霧霾“鎖城”：會呼吸的痛

近日，《北京市空氣重污染應急預案（試行）》正式發(fā)布實施。今后，當北京市發(fā)布空氣污染 “預警一級（紅色）”，即預測未來持續(xù)三天出現嚴重污染時，將實施機動車單雙號限行，中小學、幼兒園停課，有關企業(yè)停產等措施。該預案的發(fā)布，再一次引發(fā)了人們對霧霾天氣的廣泛關注。

隨著天氣逐漸寒冷，北京、天津、哈爾濱、石家莊、上海等城市被霧霾籠罩的天氣明顯增多。

不管是霧還是霾，都夾雜著各種空氣污染物，其中顆粒物最為引人注意。目前，顆粒物是我國90%以上城市的首要大氣污染物。相比可吸入顆粒物PM10，細顆粒物PM2.5與空氣污染的健康危害有更強的相關性。

1、PM2.5是什么？

如今，人們對PM2.5這個詞已經耳熟能詳，但是PM2.5究竟代表什么，可能很多人還是不太明白。其實，它有一個容易理解的中文名——細顆粒物，是對空氣中直徑小于或等于2.5微米的固體顆粒或液滴的總稱。這些顆粒如此細小，肉眼是看不到的，它們可以在空氣中漂浮數天。人類纖細的頭發(fā)直徑大約是70微米，這比最大的PM2.5還大了近三十倍。

PM是英文particulate matter（顆粒物）的首字母縮寫。準確的PM2.5定義要在“直徑”之前加一個修飾語“空氣動力學”，這可不是故作高深。

空氣中的顆粒物并非是規(guī)則的球形，那怎么定義又怎么測量其直徑呢？在實際操作中，如果顆粒物在通過檢測儀器時所表現出的空氣動力學特征，與直徑小于或等于2.5微米且密度為1克/立方厘米的球形顆粒一致，那就稱其為PM2.5。這樣的定義也就決定了在測定PM2.5時，需要利用空氣動力學原理把PM2.5與更大的顆粒物分開，而不是用孔徑為2.5微米的濾膜來分離。

理解了PM2.5的含義，就很容易理解PM10了——將定義中的2.5換成10即可，PM10也被稱為可吸入顆粒物。在PM10中，直徑在2.5至10微米之間的顆粒物被稱為粗顆粒物，與細顆粒物相對。

2. 灰霾天是PM2.5引起的嗎？

空氣中的顆粒物雖然肉眼看不見，卻能降低空氣的能見度。當空氣中顆粒物的濃度過高時，藍天就會消失，天空變成灰蒙蒙的一片，這就是灰霾天。

空氣中不同大小的顆粒物均能降低能見度，不過相比于粗顆粒物，更為細小的PM2.5降低能見度的能力更強。

能見度的降低其本質上是可見光的傳播受到阻礙。當顆粒物的直徑和可見光的波長接近的時候，顆粒對光的散射消光能力最強。可見光的波長在0.4～0.7微米之間，而粒徑在這個尺寸附近的顆粒物正是PM2.5的主要組成部分。理論計算的數據也清楚地表明這一點：粗顆粒的消光系數約為0.6平方米/克，而PM2.5的消光系數則要大得多，在1.25～10平方米/克之間。硫酸銨、硝酸銨和有機顆粒物是PM2.5的主要成分，它們的消光系數都在3左右，是粗顆粒的5倍。

不難看出，PM2.5是灰霾天能見度降低的主要原因。

值得一提的是，灰霾天是顆粒物污染導致的，而霧天常常只是自然的天氣現象，和人為污染沒有必然聯系。兩者的主要區(qū)別在于空氣濕度，通常在濕度大于90%時稱之為霧，而濕度小于80%時稱之為霾，濕度在80%～90%之間則為霧霾的混合體。

3. PM2.5來自哪里？

PM2.5的主要來源是人為排放。

人類既直接排放PM2.5，也排放某些氣體污染物，在空氣中轉變成PM2.5。

直接排放主要來自燃燒過程，比如化石燃料（煤、汽油、柴油）的燃燒、生物質（秸稈、木柴）的燃燒、垃圾焚燒。在空氣中轉化成PM2.5的氣體污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨氣、揮發(fā)性有機物。其它的人為來源包括：道路揚塵、建筑施工揚塵、工業(yè)粉塵、廚房煙氣。自然來源則包括：風揚塵土、火山灰、森林火災、漂浮的海鹽、花粉、真菌孢子、細菌。

PM2.5的來源復雜，成分自然也很復雜。其主要成分是元素碳、有機碳化合物、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽。其它的常見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、砷、鎘、銅等主要源自人類污染的重金屬元素。

根據北京市環(huán)保局公布的數據，2012年北京市空氣中的PM2.5有24.5%來自周邊區(qū)域的輸送，本地最重要的污染源是機動車排放，占了22.2%。其它重要來源包括：燃煤16.7%，工業(yè)及溶劑使用16.3%，揚塵15.8%，農業(yè)及畜禽養(yǎng)殖秸稈燃燒4.5%。

知道了機動車排放對PM2.5的重要“貢獻”，就不難理解為何北京市要在大氣污染紅色預警時施行機動車限行了。

4. PM2.5對健康有什么危害？

PM2.5主要對呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成傷害，包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困難、降低肺功能、加重哮喘、導致慢性支氣管炎、心律失常、非致命性的心臟病、心肺病患者病情加重。

老人、小孩以及心肺疾病患者是PM2.5污染的敏感人群。

如果空氣中PM2.5的濃度長期高于10微克/立方米，死亡風險就開始上升。濃度每增加10微克/立方米，總的死亡風險就上升4%，其中心肺疾病的死亡風險上升6%，肺癌的死亡風險上升8%。

對于煙民而言，不可有“反正空氣污染，抽不抽煙一個樣”的心理，因為吸煙對健康的危害要大得多。吸煙可使男性患肺癌死亡的風險上升22倍（也就是上升2200%），女性的風險上升12倍（1200%）；使中年人患心臟病死亡的風險上升2倍（200%）。

從全社會的角度出發(fā)，降低PM2.5的收益是很大的。美國環(huán)保局在2003年做了一個估算：“如果PM2.5達標，全美國每年可以避免數萬人早死、數萬人上醫(yī)院就診、上百萬次的誤工、上百萬兒童得呼吸系統(tǒng)疾病”。相比當前的中國，美國當時的空氣質量已經相當不錯，只有很少的地區(qū)存在略微的超標。如果中國的PM2.5能夠達標，社會收益無疑將會是巨大的。

上述關于PM2.5死亡風險的數據源自發(fā)表于《美國醫(yī)學會雜志》的一篇論文。這篇論文分析了參與者的死亡率和空氣污染之間的關系，發(fā)現死亡率升高與PM2.5和二氧化硫的污染有關聯，而與粗顆粒物污染沒有可靠的關聯。論文的結論是基于長達16年、對120萬參與者的隨訪數據，是目前關于PM2.5污染增加死亡風險最可靠的證據。

5. 哪里能看到PM2.5的濃度？

我國于2012年2月發(fā)布了新的《環(huán)境空氣質量標準》，新增PM2.5為監(jiān)測指標。新標準的正式實施時間要等到2016年，不過，目前已經有許多省市提前實施了新標準。環(huán)保部要求各地區(qū)根據經濟發(fā)達程度、技術管理水平的差異，分期實施新標準：“2012年，京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域以及直轄市和省會城市；2013年，113個環(huán)境保護重點城市和國家環(huán)保模范城市；2015年，所有地級以上城市”。

目前，PM2.5的監(jiān)測點已經覆蓋中國大陸的所有省份，而且可以預期，在未來兩三年監(jiān)測點會越來越密集。

監(jiān)測數據是公開透明的，任何人都可以很方便地獲取。只要你有一臺可以上網的電腦，用谷歌或百度搜索到“全國城市空氣質量實時發(fā)布平臺”，就可以查閱各個監(jiān)測點最近1小時和過去24小時的PM2.5數據。

在開展監(jiān)測的每個城市都有數個監(jiān)測點，由于空氣污染存在空間差異，各個監(jiān)測點的數據有時會有較大差異。選擇離你最近的那個監(jiān)測點，因為它的數據最能反映你所擁有的空氣質量。

上述發(fā)布平臺不僅用顏色直觀地呈現空氣質量，還難能可貴地提供了PM2.5濃度的原始監(jiān)測數據。濃度數據是客觀的，而依據濃度劃分空氣質量等級卻是人為設定的，各個國家的劃分標準會有區(qū)別。例如，按照我國的標準，PM2.5日均濃度35微克/立方米對應的空氣質量為優(yōu)；按照美國的標準，就要降一個檔次，變?yōu)榱肌Ｈ绻銓Υ恕暗腿艘坏取钡臉藴矢械讲粷M意，現在也有了解決的辦法——你可以用網站發(fā)布的濃度數據自行換算為美國標準。換算方法倒是不難，有一些耐心即可，不過相信多數人都會覺得沒這個必要吧！

6. 怎么測定PM2.5？

空氣中漂浮著各種大小的顆粒物，PM2.5是其中較細小的那部分。測定PM2.5的濃度需要分兩步走：

（1）把PM2.5與較大的顆粒物分離；

（2）測定分離出來的PM2.5的重量。

目前，各國環(huán)保部門廣泛采用的PM2.5測定方法有三種：重量法、β射線吸收法和微量振蕩天平法。這三種方法的第一步是一樣的，區(qū)別在于第二步。

將PM2.5直接截留到濾膜上，然后用天平稱重，這就是重量法。值得一提的是，濾膜并不能把所有的PM2.5都收集到，一些極細小的顆粒還是能穿過濾膜。只要濾膜對于0.3微米以上的顆粒有大于99%的截留效率，就算是合格的。損失部分極細小的顆粒物對結果影響并不大，因為那部分顆粒對PM2.5的重量貢獻很小。

重量法：是最直接、最可靠的方法，是驗證其它方法是否準確的標桿。然而，重量法需人工稱重，程序繁瑣費時。如果要實現自動監(jiān)測，就需要用到另外兩種方法。

β射線吸收法：將PM2.5收集到濾紙上，然后照射一束β射線，射線穿過濾紙和顆粒物時由于被散射而衰減，衰減的程度和PM2.5的重量成正比。根據射線的衰減就可以計算出PM2.5的重量。美國大使館那臺知名度很高的儀器依據的就是此原理。

微量振蕩天平法：一頭粗一頭細的空心玻璃管，粗頭固定，細頭裝有濾芯。空氣從粗頭進，細頭出，PM2.5就被截留在濾芯上。在電場的作用下，細頭以一定頻率振蕩，該頻率和細頭重量的平方根成反比。于是，根據振蕩頻率的變化，就可以算出收集到的PM2.5的重量。

7. 市面上有些儀器號稱可以測PM2.5，靠譜嗎？

和環(huán)保部門采用的標準方法相比，用非專業(yè)儀器測PM2.5是不可靠的，但很難說到底有多不準，只有拿來和標準方法對比一下才知道。測出來的數據也許能說明一點問題，比如能分辯出房間里有沒有人吸煙，是不是剛掃過地，可是這些你的鼻子也能做到吧。

市面上的非專業(yè)儀器是利用光散射的原理測定顆粒物濃度，這種方法并沒有被各國環(huán)保部門采納為標準方法，但是有依據此原理制成的專業(yè)儀器，在科研中也有運用。

空氣中的顆粒物濃度越高，對光的散射就越強。光的散射相對容易測，把它測出來，理論上就可以算出顆粒物濃度了。但在實際運用中，事情并沒有這么簡單。

光的散射與顆粒物濃度之間的關系是很不確定的，受到諸多因素的影響，例如顆粒物的化學組成、形狀、比重、粒徑分布，而這些都取決于污染源的組成。這意味著光散射和顆粒物濃度之間的換算公式隨時隨地都可能在變，需要儀器使用者不斷地用標準方法進行校正，沒有經過科學訓練的業(yè)余人士不大可能辦得到。

有研究者做過理論計算：利用光散射儀測定PM2.5，至少有30%～40%的不確定性。這種不確定性是這類儀器固有的，質量可靠的專業(yè)儀器尚且如此，更何況市面上儀器的質量并不都是理想的呢！