大氣顆粒物理化特征和影響效應的研究進展及展望

宋軍軍

【摘? 要】大氣顆粒物當中的細顆粒物PM2.5屬于毒害物質載體，不僅會對氣候和環境產生影響，還會導致人體健康受到損傷，并對區域和地球化學循環造成不良影響。研究針對性地總結大氣顆粒物理化特征及影響相應的相關研究，旨在為大氣顆粒物的監測和分析提供依據，促進相關技術的有效應用，促使大氣顆粒物污染情況得到改善。

【關鍵詞】大氣顆粒物;影響效應;理化特征;研究進展

大氣顆粒物指的是分散于大氣當中的固態及液態顆粒，從來源區分有自然來源及人為來源兩種?？諝庵信欧诺募{米-微米級顆粒物達到一定程度后，就會超出大氣循環能力及承載容量，這種情況下，顆粒物濃度顯著提升，當在靜穩天氣時，很容易形成大規模霧霾。大氣顆粒物對于自然及人文環境、氣候變化和人類健康，均有較為顯著的影響，針對性地分析其理化性質及影響效應，并制定針對性的管控措施，是十分必要的。

1.大氣顆粒物理化特征研究

大氣顆粒物的物理及化學特征是其對環境和人體健康產生影響的根源。研究指出，大氣顆粒物具有吸濕性特點，具體來說是在周邊環境相對濕度上升后，大氣顆粒物具備的吸水能力。大氣顆粒物吸濕性能夠影響能見度及云的形成，從而影響地區及更大范圍的天氣。大氣顆粒物還有云凝結核活性，間接對氣候效應產生影響。大氣顆粒物質量濃度對于空氣質量具有顯著影響，目前PM2.5、PM10均被納入到空氣質量評價體系中。大氣顆粒物中的化學組成由于地域差異而有所不同，其中重金屬屬于影響人體健康的主要成分。牛婷等（2019）研究中，選取烏魯木齊市作為研究對象，分析大氣顆粒物金屬污染情況，為大氣污染的防控提供依據。研究采用大流量采樣器進行研究，在2016年-2017年期間，采集了烏魯木齊市的492份大氣顆粒物樣本進行研究。研究發現，烏魯木齊市2016年至2017年的大氣顆粒物樣本中，鋁的質量濃度平均值是172.84ng/m3，鉛的質量濃度平均值是28.83ng/m3，鎘的質量濃度平均值是0.68ng/m3，并且這三種金屬成分的質量濃度具有一定的季節變化特征。研究還發現，2016年和2017年烏魯木齊市的大氣顆粒物中鋁質量濃度存在顯著差異，鉛、鎘質量濃度和日均濕度溫度和風速均存在一定的相關性。研究認為，烏魯木齊市2016年至2017年的部分金屬質量濃度和季節、氣候等因素存在密切關系。

2.大氣顆粒物源解析方法和技術

源解析指的是定量或是定性分析大氣顆粒物來源的研究方法，大氣顆粒物的來源較為多樣和復雜，檢測分析城市大氣污染的主要來源及特征，應當采用適當的源解析技術。目前大氣顆粒物源解析技術主要可以分為三類，首先是化學法，主要包括化學質量平衡法、正定矩陣因子分析方法以及主成分分析法和富集因子法等。其次是顯微法，將單顆粒作為分析對象，觀測其微觀結構，以此確定顆粒物的來源。聯合使用電子顯微鏡和能譜屬于十分便捷高效的顯微分析方法，能夠實現迅速分析單顆粒表征，再依據來源進行區分。最后是物理法，其中X射線衍射技術屬于較為常用的方法，可以針對性地分析晶質礦物顆粒物相，確定顆粒物礦物組成，分析其來源。馬志儒（2018）研究指出，基于大氣顆粒物在環境污染及人身體健康方面的影響，采取高效、準確的源分析方法進行針對性研究，是至關重要的。研究強調在大氣顆粒物源分析中合理使用相應計算機軟件。研究中選用源解析軟件CMB2.0分析城市大氣顆粒物源成分，再通過相應的文獻數據資料研究城市大氣顆粒物，并研究源解析中的影響因素及軟件設置應用。研究認為，大氣顆粒物源解析中需要強化對軟件的有效應用，研究人員應當掌握相應的使用方法，以此提升大氣顆粒物源解析質量，為相應防控政策的制定奠定基礎。

3.大氣顆粒物影響效應研究

3.1光學效應與地球化學循環

大氣顆粒物能夠導致局部地區環境惡化，對人類生產、生活活動產生不良影響，最為顯著的是大氣顆粒物影響能見度。除去氣象原因之外，大氣顆粒物吸收及散射光，形成的消光效應，屬于影響城市能見度水平的重要因素。劉姝巖等（2018）研究指出，大氣顆粒物會對地球化學循環產生一定的影響。在大氣循環作用下，重金屬等大氣顆粒污染物進行遠距離傳送，甚至有可能達到北極地區，之后顆粒污染物在海洋或是陸地沉降，從而對地球化學循環產生影響。統計數據顯示，每年被帶入到對流層中的礦物顆粒多達1000至3000Tg，在強大地表風作用下，礦物顆粒大量進入大氣中，且能夠實現遠距離傳輸，導致海洋和陸地化學進程受到影響。大氣顆粒污染物會污染大氣環境，自然界當中大部分生物生存和發展，均對降塵要求較高，當大氣環境當中的顆粒污染物增多之后，大氣正常降塵會受到較為顯著的影響，從而是大氣相關物質交換受到影響，使得環境污染和生物生長受到不良影響。

3.2健康效應和氣候效應

王彥文等（2018）研究指出，大氣顆粒物對于人體健康會產生十分直觀的作用，研究針對性地進行定群分析，選取社區人群作為研究對象，在研究期間重復測量入組人員的血壓水平，并與環境監測站點的氣象和污染物數據相結合，同時分析研究對象的活動模式等。研究認為PM2.5和人群血壓水平上升存在弱正相關效應，其中相較于女性人群，男性的血壓水平受大氣顆粒物影響更加顯著，證實了大氣顆粒物對人體健康產生的影響。大氣顆粒污染物對于人體會產生較為顯著的損傷，其中大氣顆粒污染物對于呼吸道系統的損傷是較為嚴重的，顆粒污染物會導致呼吸道及肺部損傷，并導致相應器官與系統性疾病。當空氣中存在大量顆粒污染物時，人進行呼吸時，難免會使污染物隨之經由呼吸道進入人體。顆粒污染物通常均具有較強的黏著性，進入到人體后，會在鼻腔、肺部等呼吸系統當中沉積，進而造成較為嚴重的器官損傷。另外，大氣顆粒物能夠對氣候變化產生直接與間接影響。自然來源的海鹽離子、沙塵以及人為來源的有機物和煙塵等，被排放到空氣中之后，會對太陽輻射進行吸收與散射，導致地球大氣系統能量平衡受到影響，從而直接導致氣候變化。同時，大氣顆粒物的云凝結核活性能夠使云的壽命及光學特征被改變，間接地影響氣候。

4.結論與展望

隨著環保意識和相應監測、管理技術的進步，大氣顆粒物相關研究和實踐日漸豐富，大量的研究人員針對其理化特征、污染源和影響效應進行研究，并取得了一定的研究進展。但值得注意的是目前的研究、實踐中還存在一定不足，對于顆粒物形成及演變機制等進行研究時，往往是通過單一污染事件展開的，影響因素較多。后續的研究中，應當注意針對大氣顆粒物污染事件進行系統的統計分析，同時要強化相應設備儀器的優化與創新，并加大學科融合及交叉探究的力度，以更加全面、高效的方式對大氣顆粒物進行分析。

參考文獻

[1]牛婷，劉健，康玲，等.2016-2017年烏魯木齊市大氣細顆粒物中部分金屬含量及其污染特征分析[J].預防醫學情報雜志，2019，35（03）：63-68+73.

[2]馬志儒.大氣顆粒物源解析技術的應用研究[J].數字化用戶，2018，024（017）：86.

[3]劉姝巖，包云軒，金建平，等.重霾天氣氣溶膠輻射效應對近地面臭氧峰值的影響[J].高原氣象，2018，37（001）：296-304.

[4]王彥文，許丹丹，張翼，等.大氣顆粒物短期暴露對人群血壓影響效應的定群研究[J].環境與健康雜志，2018（8）：663-666.