PM2.5危害预防措施

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1、PM2.5危害以及预防措施克拉克森1. PM2.5是什么？如果是初次接触，“PM2.5”这一串字符也许会让你看得云里雾里，不知所云。其实它有一个容易理解的中文名细颗粒物，是对空气中直径小于或等于2.5微米的固体颗粒或液滴的总称。这些颗粒如此细小，肉眼是看不到的，它们可以在空气中漂浮数天。人类纤细的头发直径大约是70微米，这就比最大的PM2.5还大了近三十倍。 PM是英particulatematter颗粒物）的首字母缩写。准确的PM2.5定义要在“直径”之前加一个修饰语“空气动力学”，这可不是故作高深。空气中的颗粒物并非是规则的球形，那怎么定义又怎么测量其直径呢？在实际操作中，如果颗粒物在通过

2、检测仪器时所表现出的空气动力学特征与直径小于或等于2.5微米且密度为1克/立方厘米的球形颗粒一致，那就称其为PM2.5。这样的定义也就决定了在测定PM2.5时，需要利用空气动力学原理把PM2.5与更大的颗粒物分开，而不是用孔径为2.5微米的滤膜来分离。 知道了PM2.5的定义，就很容易得出PM10的定义了将定义中的2.5换成10即可，PM10也被称为可吸入颗粒物。在PM10中，直径在2.5至10微米之间的颗粒物被称为粗颗粒物，与细颗粒物相对。PM2.5来自哪里，都有些什么成分？ 虽然自然过程也会产生PM2.5，但其主要来源还是人为排放。人类既直接排放PM2.5， 也排放某些气体污染物，在空气中

3、转变成PM2.5。直接排放主要来自燃烧过程，比如 化石燃料（煤、汽油、柴油）的燃烧、生物质（秸秆、木柴）的燃烧、垃圾焚烧。在 空气中转化成PM2.5的气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物。 其它的人为来源包括：道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气。自然来源则 包括：风扬尘土、火山灰、森林火灾、漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌。 PM2.5的来源复杂，成分自然也很复杂。主要成分是元素碳、有机碳化合物、硫酸盐、 硝酸盐、铵盐。其它的常见的成分包括各种金属元素，既有钠、镁、钙、铝、铁等地 壳中含量丰富的元素，也有铅、锌、砷、镉、铜等主要源自人类污染的重金属元素。 2000年有

4、研究人员测定了北京的PM2.5来源：尘土占20%；由气态污染物转化而来的 硫酸盐、硝酸盐、氨盐各占17%、10%、6%；烧煤产生7%；使用柴油、汽油而排放 的废气贡献7%；农作物等生物质贡献6%；植物碎屑贡献1%。有趣的是，吸烟也贡 献了1%，不过这只是个粗略的科学估算，并不一定准确。该研究中也测定了北京 PM2.5的成分：含碳的颗粒物，硫酸根，硝酸根，铵根加在一起占了重量了69% 。类 似地，1999年测定的上海PM2.5中有41.6%是硫酸铵、硝酸铵，41.4%是含碳的物质。PM2.5对健康有什么危害？ PM2.5主要对呼吸系统和心血管系统造成伤害，包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺

5、功 能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常、非致命性的心脏病、心肺病患者的过早死。老人、 小孩以及心肺疾病患者是PM2.5污染的敏感人群。 如果空气中PM2.5的浓度长期高于10微克/立方米，死亡风险就开始上升。浓度每增加10微克/立 方米，总的死亡风险就上升4%，得心肺疾病的死亡风险上升6%，得肺癌的死亡风险上升8%。这 意味着多大的风险呢？我们可以拿吸烟做个比较。吸烟可使男性得肺癌死亡的风险上升21倍（也 就是上升2100%），女性的风险上升11倍（1100%）；使中年人得心脏病死亡的风险上升2倍 （200%）。和吸烟一比，PM2.5的危害就显得非常小了。如果吸烟都没有让你感到恐惧，那你

6、就 不用担心眼下PM2.5超标对健康的影响了。 但是，从全社会的角度出发，降低这些看似不大的风 险，收益却是很大的。美国环保局在2003年做了一个估算：“如果PM2.5达标，全美国每年可以避 免数万人早死、数万人上医院就诊、上百万次的误工、上百万儿童得呼吸系统疾病”。相比当前的 中国，美国当时的空气质量已经相当不错，只有很少的地区存在略微的超标。如果中国的PM2.5 能够达标，社会收益无疑将会是巨大的。 如果没有污染，PM的浓度有多高，现在实际有多高？ 即使没有人为污染，空气中也有一定浓度的PM2.5，这个浓度被称为背景浓度。在美国和 西欧，背景浓度大约为3-5微克/立方米，澳大利亚的背景浓度

7、也在5微克/立方米左右。中国 的背景浓度有多高？目前尚无公开的数据，但应该不会和其他国家相差太大。 中国尚未开 展大范围的PM2.5监测，公开的PM2.5数据非常有限。位于广州的环保部华南环境科学研 究所从2011年从6月13日开始每日发布PM2.5监测值，截至11月20日，浓度范围在0.6至99 微克/立方米之间（注：0.6这个数据应该是仪器故障所致，正常值不会这么低），平均值为 38微克/立方米，这个值超过了拟发布的年均标准（35微克/立方米）。在这121天中，已经 有6天超过了拟发布的日均标准（75微克/立方米）。从近十几年来发表的科学论文中，可 以查到中国一些大城市某一区域某一阶段的P

8、M2.5的测定值。例如，2000年在北京的5个监 测点测得的PM2.5年均值为101微克/立方米；2008北京奥运会的17天中，在北大测得的 PM2.5最低28.2，最高147.4微克/立方米， 平均64.7微克/立方米。1999年，在上海两个监 测点测定的PM2.5年均值为57.9和61.4 微克/立方米。这些年均值都远高于拟发布的年均标 准（35微克/立方米）。 除了查阅以上这些零星的数据，我们还可以根据PM10的数据估算一下PM2.5的浓度。 按照中国现行的空气质量标准，PM10是常规监测指标，全国性监测已开展了十几年。 从2001年至2009年，全国主要城市PM10的平均值从125降到

9、了90微克/立方米PM2.5 和PM10之间的比例通常在0.5-0.8之间，我们取0.8做一个极端估算可得：2009年全 国主要城市的PM2.5平均值为72微克/立方米，是即将发布的新标准的2.1倍（35微克/ 立方米）。和美国的空气质量相比，这差多少呢？2009年，全美国年均PM2.5为9.9 微克/立方米，在724个监测点中有90%以上的监测点年均值低于12.6微克/立方米。 全国的年均值只是用来反映我国颗粒物污染的总体现状，对于评价我们所在城市的空 气质量意义并不大。我们更需要关注的是离我们生活、工作最近的监测点的数据。这 个数据哪里有呢？全国主要城市的实时PM10数据可以在环境监测总站

10、的网站上查到， 每个城市都有数个监测点，我们可以选离得最近的那个点作参考。如果你很乐观，那 么可以估算PM2.5=PM10 0.5，如果你很悲观，那么就估算PM2.5=PM10 0.8。 其他国家实施PM2.5的标准了吗，标准值是多少？ 自从美国于1997年率先制定PM2.5的空气质量标准以来，许多国家都陆续跟进将PM2.5纳 入监测指标。如果单纯从保护人类健康的目的出发，各国的标准理应一样，因为制定标准 所依据的是相同的科学研究结果。然而，标准的制定还需考虑各国的污染现状和经济发展 水平，在一个空气污染严重的发展中国家制定极为严格的空气质量标准只能成为一个华丽 的摆设，没有实际意义。根据美国

11、癌症协会和哈佛大学的研究结果，世界卫生组织（WHO） 于2005年制定了PM2.5的准则值。高于这个值，死亡风险就会显著上升。WHO同时还设立 了三个过渡期目标值，为目前还无法一步到位的地区提供了阶段性目标，其中目标-1的标 准最为宽松，目标-3最严格。 下表列举了WHO以及几个有代表性的国家的标准。中国拟 实施的标准与WHO过渡期目标-1相同。美国和日本的标准一样，与目标-3基本一致。欧盟 的标准略微宽松，与目标-2一致，澳大利亚的标准最为严格，年均标准比WHO的准则值还 低。标准的宽严程度基本反映了各国的空气质量情况，空气质量越好的国家就越有能力制 定和实施更为严格的标准。 中国的PM2.

12、5标准和其他国家比，很落后吗？ 中国的PM2.5标准拟于2016年生效，虽然比美国落后了一二十年，但和欧盟的2015年生效 相比，也不算太晚。如果仅从标准的数值来看，中国即将发布的新标准已经与WHO过渡期 目标-3一致，虽然落后于发达国家，但也算是开始了三步走的第一步。然而，即使标准值 相同，而评判是否达标的方式不同，约束力是有极大差异的。举个例子，中国现行的空气 质量标准制定于1996年，其中PM10的日均标准为150微克/立方米，表面上已和美国现行 标准一样严格。但是，按照美国的标准，平均每年最多只能有1天超标，否则就算不达标， 超标地区需要提交改进方案并加以实施。而在中国的标准文件中，没

13、有类似的规定。各地 区在执行标准时，只是计算每年的“达标天数”和“达标率”。PM10的标准至今已经执行了15 年，一个86.2%的达标率还可以作为正面消息报道。 在即将发布的PM2.5新标准中，依然 没有规定多高的达标率才是可接受的。WHO和其他国家是怎么规定的呢？WHO要求每年 最多有3天超标（99%的达标率），澳大利亚最多5天，而美国和日本要求的达标率为98%。 中国PM2.5标准的落后不仅是在标准值，更重要的是在约束力上。 怎么测定PM2.5？ 空气中漂浮着各种大小的颗粒物，PM2.5是其中较细小的那部分（定义见问答 1）。不难想到，测定PM2.5的浓度需要分两步走：（1）把PM2.5与

14、较大的颗粒 物分离；（2）测定分离出来的PM2.5的重量。目前，各国环保部门广泛采用的 PM2.5测定方法有三种：重量法、射线吸收法和微量振荡天平法。这三种方法 的第一步是一样的，区别在于第二步。 将PM2.5直接截留到滤膜上，然后用天 平称重，这就是重量法。值得一提的是，滤膜并不能把所有的PM2.5都收集到， 一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜。只要滤膜对于0.3微米以上的颗粒有大于 99%的截留效率，就算是合格的。损失部分极细小的颗粒物对结果影响并不大， 因为那部分颗粒对PM2.5的重量贡献很小。 重量法是最直接、最可靠的方法，是验证其它方法是否准确的标杆。然而重量法 需人工称重，程序繁琐费时

15、。如果要实现自动监测，就需要用到另外两种方法。 射线吸收法：将PM2.5收集到滤纸上，然后照射一束beta射线，射线穿过滤纸 和颗粒物时由于被散射而衰减，衰减的程度和PM2.5的重量成正比。根据射线的 衰减就可以计算出PM2.5的重量。美国大使馆那台知名度很高的仪器依据的就是 此原理。 微量振荡天平法：一头粗一头细的空心玻璃管，粗头固定，细头装有 滤芯。空气从粗头进，细头出，PM2.5就被截留在滤芯上。在电场的作用下，细 头以一定频率振荡，该频率和细头重量的平方根成反比。于是，根据振荡频率的 变化，就可以算出收集到的PM2.5的重量。 将PM2.5分离出来的切割器又是怎 么工作的呢？在抽气泵的

16、作用下，空气以一定的流速流过切割器时，那些较大的 颗粒因为惯性大，一头撞在涂了油的部件上而被截留，惯性较小的PM2.5则能绝 大部分随着空气顺利通过。也许你已经觉察到，这和发生在我们呼吸道里的情形 是非常相似的：大颗粒易被鼻腔、咽喉、气管截留，而细颗粒则更容易到达肺的 深处，从而产生更大的健康风险市面上有些手机大小的仪器号称可以测PM2.5，靠谱吗？ 和环保部门采用的标准方法相比，用非专业仪器测PM2.5显然是不可靠的，但很难说到底有多不准，只有拿来和标准方法对比一下才知道。测出来的数据也许能说明一点问题，比如能分辩出房间里有没有人吸烟，是不是刚扫过地，可是这些你的鼻子也能做到吧。 市面上的非专业仪器利用光散射的原理测定颗粒物浓度，这种