大气颗粒物PM2.5及其危害
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【摘要】PM2.5逐渐成为我国许多大中城市的首要空气污染物。它是造成雾霾天气、降低能见度，影响交通安全的主要因素。PM2.5通过呼吸道进入肺泡，危害人体健康。PM2.5的基本特征是体积小、重量轻，在大气中滞留时间长，可以被大气环流输送到很远的地方，造成大范围的空气污染。PM2.5对环境的影响范围和对人体健康的危害程度，比PM10和PM100更大、更严重。
前 言
近年来，随着经济的发展，空气质量问题日益突出，国内众多城市阴霾天气出现频率逐年增高。PM2.5因其能够进入人体肺泡，故被定义为可入肺颗粒物，PM2. 5属于细微颗粒物范畴，通常也被称为细粒子。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但由于大部分有害元素和化合物都富集在细颗粒物上，而随着粒径的减小，细颗粒物在大气中的存留时间和呼吸系统对其的吸收率也随之增加，因此，相对于TSP、PM10，粒径较小且毒性较大的PM2.5对空气污染、大气能见度、人体健康以及大气能量平衡影响更大。目前，PM2.5已成为国内外城市大气的首要污染物。
1.PM2.5概述
PM2.5是指空气动力学直径小于或等于2.5μm 的颗粒物，也称为可入肺颗粒物，它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要影响。此外，粒径小于0.1μm 的粒子又称为超细粒子。
1.1PM2.5的来源
PM2.5的来源主要分为天然源、人为源和混合源。天然源主要包括风扬尘土、森林火灾、火山灰、漂浮的海盐、细菌等。人为排放部分包括化石燃料（煤、汽油、柴油、天然气）和生物质（秸杆、木柴）等燃烧、道路和建筑施工扬尘、工业粉尘、餐饮油烟等污染源直接排放的颗粒物，也包括由一次排放出的气态污染物（主要有二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、氨气等） 转化生成的二次颗粒物。混合源是指既受到自然力作用又受到人力作用而排放的颗粒物，主要是扬尘。
1.2 PM2.5的组成
PM2.5的化学成分非常复杂，受其来源、粒径、所处气候条件等因素影响，主要包括无机元素、有机物以及含硫成分。不同时间不同地区的PM2.5中的无机元素种类和含量各不相同，在不同的粒径颗粒物中，重金属元素的浓度水平有明显差别，有害重金属元素主要吸附在PM2.5中；由一次排放出的气态污染物转化的二次颗粒物，PM2.5化学构成中有机物占很大比重。
2.PM2.5对健康和环境的危害
PM2. 5的污染危害是广泛的，但最主要的是体现在对人体健康的危害和大气能见度的影响两个方面。
2.1 PM2.5对人体健康的危害
颗粒物进入人体，能引起人体多种疾病。颗粒物的粒径决定了人体受危害的程度，这是因为颗粒物粒径越小，颗粒物进入人体呼吸系统的部位就越深，甚至能够穿透肺泡进入人体血液循环影响心脏、大脑等重要器官，造成的危害也就越严重。颗粒物携带有毒重金属、硫酸盐、有机物和包括病毒、细菌在内的其他污染物能直接进入人的呼吸道和肺部，影响肺部及其他器官健康。细颗粒气溶胶PM2.5因其粒径较小、同时比表面积较大，与粗颗粒物相比，它更容易富集有毒物质。大量科学研究也表明了大气细颗粒物浓度在短期内小幅增加会提高呼吸系统疾病的死亡率，特别是细颗粒物可通过呼吸道进入肺泡，经过血液循环到达其他器官，从而造成对人体呼吸系统和其他功能系统的损害，其对人体健康的危害要远远超出粗颗粒物。
2.2 PM2.5对大气能见度的影响
PM2.5对大气能见度造成很大的影响。颗粒物对可见光具有散射吸收和折射作用，从而降低城市能见度。英国环保部门研究表明，TSP中粒径在10.0～100. 0μm的粒子，由于重力的沉降作用，在空气中停留时间较少，传输距离较短，很快就沉降到地面，而粒径小于10.0μm 的颗粒物在空气中停留时间较长，尤其是粒径小于2.5μm 的颗粒物在大气中能停留7～30d，不易沉降到地面，并可以长距离传输。中国气象局北京城市气象研究所和北京大学合作于2001 年春季（3月）夏季（6月）秋季（9月）和冬季（12月）开展了大气细粒子与气象能见度的同步综合观测，结果表明大气能见度与细粒子质量浓度呈现很好的负相关性，细粒子污染是造成大气能见度下降的主要原因。
3.国内关于PM2.5的研究进展
国内关于PM2.5的研究进展工作起步较晚，监测资料缺乏，与欧美等发达国家差距较大，目前我国所开展的研究都是局部的和试探性的，主要集中在北京、广州等少数大城市，严重缺乏系统性和连续性。所做的研究工作也主要集中在资料的统计分析、影响因素分析等。要想改变这种落后的状况首先要做的就是加强PM2.5的系统监测，为开展PM2.5研究工作提供资料保证。未来PM2.5的研究应该主要在以下几个方面展开：
（ 1）大气颗粒物来源及源解析方面。应针对一个地区PM2. 5的排放特点，研究主要污染源特征谱；选择典型研究地区、季节相关的动态来源清单；开发出当地环境特点的来源解析模型。同时，在原有模型的基础上进一步优化，使其更能真切的反映各种颗粒物的来源。
（ 2）物理化学特征方面。物理性质应加强对人体毒性最大的超细颗粒的研究，化学特性方面应全面分析颗粒物的组成成分及其相互影响关系方面的研究。
（ 3）PM2.5的采样和分析的核心技术方面。采样和分析技术是分析PM2.5的首要环节，在采样技术方面需要研究轻便的大气粒子分级采样器；对颗粒物的分析方面，应该更注重于高分辨率、高放大倍数的显微形貌分析和高灵敏度、低检测限的化学分析设备的研究。
总结
PM2.5形成过程复杂，给环境和人体健康带来的危害不容忽视，国家、各地方政府与环境保护职能部门应统筹协调，共同发挥监督职责，严格执行新《环境空气质量标准》，并按照国家公布的监测时间表：即2012年在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市开展细颗粒物与臭氧等项目监测，2013 年在113个环境保护重点城市和国家环境保护模范城市开展监测，2015年覆盖所有地级以上城市，有序开展对PM2.5的监测。同时，环境保护科研部门加紧开展PM2.5源解析研究，真正从政策与技术上提出解决PM2.5污染的途径，根本上解决PM2.5带来的不良环境影响。
参考文献
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