灰霾元兇PM2.5源解析及其環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)建立綜述

李紅旭，陳 璐，薛建良，張婷婷，張 清

（1.中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程學(xué)院，山東 青島 266580；2.青島歐賽斯環(huán)境與安全技術(shù)有限責(zé)任公司，山東 青島 266580）

1 引言

近兩年來，PM2.5由一個陌生的專業(yè)術(shù)語一躍成為家喻戶曉的熱點(diǎn)詞匯，隨著公眾對大氣環(huán)境質(zhì)量關(guān)注度的提高及自我保護(hù)意識的增強(qiáng)，PM2.5這一術(shù)語走入了公眾視線。

2010年9月，美國國家航空航天局（NASA）公布了一張全球空氣質(zhì)量地圖，專門展示世界各地PM2.5的濃度。這張圖顯示的紅色區(qū)域，即PM2.5濃度最高的區(qū)域，出現(xiàn)在北非、東亞和中國，其中華北、華東和華中PM2.5的濃度接近80μg／m3，這一值甚至超過了撒哈拉沙漠，而世界衛(wèi)生組織（WHO）認(rèn)為PM2.5的這一值小于10才是安全的，兩個數(shù)值之間的差異首次引起中國民眾對 PM2.5的關(guān)注。

2011年10月，中國北方許多城市出現(xiàn)連續(xù)的霧霾天氣，再次引起公眾對大氣環(huán)境質(zhì)量下降及造成它的元兇——PM2.5的關(guān)注。京津冀、長三角、珠三角以及許多大中城市已開展PM2.5的常規(guī)監(jiān)測，并將結(jié)果向市民實(shí)時發(fā)布，同時將原來公布API（Air Pollution Index）指數(shù)替代為 AQI（Air Quality Index）指數(shù)，將PM2.5、一氧化碳、臭氧等也考慮在內(nèi)，有利于消除和緩解未包含PM2.5時公眾自我感觀與監(jiān)測評價結(jié)果不完全一致的現(xiàn)象。

2 PM2.5污染源分類

細(xì)懸浮顆粒為飄散在空氣中極微小的顆粒物質(zhì)，英文名稱為fine particulate matter。PM2.5定義為粒徑范圍在2.5μm或以下的細(xì)懸浮顆粒（粒徑在2.5～10μm為粗懸浮顆粒），單位以μg／m3表示。PM2.5的來源主要包括以自然源、固定源和流動源。

自然來源指植物花粉和孢子、土壤揚(yáng)塵、火山灰、海鹽等懸浮微粒，這些自然來源在PM2.5來源中占很少一部分。固定源包括火力發(fā)電廠等工廠由于燃燒不完全而產(chǎn)生的包括重金屬、多環(huán)芳烴等污染物，同時包括城市建筑揚(yáng)塵等原生性懸浮顆粒。硫氧化物或氮氧化物、有機(jī)碳化合物，受到日光照射后產(chǎn)生的硫酸鹽、硝酸鹽及有機(jī)碳等衍生性細(xì)懸浮微粒。例如，包貞等的研究認(rèn)為固定源中硫酸鹽和煤煙塵是杭州市大氣PM10和PM2.5的主要排放源類，硝酸鹽、燃油塵、建筑水泥塵對顆粒物的貢獻(xiàn)明顯[1]。流動源指的是機(jī)動車排放的硫氧化物、氮氧化物、有機(jī)碳化合物，受到日光照射后產(chǎn)生的硫酸鹽、硝酸鹽及有機(jī)碳等細(xì)懸浮微粒。

3 城市PM2.5分布特征及源解析

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，許多國家和地區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量受到了不同程度的影響，大氣氣溶膠中PM2.5超標(biāo)情況嚴(yán)重。根據(jù)美國環(huán)保署發(fā)布的數(shù)據(jù)，2006年12月，美國東南部12個州內(nèi)有98%的監(jiān)測點(diǎn)PM2.5日均濃度超過了美國國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值35μg／m3，這意味著美國南部有逾150萬人暴露于較高濃度的PM2.5之下。而作為國際化大都市的我國上海市，其PM2.5年均濃度達(dá)到0.050～0.059mg／m3，是美國國家細(xì)顆粒物年平均標(biāo)準(zhǔn)的3倍還多。

由于區(qū)域不同，來源有所不同，PM2.5的化學(xué)成分都有所不同，而同一地區(qū)年代不同化學(xué)成分也有差異，表1為典型城市的PM2.5調(diào)查表，表2為國內(nèi)部分城市PM2.5的來源比重表。

4 國內(nèi)外控制PM2.5的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定歷程

4.1 國外PM2.5標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程

美國在1971年首次制定顆粒物環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并于1987年、1997年和2006年進(jìn)行過3次修訂。美國的《清潔空氣法》要求美國環(huán)保局（EPA）每5年就要對煤煙（顆粒物）、臭氧等主要空氣污染物的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一次復(fù)審。1984年美國環(huán)保局建議采用顆粒物（PM10）代替TSP；1987年，美國實(shí)施顆粒物（PM10）環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了年平均和24h平均濃度限值，分別為50μg／m3和150μg／m3；1997年美國環(huán)保局制定發(fā)布PM2.5環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了年平均和24h平均濃度限值，分別為15μg／m3和65μg／m3，同時，PM10環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不變。2006年，美國環(huán)保局收緊PM2.5的24h平均濃度限值至35μg／m3，并廢除PM10的年平均濃度限值。美國現(xiàn)行顆粒物環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為：PM2.5規(guī)定了年平均濃度限值為15μg／m3，24h平均濃度限值為35μg／m3；對PM10僅規(guī)定了24h平均濃度限值為150μg／m3。其他地區(qū)對PM2.5的研究進(jìn)展較少，例如澳大利亞在2001年開始考慮增加PM2.5的指標(biāo)，并在2003年制定了PM2.5的非強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，至今仍無強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。

表1 典型城市PM2.5的分布及來源

表2 國內(nèi)城市PM2.5來源比重 %

在世界衛(wèi)生組織2005年的《空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》中，PM2.5年均值為10μg／m3，日均值為25μg／m3。而歐盟的標(biāo)準(zhǔn)（2008／50／EC）中規(guī)定年均濃度≤17μg／m3。目前，發(fā)達(dá)國家及地區(qū)PM2.5的限值見表3。

表3 先進(jìn)國家及地區(qū)對PM2.5的管制標(biāo)準(zhǔn)

世界衛(wèi)生組織（WHO）在2005年全球更新版《空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》中提到，PM2.5年平均濃度達(dá)到35μg／m3時比10μg／m3，人類的死亡風(fēng)險會增加15%。美國年均值濃度從2001年的13μg／m3減至了2008年的11μg／m3，美國環(huán)保署2011年3月1日評估報告指出，在1990年所公布的空氣清潔法后所減少的PM2.5，估計在2010年減少16萬成人死亡，預(yù)估2020年則會減少23萬成人死亡。

4.2 我國對于顆粒物標(biāo)準(zhǔn)限值的制定歷程

自1982年我國制定《大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》提到了總懸浮微粒的指標(biāo)開始，中國開始有了針對顆粒物的濃度限值的規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)將環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)分為三類，標(biāo)準(zhǔn)分為三級，規(guī)定了總懸浮顆粒物（TSP）、飄塵、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、光化學(xué)氧化劑（O3）共6項(xiàng)污染物項(xiàng)目，其中飄塵的標(biāo)準(zhǔn)為參考標(biāo)準(zhǔn)。

在1996年，我國對《大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行第一次修訂，改名為《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，此次修訂針對煤煙型大氣污染的同時，也適當(dāng)考慮了城市機(jī)動車排放污染問題；修訂后的標(biāo)準(zhǔn)縮小了三類區(qū)，擴(kuò)大了二類區(qū)，增加了二氧化氮（NO2）、鉛（Pb）、氟化物、苯并[a]芘（B[a]P），污染物項(xiàng)目擴(kuò)大到10項(xiàng)，并將飄塵和光化學(xué)氧化劑的名稱調(diào)整為可吸入顆粒物（PM10）和臭氧（O3）。實(shí)施4年后，針對標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后存在的一些問題，2000年對GB 3095－1996進(jìn)行了局部修改，取消了NOX，適當(dāng)放寬了NO2和O3的標(biāo)準(zhǔn)，以利于社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國環(huán)境空氣污染特征發(fā)生了顯著變化，區(qū)域性大氣污染問題日趨嚴(yán)重，灰霾、光化學(xué)煙霧和酸雨等復(fù)合型大氣污染問題較為突出，影響人體健康和生態(tài)安全，乃至社會經(jīng)濟(jì)的和諧發(fā)展。雖然現(xiàn)行空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在制定時考慮了我國機(jī)動車排放污染特征，但主要是針對煤煙型污染特征制定的。因此，現(xiàn)行環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在新形勢下的環(huán)境空氣質(zhì)量評價與管理中存在一些不能滿足國家環(huán)境空氣質(zhì)量管理工作需求的情況；同時，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)制定時所參考的國際上相關(guān)環(huán)境空氣質(zhì)量基準(zhǔn)已有新的成果，我國環(huán)境監(jiān)測分析方法技術(shù)也有新的發(fā)展，而且近年來很多國家也都修訂了其環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

在2011年年初《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》修訂版公開征求意見，開始將PM2.5納入強(qiáng)制性監(jiān)測指標(biāo)，其中一級標(biāo)準(zhǔn)中，PM2.5的年均濃度限值為0.015μg／m3，24h平均濃度限值為0.035μg／m3，二級標(biāo)準(zhǔn)為35μg／m3和75μg／m3，開始作為各地指標(biāo)的參考值。并在2011年11月1日開始，《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法》（HJ618－2011）開始實(shí)施，首次對PM2.5的測定進(jìn)行了規(guī)范。同時在《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（二次征求意見稿）中，對臭氧的濃度限值進(jìn)行了修訂，臭氧日增加了“最大8h平均濃度限值”，其中該濃度限值一級標(biāo)準(zhǔn)為100μg／m3，二級標(biāo)準(zhǔn)為160μg／m3。

2011年11月16日，環(huán)境保護(hù)部公布《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二次征求意見稿，將PM2.5、臭氧（8h濃度）納入常規(guī)空氣質(zhì)量評價范圍，并收緊PM10、二氧化氮濃度限值，提高了對數(shù)據(jù)統(tǒng)計的有效性規(guī)定，新標(biāo)準(zhǔn)擬于2016年全面實(shí)施。2012年2月，以監(jiān)測細(xì)微顆粒物PM2.5為主的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095－2012）最終發(fā)布，要求在京津冀、長三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤┐髿馕廴痉乐我?guī)劃，加大產(chǎn)業(yè)調(diào)整力度，加快淘汰落后產(chǎn)能。

5 結(jié)語

PM2.5標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施工作復(fù)雜，涉及因素眾多，另外，我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不均衡，實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)備工作將有快有慢，其中一些區(qū)域?qū)嵤?biāo)準(zhǔn)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)基礎(chǔ)較好，且復(fù)合型大氣污染問題比較突出的地區(qū)可以率先實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)。

PM2.5顆粒對空氣質(zhì)量和人體健康有重要影響，作為源頭控制的重要手段，環(huán)境影響評價對其削減和控制有舉足輕重的作用。在今后的工作中，環(huán)境影響評價應(yīng)更加重視PM2.5污染的現(xiàn)狀監(jiān)測以及影響預(yù)測的相關(guān)內(nèi)容。此外，現(xiàn)行的環(huán)評技術(shù)規(guī)范《環(huán)境影響評價導(dǎo)則大氣環(huán)境》（HJ2.2－2008）尚未涉及PM2.5，因此建議修訂導(dǎo)則，補(bǔ)充關(guān)于PM2.5的評價和預(yù)測，盡快配合新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

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