数天。人类纤细的头发直径大约是70微米,这*比*大的PM2.5还大了近三十倍。
PM是英文particulate
matter(颗粒物)的首字母缩写。准确的PM2.5定义要在“直径”之前加一个修饰语“空气动力学”,这可不是故作高深。空气中的颗粒物并非是规则的球形,那怎么定义又怎么测量其直径呢?在实际操作中,如果颗粒物在通过检测仪器时所表现出的空气动力学特征与直径小于或等于2.5微米且密度为1克/立方厘米的球形颗粒一致,那*称其为PM2.5。这样的定义也*决定了在测定PM2.5时,需要利用空气动力学原理把PM2.5与更大的颗粒物分开,而不是用孔径为2.5微米的滤膜来分离。
知道了PM2.5的定义,*很容易得出PM10的定义了—将定义中的2.5换成10即可,PM10也被称为可吸入颗粒物。在PM10中,直径在2.5至10微米之间的颗粒物被称为粗颗粒物,与细颗粒物相对。
PM2.5来自哪里,又有什么构成?
虽然自然过程也会产生PM2.5,但其主要来源还是人为排放。人类既直接排放PM2.5,也排放某些气体污染物,在空气中转变成PM2.5。直接排放主要来自燃烧过程,比如化石燃料(煤、汽油、柴油)的燃烧、生物质(秸秆、木柴)的燃烧、垃圾焚烧。在空气中转化成PM2.5的气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物。其它的人为来源包括:道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气。自然来源则包括:风扬尘土、火山灰、森林火灾、漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌。
PM2.5的来源复杂,成分自然也很复杂。主要成分是元素碳、有机碳化合物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐。其它的常见的成分包括各种金属元素,既有钠、镁、钙、铝、铁等地壳中含量丰富的元素,也有铅、锌、砷、镉、铜等主要源自人类污染的重金属元素。
2000年有研究人员测定了北京的PM2.5来源:尘土占20%;由气态污染物转化而来的硫酸盐、硝酸盐、氨盐各占17%、10%、6%;烧煤产生7%;使用柴油、汽油而排放的废气贡献7%;农作物等生物质贡献6%;植物碎屑贡献1%。有趣的是,吸烟也贡献了1%,不过这只是个粗略的科学估算,并不一定准确。该研究中也测定了北京PM2.5的成分:含碳的颗粒物,硫酸根,硝酸根,铵根加在一起占了重量了69%。类似地,1999年测定的上海PM2.5中有41.6%是硫酸铵、硝酸铵,41.4%是含碳的物质。
PM2.5对健康有什么危害?
PM2.5主要对呼吸系统和心血管系统造成伤害,包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常、非致命性的心脏病、心肺病患者的过早死。老人、小孩以及心肺疾病患者是PM2.5污染的敏感人群。如果空气中PM2.5的浓度长期高于10微克/立方米,死亡风险*开始上升。浓度每增加10微克/立方米,总的死亡风险*上升4%,得心肺疾病的死亡风险上升6%,得肺癌的死亡风险上升8%。
PM2.5的危害固然不可忽视,但仍不可与吸烟相比。对于烟民而言,千万不要有“反正空气污染,抽不抽烟一个样”的心理。吸烟可使男性得肺癌死亡的风险上升22倍(也*是上升2200%),女性的风险上升12倍(1200%);使中年人得心脏病死亡的风险上升2倍(200%)。上述关于PM2.5死亡风险的数据源自2002年发表于《美国医学会杂志》的一篇论文。这篇论文分析了一项长期研究中参与者的死亡率和空气污染之间的关系,发现死亡率升高与PM2.5和二氧化硫的污染有关联,而与粗颗粒物污染没有可靠的关联。该项在美国进行的前瞻性研究始于1982年,当时招募了120万的参与者。论文的结论是基于长达16年的随访数据,是目前关于PM2.5污染增加死亡风险*可靠的证据。
各个*的PM2.5标准都是多少
自从美国于1997年率*制定PM2.5的空气质量标准以来,许多*都陆续跟进将PM2.5纳入监测指标。如果单纯从保护人类健康的目的出发,各国的标准理应一样,因为制定标准所依据的是相同的科学研究结果。然而,标准的制定还需考虑各国的污染现状和经济发展水平,在一个空气污染严重的发展中*制定极为严格的空气质量标准只能成为一个华丽的摆设,没有实际意义。根据美国癌症协会和哈佛大学的研究结果,卫生组织(WHO)于2005年制定了PM2.5的准则值。高于这个值,死亡风险*会显著上升。WHO同时还设立了三个过渡期目标值,为目前还无法一步到位的地区提供了阶段性目标,其中目标-1的标准*为宽松,目标-3*严格。
下表列举了WHO以及几个有代表性的*的标准。中国拟实施的标准与WHO过渡期目标-1相同。美国和日本的标准一样,与目标-3基本一致。欧盟的标准略微宽松,与目标-2一致,澳大利亚的标准*为严格,年均标准比WHO的准则值还低。标准的宽严程度基本反映了各国的空气质量情况,空气质量越好的**越有能力制定和实施更为严格的标准。

空气差?颗粒物在作祟

最初,自然界中的颗粒物源于土壤扬尘、海浪溅沫,以及火山喷发的各种迸出物,甚至是随着昆虫飘散到各处的花粉。

随着人类活动对环境影响的加剧,颗粒物“隐形杀手”群体逐渐变得庞大,成分变得复杂,“杀伤力”也渐渐增强。不管是常见的灰蒙蒙的天空,还是不时出现的灰霾天气,这些其实都是大量极细微的干尘粒等浮游在空中,使能见度降低的空气普遍混浊现象,本质上正是无处不在的颗粒污染物造成的。

近年来,许多城市天空愈加浑浊,霾日天数逐年上升的原因就在于,汽车排放尾气中的化合物,燃料燃烧释放的大量粉尘,工业生产中排放的废物,建材等行业制造的各种颗粒状物质,都成为了大气颗粒物大家庭的新成员。此外,环境中的各种化合物与大气颗粒物互相作用,发生一系列化学反应,生成了崭新的“颗粒二代”——一些组成更复杂、对人体毒性更强的物质。

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【在城市里,灰蒙蒙的天气似乎已经见怪不怪,而这往往是空气中的颗粒污染物在作祟,图中城市分别为重庆和广州。】

 

那么,颗粒物们最终将归往何处?尘归尘,土归土,通过沉降的方式,大气颗粒物结束了在大气中漂泊无依的生活。这种沉降作用有时是通过颗粒物之间的碰撞和重力作用完成,有时则需要借助雨水和雪水的冲刷。

在忙于制造颗粒物的同时,人们也将不可避免的吸入这些颗粒物。一般状态下,一个成年人一昼夜呼吸的空气量为10-15立方米,吸入的悬浮颗粒物可达数万个。一想到要跟颗粒物这货打如此多的交道,当然就有必要追问,它和人的相处和谐吗?

TSP,悬浮颗粒物的大家族

在颗粒物家族的不和谐份子名单中,总悬浮颗粒物,简称TSP,曾长期是空气质量标准中的重点关注对象。TSP是大气中粒径小于或等于100微米的颗粒物总称,它占据了大气颗粒物大家庭的绝大部分,也是与我们日常生活关系最为密切的部分。

由于参与呼吸的关系,人们一度认为,TSP就是引起空气质量下降,导致人体健康受损的罪魁祸首。然而,随着研究的深入,科学家们发现,TSP群体中的一大部分被“冤枉”了。因为在这些颗粒物中,绝大多数粒径超过10微米物质将会被鼻腔和咽喉阻挡,不会被吸入肺的深部,所以TSP作为衡量人体健康的标准,还不够具体和确切。因此,基于总悬浮颗粒物的空气质量标准,也逐渐被后来者所替代。

PM10,监测中的“隐形杀手”

真正的主角往往姗姗来迟,它就是在总悬浮颗粒物中的更加“隐形”的小物质——可吸入颗粒物PM10。PM10又被称为飘尘,它是粒径小于或等于10微米的颗粒物。目前,PM10是中国空气质量的常规监测项目,因此我们常常能在天气预报里见到“首要污染物为可吸入颗粒物”的说法。

在颗粒物环境下暴露的时间不同,颗粒物对人体健康的影响也是不同的,基于短期暴露和长期暴露下的状态,对于颗粒物的浓度水平规定也分为日平均浓度和年平均浓度。由于很少有人关注短期暴露产生的健康效应,所以世界卫生组织推荐以年平均浓度评价空气质量。

在我国的环境空气质量标准中,城镇居民区和一般工业区的PM10年平均浓度限值为0.10毫克/立方米。根据NGO组织“公众环境研究中心”的统计,在2011年上半年全国113个环境保护重点城市空气的PM10浓度监测中,PM10超标的城市数量为35个,其中兰州以0.145
毫克/立方米居首,这一数值甚至已经逼近0.15毫克/立方米的特定工业区浓度限值。

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【今年上半年,全国环境保护城市PM10浓度前二十排名城市,你家入选了吗?数据来自ipe.org】

 

一般来说,颗粒物越渺小,越可怕。越是细小的颗粒,越容易深入人体内部,对人体产生的危害也越加复杂。相比于涵盖更广的TSP来说,PM10因体重轻、体积小,更易在空气中持续和传播;同时,它还可以不受鼻腔和咽喉的捕集作用,轻易地进入肺泡内部,因此对人体的健康有不可忽视的威胁。研究表明,PM10被吸入后,小于10μm(微米)大于5
μm 的颗粒物会被上呼吸道挡住,主要累积在上呼吸道;小于5 μm大于2
μm的颗粒物会进入到呼吸道的深部,小于2 μm的颗粒物会进入到细支气管和肺泡。

大量研究表明,PM10会引起人体呼吸系统、心脏及血液系统、生殖系统和内分泌系统等广泛的损伤。对于健康人而言,PM10不是直接的致死因素,
但是它却可以导致患有相关疾病的敏感体质患者的死亡。虽然具体的致病机理目前尚未研究透彻,但已有的PM10流行病学研究表明,PM10日均质量浓度增加50μg/
m3 , 死亡率平均增加4 %~5 %。

PM2.5,被忽视的监测盲点

在研究过程中,人们逐渐发现,在PM10中,直径小于2.5的颗粒物——PM2.5需要得到更加直接和有效的关注。

大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,被称为空气细颗粒物,又叫可入肺颗粒物,简称PM2.5。PM2.5的标准由美国在1997年提出,由于它对人体健康的影响比PM10更为显著,国际上目前对颗粒物的研究重点已转移至PM2.5,并以它的基准研究结果推出PM10基准。

目前,国际上对PM2.5最权威的研究是美国癌症协会和哈佛六城市研究结果,这两项研究均表明PM2.5的长期暴露与死亡率的上升有很强的相关性。

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【根据美国国家航空航天局
(NASA)的卫星数据,科学家绘制出细颗粒物PM2.5的分布图,显示了2001年到2006年间PM2.5的全球污染状况。不同于藏北、北非等地区的天然粉尘因素,在中国的人口密集区,高浓度的细颗粒物几乎可以肯定由人为排放造成。图片来自nasa.gov】

 

在世界卫生组织制定的《空气质量准则》中,PM2.5的年平均浓度准则值为10μg/m3,虽然这一要求即便发达国家也并非都能达标,但他们超标幅度相对不大,几乎都控制在2-3倍以内。但在中国,我们面临的担忧可就要严重得多了,我国大多数城市连35μg/m3的目标都未能达到,而这一数值是世卫组织在空气质量达到合格的10μg/m3前,设定的3个过渡阶段中的最低目标。

大部分发达国家目前都将PM2.5作为最新的控制项目,取消了传统的TSP
项目。在美国等国,关于细颗粒物的日常监测和公众通报制度也已建立。近年来,原本在PM2.5监测领域一片空白的亚洲国家和地区,也有了突破。目前,香港、印度、泰国等地均已在空气质量标准中增加了PM2.5的指标。

在最近环保部修订《环境空气质量标准》的议程中,PM2.5并未被纳入常规监测项目,原因是“我国PM2.5污染较重,如果制定实施PM2.5环境空气质量标准,将大范围超标,且我国还缺少对PM2.5监测的基础”。

在目前TSP和PM10两种大气污染物的问题尚未彻底解决的情况下,监测PM2.5似乎变成了一种奢求。面对这样一个残酷的现实,唯一可以预见的是,要更好的保证空气质量和公众的健康,逐步细分颗粒物的等级,进行日常监测,始终都将是大势所趋。

 

参考资料:

[1] 边归国. 影响人类健康的可呼吸性和可吸入颗粒物的研究近况[J] . 福建环境,2003 ,20 (3) :43~45)
[2] New Map Offers a Global View of Health-Sapping Air Pollution
[3] 中国城市空气质量信息发布亟待完善
[4] 《环境空气质量标准》(征求意见稿)编制说明
[5] 世卫组织关于颗粒物、臭氧、二氧化氮和二氧化硫的空气质量准则

 

编者注:在PM10和PM2.5的实际书写中,两项数值均为下标,μg/m3为微克/立方米之意。

新闻传送门:中国拟定新“空气质量标准

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