認識PM2.5

任海燕

(中國環境科學出版社，北京 100062)

入冬以來，各地接連出現灰霾天氣，引發人們對于空氣質量標準和污染問題的關注。而隨著美國駐華使館對北京市空氣質量監測數據的發布，PM2.5隨即成為新聞熱詞。PM2.5是指空氣動力學當量直徑(Dp)小于2.5μm的大氣顆粒物，通常被稱為細粒子或細顆粒物，在中國還被稱為可入肺顆粒物。

一 PM2.5與大氣顆粒物

在環境科學領域，大氣顆粒物(Particulate Matter，PM)特指懸浮在空氣當中的固體顆粒或液滴，是空氣污染的一個主要來源。通常所稱的總懸浮顆粒物(TSP)，是指Dp小于100μm的大氣顆粒物(在美國，TSP則是指Dp小于40μm的大氣顆粒物)。目前，學術界對大氣顆粒物尚無統一的分類方法。

(1)按形成過程，大氣顆粒物可分為一次顆粒物和二次顆粒物。前者是由排放源直接排入大氣中的液態或固態顆粒物；后者是由排放源排放的氣態污染物，經化學反應或物理過程轉化而成的液態或固態顆粒物。

(2)按顆粒物在重力作用下的沉降特性，分為飄塵和降塵。通常定義Dp小于10μm的顆粒物為飄塵，能在空氣中長期飄浮。中國1996年頒布修訂的《環境空氣質量標準》中將“飄塵”改為“可吸入顆粒物”。定義Dp大于10μm的為降塵，在重力作用下可以降落，其自然沉降速度一般在1cm/s以上。但對于飄塵和降塵的粒徑界限，有文獻報道是30μm，也有的報道是100μm。

(3)按照顆粒物進入人體呼吸道的行為，分為可吸入顆粒物(在中國，曾稱為飄塵)和可入肺顆粒物。前者的Dp在10μm以下，常用PM10表示；后者的Dp在2.5μm以下，常用PM2.5表示。

(4)按大氣顆粒物的形成、遷移、轉化及物理化學性質隨著粒徑大小而明顯不同的特點，又將大氣顆粒物分為粗粒子(粗顆粒物)、細粒子(細顆粒物)和超細粒子(超細顆粒物)。有關前兩者的粒徑界限，文獻報道也多有差異，一般定在2.5μm；對于后兩者的粒徑界限，有1μm和0.1μm兩種說法。

上述分類，除第一種外，均以顆粒物的粒徑作為界定，但由于定量標準上的不一致，這些分類方法似乎缺乏準確性。而到底是以粗、細來命名更準確，還是以進入呼吸道的行為來命名更準確，還是有其他更合理的分類方法，尚待深入研究。

TSP、PM10、PM2.5在粒徑上存在包含關系。將所有液態和固態顆粒物聯合測定，結果表達為TSP；僅對小于10μm的顆粒物進行測定，結果表達為PM10；僅對小于2.5μm的顆粒物進行測定，結果表達為PM2.5。國內外研究結果表明，PM10與TSP的重量比值為0.6～0.8，PM2.5與PM10的比值為0.5～0.8。

二 PM2.5的成分與來源

與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，作為其他污染物的載體，易富集空氣中的有毒重金屬、酸性氧化物、有機污染物、碳酸鈣、細菌和病毒等，輸送距離遠，且能夠長時間停留在空氣中，因此對人體健康和大氣環境質量的影響更大。

PM2.5的主要成分是元素碳、有機碳化合物、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽。除此之外，常見的成分包括各種金屬元素，既有鈉、鎂、鈣、鋁、鐵等地殼中含量豐富的元素，也有鉛、鋅、鎘、銅等主要源自人類污染的重金屬元素。

PM2.5主要來源于燃燒、揚塵等過程，如煤炭的燃燒、機動車尾氣的排放、生活爐灶的燃燒、垃圾的焚燒、道路揚塵、建筑揚塵等。同時，人為活動排入大氣中的二氧化硫、氮氧化物、氨氣、揮發性有機物等氣態污染物經化學反應或物理過程也可形成粒徑較小的二次顆粒物，包括硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和光化學煙霧等。此外，火山灰、森林火災、海鹽、花粉、真菌孢子、細菌等自然污染源也是PM2.5的來源。

三 PM2.5的危害

(1)健康危害

顆粒物的粒徑越小，進入人體呼吸道的部位就越深，對人體的傷害就越大。一般而言，Dp超過10μm的顆粒物，會被鼻纖毛擋在外面；Dp在2.5～10μm的顆粒物，可以進入上呼吸道，但隨著痰液和噴嚏會被部分排出體外，對人體健康危害相對較小；而直徑在2.5μm以下的細顆粒物，被吸入人體后會進入支氣管甚至肺泡，干擾肺部的氣體交換，引發包括哮喘、支氣管炎等方面的疾病。這些顆粒還可以通過支氣管和肺泡進入血液，其中的有害氣體、重金屬等溶解在血液中，對人體健康的傷害更大。同時，PM2.5還可成為病毒和細菌的載體，為呼吸道傳染病的傳播推波助瀾。

(2)環境危害

PM2.5會導致大氣能見度降低，從而影響到人們的生產和生活。由二氧化硫和氮氧化物等轉化而成的硫酸和硝酸液滴是PM2.5的來源之一，也是形成酸雨的主要原因，能夠對水生生態系統、陸地生態系統造成破壞，通過食物鏈危害人體健康，同時會對建筑物、機械和市政設施產生腐蝕作用。大氣中的PM2.5，還會干擾太陽和地面的輻射，從而對地區性甚至全球性氣候產生影響。

四 PM2.5與大氣能見度

大氣能見度降低的主要原因是大氣污染物對太陽光的吸收和散射，從而降低物體與背景之間的對比度[1]。通常顆粒物濃度達0.1μg/m3時，能見度開始下降；濃度達0.15μg/m3時，陽光中的紫外線將減少7.5%；濃度達0.25μg/m3時，能見度下降52.7%；濃度達0.50μg/m3時，能見度下降80.8%[2]。可見光的波長在0.4～0.7μm，而粒徑在這個尺寸范圍的顆粒物正是PM2.5的主要組成部分，這些顆粒物對可見光的散射消光能力最強，其中，含有硫酸根和硝酸根的顆粒物最易散射可見光[3]。PM2.5對光的吸收效應幾乎全部是由炭黑(主要成分為元素碳)和含有炭黑的顆粒物造成的。盡管全世界每年排放的炭黑量占TSP排放量的比例不高，但其引起的消光效應卻非常大。因此，PM2.5是能見度降低的主要原因。

五 PM2.5的監測技術

目前，各國廣泛采用的PM2.5測定方法有三種：重量法、β射線吸收法和微量震蕩天平法。其中，重量法是最直接、最可靠的方法，是驗證其他方法是否準確的標桿。

2011年11月1日，中國環保部發布的《環境空氣 PM10和PM2.5的測定 重量法》開始實施，首次對可入肺顆粒物PM2.5的測定進行了規范。

六 PM2.5的相關標準

PM2.5的標準，最早是由美國在1997年提出的。該標準規定PM2.5的日均濃度和年均濃度的限值分別為65μg/m3和15μg/m3。目前，美國、日本、澳大利亞、歐盟等都已陸續將PM2.5納入國家標準。同美國等國家一樣，中國所制定的環境空氣質量標準對大氣顆粒物的控制也經歷了從TSP到PM10再到PM2.5的過程。2011年底，中國就PM2.5的標準問題進行了征求意見，新的《環境空氣質量標準》將PM2.5納入常規空氣質量評價。新標準中將PM2.5日均和年均濃度限值分別定為75μg/m3和35μg/m3，與世界衛生組織過渡期第1階段目標值相同。

七 PM2.5的治理

PM10主要是一次顆粒物，即主要來自污染源的直接排放，而PM2.5則具有雙重屬性。在PM2.5中，約50%為一次顆粒物，如揚塵、煙塵、粉塵等；另外50%為二次顆粒物，如二氧化硫、氮氧化物和揮發性有機物等在空氣中發生物理或化學作用形成的顆粒物。根據這一特點，對PM2.5中一次顆粒物的治理，可以從其排放源入手，但對于二次顆粒物的治理，則必須從其他多種污染物的排放源入手。因此，除了關注二氧化硫的大氣治理模式外，必須同時關注氮氧化物、揮發性有機物等多種污染物。而具體到單一污染物，也必須關注多個污染源，既要關注電廠等工業大點源的治理，也要關注燃煤小鍋爐污染、揚塵等面源以及機動車等移動源。此外，應當針對形成區域PM2.5污染和灰霾的前體物，開發重要行業重點污染源關鍵污染物的控制技術，研究建立環境PM2.5污染評價指標體系和排放標準體系，以及PM2.5污染物的人群健康和生態風險評估方法。

參 考 文 獻

[1]Chan Y C，Simpson R W, McTainsh G H, et al. Source apportionment of visibility degradation problems in Brisbane (Australia) using the multiple linear regression techniques[J]. Atmospheric Environment，1999，33(19): 3237-3250.

[2]國家環境保護局科技標準司．大氣污染物綜合排放標準詳解[M]．北京：中國環境科學出版社，1997，68．

[3] Introduction to visibility.[EB/OL]http://www.epa.gov/visibility/pdfs/introvis.pdf.