大氣可吸入顆粒物PM2.5的研究發展狀況

張林鋒 干俐達

(杭州電子科技大學浙江杭州 310018)

大氣可吸入顆粒物PM2.5的研究發展狀況

張林鋒 干俐達

(杭州電子科技大學浙江杭州 310018)

詳細的闡述大氣可吸入顆粒物 PM 2.5的概念、分類、基本特征、來源和危害影響以及PM 2.5的空間分布特征和時間變化特征，綜述了PM 2.5的形成機理和源解析技術、采樣方法和各種成分分析方法。同時也指出了關于PM 2.5的國內外研究概況和進展，為今后大氣顆粒物研究等相關領域提供可靠的借鑒和基礎。

大氣可吸入顆粒；PM 2.5；發展狀況

大氣顆粒物是影響人體健康、大氣能見度和地球輻射平衡的重要污染物,同時也是大氣化學反應的良好載體[1],近些年來,人們對大氣可吸入顆粒物尤其是對細粒子PM2.5，進行了細致的研究工作，以求達到控制其危害和改善人類的生活環境的目的。

1 可吸入顆粒物PM 2.5的概述

1.1 概念和分類

“顆粒物”一般指存在于環境空氣中的一些粒徑范圍較寬、物理和化學性質不同的液體或固體顆粒[2]。空氣顆粒物的粒徑從1nm～100μm跨越五個數量級。在研究時常采用三種不同方法對其粒徑進行分類：①模態，這種分類基于觀測到的粒徑分布和形成機理；②切割點，這種分類基于特定采樣器的50%切割點；③暴露粒徑，這種分類基于顆粒物進入人體呼吸道的行為。

（1）各種模態的定義如下：①成核模態；②愛根模態；③積聚模態；④細顆粒；⑤粗顆粒或粗模態；⑥超細顆粒。

（2）另一種定義顆粒物直徑的方法是基于粒徑選擇性采樣器的50%切割點和整個穿透曲線。

（3）按暴露粒徑可將顆粒物分為可吸入顆粒物、胸腔顆粒物和可呼吸顆粒物。

1.2 關于PM 2.5的主要來源及其危害

人為因素是顆粒物產生的主要原因，它的生成一般是由于大氣中的氣體產生化學反應或蒸汽遇冷而形成。通常情況下，機動車尾氣排放、燃煤、揚塵、建筑粉塵、二次硫酸鹽和硝酸鹽、生物質燃燒及有機物都是PM2.5的主要來源，其中貢獻率最大的是燃煤、揚塵二次硫酸鹽和硝酸鹽、生物質燃燒及有機物。目前，空氣污染物中普遍存在且較為復雜的污染物就是氣溶膠顆粒，因其吸入顆粒物的表面積及數量較大，對大氣的能見度會產生較大影響，同農工商由于大氣光化學煙霧的產生也加重了溫室效應。氣溶膠顆粒不僅僅對氣候及能見度有影響，它對人體所產生的影響及危害是更為嚴重的。

2 關于PM 2.5所產生的機理及其源解析方法

可吸入顆粒物的產生機理在實驗室中通過模擬實際操作進行研究的，在實驗室經過測驗后可以將影響可吸入顆粒物排放的諸多因素進行確定，同時將不同因素件的半經驗性及經驗性的函數關系式進行構建，可以分析不同排放源所產生的可吸入顆粒物的粒度分布及其化學特性，將其重要的影響因素進行確定，對可吸入顆粒物排放的減少與控制可以通過對操作條件進行優化來實現，從源頭上對可吸入顆粒物進行治理。可吸入顆粒物的源解析方法主要分為將污染源作為對象的擴散模型和將污染區域作為對象的受體模型兩種。

3 關于PM 2.5的成分分析技術

3.1 元素分析

無損分析法與樣品經消解后分析法是大氣可吸入顆粒物元素分析的兩種主要分析方法。

（1）能量色散、質子熒光法、波長色散X射線熒光法及儀器種子活化法是將空氣中可吸入顆粒物采集后對樣品不進行消解處理而直接進行的主要定量分析元素法。在儀器中子活化發中原子能加速器的使用是必須的，對多種元素的進行測定時有著較高靈敏度，對空氣中可吸入顆粒物的21個元素測定可以通過濾膜來捕集，0.01～10ppm使其檢查的極限。而質子熒光法都會使用質子加速器來測定，具有較高的靈敏度，18個元素可以被捕集，0.1ng/m3～2ng/m3（Cu、Zn）使其檢查的極限。波長色散X射線熒光法價格較低，但靈敏度稍差，元素間干擾度較小，操作簡便。

（2）樣品經消解后分析法中最常用的方法包括等離子發射光譜法、等離子發射光譜-質譜法及原子吸收法。微波消解及聚四氟乙烯襯里的高壓釜法是酸消解的主要方法，前一種方法使用也較為平凡，它的優點包括二次污染小及消解時使用酸的量較少且便捷、省時等。

3.2 水溶性分析

樣本經過超聲波取樣后，利用水位提取液進行測試，通常都是ICP-AES、ICP-MS以及AAS等金屬離子。最好的測試方法是IC 法，它是運用陰離子 Cl-、NO3-、SO42-等陽離子 NH4+。醋酸根與甲酸離子還可以通過IC法進行測試，最終的值可以達到0.06μg/L和 0.02μg/L。

3.3 碳分析

分別對OC與EC的測試中，通常運用的有酸分解法、光學法以及熱分離法等方法。在這些方法中，運用熱分離法最為普遍，在本領域內已經有過很多的先例。

4 PM 2.5在國內外的研究現狀與未來

在發達國家中，對PM2.5的研究自上個世紀八十年代就開始著手研究。1997年，美國首先發布了空氣質量標準的 PM2.5，日平均值為 550μg·m-3，年平均值是16.0μg·m-3。隨后，澳大利亞、亞洲等國家、歐美國家都先后發布了PM10與PM2.5的空氣質量標準。相比我國來說，在空氣質量標準上，我國剛剛接觸PM2.5，并沒有進行深入的研究，并且從沒對這些污染物進行化學性與物理性的分析，對環境效應也未進行系統的評價。縱觀國內外的研究，在可吸入顆粒物產生機理研究中小有收獲，然而，因為受到客觀條件的影響，我們都需要對PM2.5引起充分的重視，在可吸入顆粒物的研究中給生態平衡與發展提供

參考與依據。

[1]黃麗坤,王廣智.哈爾濱市大氣顆粒物粒徑分布及質量濃度變化特征[J].黑龍江大學自然科學學報.2011(03)

[2]黃麗坤,王琨,王廣智,袁中新.哈爾濱市PM10季節性污染來源分析[J].黑龍江大學自然科學學報.2010(01)