細微顆粒全球吐納圖

NASA繪制的一張全球空氣顆粒污染濃度圖，讓我們更直觀地了解了全世界各個地區極細微顆粒的分布，這些直徑小于2.5微米的顆粒直接與我們的心肺健康相關。

在深秋的中國深吸一口氣，空氣看起來十分清新，但說不定你已經吸入了數百萬計對身體有傷害的細微顆粒。9月22日，美國太空總署(NASA)公布了一份全球空氣顆粒污染濃度圖。該圖用顏色標識出了2001～2006年世界各地區的PM2.5平均值。從深藍、淺藍，到黃色、橙色以及暗紅色，表示PM2.5濃度由低到高。通過這張圖我們可以清楚地看到，全球PM2.5污染最嚴重的地區是從非洲撒哈拉沙漠延伸到中國中東部的這一大片區域。在中國的版圖上，除了西藏附近、黑龍江和內蒙古的交界處PM2.5在10以下，其余的大部分地區污染現象都十分嚴重，PM2.5基本上都在20以上，無論長三角這樣的經濟發達地區還是內蒙草原都沒有幸免，其中部分區域研PM2.5數值甚至超過了80!

什么是PM2.5?

PMZ.5，指空氣中懸浮的直徑小于或者等于2.5微米的顆粒，而PM污染濃度一般用ug/m³(微克/每立方米)作為單位。這種規格大小的細微顆粒能夠穿透我們的肺泡到達血液，也稱可入肺顆粒物。

通常在空氣質量分析中，將總懸浮物叫做PM100，即直徑小于或者等于100微米的顆粒物。可被人體吸入的顆粒叫做PM10，人體鼻腔中的纖毛可以起到濾除這些顆粒的作用，然而微小PM25能夠穿越這種防御結構進入肺部深處，很可能會引起像哮喘、冠心病、支氣管炎等各種各樣的疾病。大量的研究證明PM2.5在PM10中占了很大的比例，而且越是污染嚴重的地區，PM2.5與PM10的比值也越大，一般污染較輕的城市這個比值在0.3～0.4之間，在污染較重的城市這個比值在0.5～0.7之間。

流行病學家懷疑，空氣中的細微顆粒可能導致每年數百萬人過早死亡。美國心臟協會(American Heart Association)估計，僅僅在美國，每年PM2.5污染就可能誘發6萬人死亡。美國的平均PM2.5只有10左右，其西部污染比東部污染輕微一些，最嚴重的地方也沒有超過20。

PM2.5中各種顆粒混雜，而且經常有新的混合粒子產生，致使衛星和地面監測器材都很難分清每種顆粒獨自造成的影響，所以不能確定在細微顆粒中究竟是哪一種才是罪魁禍首，比如硫酸鹽、硝酸鹽、細微粉塵以及其他的所有微粒中，到底哪種才是最具危害的。同時，也無法得出自然和人類因素造成的污染程度的精確百分比，但顯而易見的是，在那些污染最嚴重的地區這兩種因素都起到了推波助瀾的作用。比如在阿拉伯和撒哈拉這樣的沙漠地區，風卷起的漫天黃沙;中國東部和印度北部高度城市化的地區，缺乏過濾裝置的工廠在燃煤過程中排放的大量硫酸鹽和煙塵粉粒;煤燃燒、汽車尾氣以及農業廢棄物焚燒也釋放了數量可觀的微粒。

用衛星技術引領PM2.5研究

在許多發展中國家，由于地表空氣污染檢測器的缺乏，科學家們無法得到關于某種污染顆粒的具體數據，即使粗略的估計數字也很難得到。不過，在這次研究中。通過對2001～2006年衛星數據的采集，終于完成了全球污染顆粒濃度圖的繪制工作。

研究人員在監測的過程中，除了利用Terra衛星上的多角度成像光譜儀(MISR)以及Aqua和Terra兩顆衛星都擁有的中等分辨率航天成像光譜儀(MODIS)所提供的數據，也利用了一種叫做GEOS-Chem的化學傳輸模型。

成像光譜儀通常在航空遙感領域，用于獲得地面物體的空間分布狀態，它可以通過光譜儀得到地面物體在特定光譜域的連續光譜信息，同時用攝像光學儀器獲得物體的影像和空間信息。來自加拿大達爾豪斯大學(Dalhousie University)的研究人員Aaron van Donkelaar和Randall Martin將兩顙NASA衛星的監測儀器得到的數據結合起來，得到地表與大氣之間的細微顆粒總量。再與一種綜合大氣結構和化學組成詳細情況的化學傳輸模型計算出的細微顆粒垂直分布量結合在一起，估算出各個地區的PM2 5值，最終得到了這張濃度圖。研究人員將所得到的估計值與那些發達地區的地表儀器監測值進行比較，結果一致，證明這種方法是可靠的。

然而，對于地面監測系統比較完善的發達地區，這種方法并沒有帶來更為精確的污染數據。而且，研究人員稱，這張圖并不能一錘定音地確定PM2 5在全球的分布狀態。來自馬里蘭州NASA戈達德航天中心參與該研究的遙感專家Ralph Kahn解釋稱，盡管先進的應用技術為我們提供了一個更為清晰的細微顆粒的全球視野，但是，在某些區域，不確定因素可能致使PM2.5估計值偏低了25%甚至更多。

對PM2.5的全景式研究

這張最新的濃度圖為細微顆粒研究提供了一種全景式的信息。在其之上的相關研究，會指導和幫助相關的研究人員解決關于PM2.5的一系列問題。最基本的問題包括:在全球的范圍內，空氣污染對公共健康到底造成了怎樣的影響?該圖的制作者之一馬丁說:“我們可以清楚地看到，有龐大的人口生活在顆粒污染特別嚴重的地區，然而到目前為止，還沒有人研究這對疾病和死亡率究竟造成了怎樣的影響。大部分流行病研究還是主要集中在北美和歐洲這些發達國家。”

現在，根據這張濃度圖以及相關的數據，流行病專家可以進一步研究在像亞洲的新興城市、非洲北部的沙漠這些研究匱乏的地區，顆粒污染對長期居住在那里的人們的健康究竟造成了怎樣的影響。

為了對細微顆粒污染做進一步的研究，NASA的科學家們策劃了一系列的現場活動和衛星任務。例如，NASA戈達德航天中心正在擴展強化一個名為AERONET的網絡，該網絡能夠將所有的地表顆粒監測器連接起來。明年的晚些時候，來自紐約戈這德空間研究院(GISS)的科學家也將著手分析來自衛星Glory的第一份數據。這顆衛星搭載了一種新型的測量設備——偏光儀，提供了一種新的測量細微顆粒特性的方式，可以與現有的太空氣溶膠測量技術進行互補。