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PM2.5与环境影响 发布时间: 2015-03-24

精彩提示:

PM2.5已经成为一个国人高度关注的专用名词。PM2.5形成的主要原因是什么?它对我们的生活会产生哪些负面影响?如何在现有条件下控制PM2.5的蔓延?本文作者修光利先生站在学术最前沿,以通俗易懂的解析,与我们一起分享他的研究成果。

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PM2.5是指空气动力学当量直径不大于2.5微米颗粒物的总和。由于颗粒物既包括固体颗粒物,也包括液滴,所以由PM2.5为主造成的气溶胶污染是典型的气液固三相共存体系。

PM2.5是造成霾污染的首要污染物。所谓霾是指相对湿度小于80%,能见度小于10Km时的天气现象,而雾则是相对湿度大于90%,且能见度小于10Km的天气现象,相对湿度介于80%~90%的低能见度天气现象,被很多人称为“雾霾”,实际上是属于雾和霾难以精确区分的盲区。

PM2.5促进霾污染生成,主要是由于其对光的散射和吸收,决定光散射系数的主要参数是粒径,PM2.5中占比较大的是粒径为0.1~1微米的颗粒物,恰恰与可见光波长相当,因此通过影响光的散射而造成能见度下降。

另外一部分不可忽视的是颗粒物对光的吸收,一般认为,颗粒物中以黑碳为代表的成分,加剧了颗粒物对光的吸收,也起到降低能见度的作用。近期一些学者研究发现,不仅仅是黑碳,一部分有机碳(称为棕色碳)也起到吸收光的作用。由于这部分棕色碳属于有机碳,所以过去对光吸收的贡献估算可能偏低。在长三角、珠三角等有机碳占比较大的区域,有机碳的光吸收作用不容忽视。

PM2.5与气候变化密切相关。如前介绍的,PM2.5所含的黑碳和棕色碳具有光吸收的作用,很明显也具有温室气体的特征。而气候变暖也可能是加剧霾污染的重要因素,气温居高不下,导致细颗粒物的热运动加剧,可能影响颗粒物的沉降,在部分地区大气氧化性组分含量比较高的情况下,加剧了大气氧化物的生成,进而造成了颗粒浓度的升高。

PM2.5与健康的关系一直是公众所关注的。世界卫生组织(WHO)在2012年公布了大气污染与健康关系的研究和调查结果,在我国大气污染对全球疾病负担的贡献占第四位。颗粒物的粒径越小,越容易穿透气管进入到肺泡深处,1微米以下的颗粒物容易沉积在肺泡。而很多研究又发现,多环芳烃、重金属等有毒污染物又恰恰更容易富集在小颗粒物中,加剧了对健康的影响。

PM2.5 对呼吸系统疾病(包括肺癌)的贡献是已经得到多方证实的,虽然在很多地区吸烟或者二手烟对肺癌的贡献更大,但PM2.5的贡献仍不容忽视。

PM2.5与生态变化也有一定的关系。比如PM2.5可能参与云的生成与相互作用,参与云的微物理过程进而影响云的辐射特征、运量和生命周期,最终对降水产生影响。云滴数量的增加,云量增加,降水增加;同时云滴的尺寸可能减小,抑制降水的生成。这种Albrecht效应及其对大气污染的正负面的影响值得关注。

PM2.5的健康效应、环境影响以及来源分析都与PM2.5的尺度特征和成分特征密切相关。各地公布的PM2.5 的来源中二次颗粒物(即使大气污染源排放的气态污染物通过转化为颗粒物中成分而形成的颗粒物)占优势,因此污染源排放的气态污染物也是颗粒物的来源。比如,颗粒物中硫酸盐主要来自于燃煤的贡献,硝酸盐是机动车与燃煤等的协同贡献为主,铵盐来自于农业禽畜养殖业等,有机物则来自于机动车和工业排放。

历年的研究发现,上海市大气中PM2.5中硫酸盐的比例逐年下降,而硝酸盐的比例逐步上升,特别是重度霾污染时,硝酸盐的比例远远高于非霾污染日的比例,因此与氮氧化物有关的机动车污染、燃煤锅炉和生物质燃烧(秸秆焚烧)应该得到高度视。

综合以上,PM2.5的生成与环境影响是个复杂的非线问题,控制PM2.5以及与其相关的霾污染、健康影响也是个复杂的系统工程,其控制一定与其他大气污染控制高度关联,我们需要的是一个多种污染源协同减排,霾污染、酸雨、光化学烟雾以及气候变暖等污染综合解决方案,切不可急于求成,头痛医头,脚痛医脚。人类是PM2.5污染的受害者,也是贡献者。控制大气污染从我们自身做起,少开1公里汽车,节省一度电,节约1粒米,少消费耗能产品等,都是对PM2.5 污染控制的贡献。

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