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颗粒物

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提示:本条目的主题不是气溶胶
空气中的颗粒物使夕阳显现出橙色

颗粒物,在环境科学中,特指悬浮在空气中的固体颗粒或液滴,是空气污染的主要来源之一。其中,空气动力学直径(以下简称直径)小于或等于10微米的颗粒物称为可吸入颗粒物PM10);直径小于或等于2.5微米的颗粒物称为细颗粒物PM2.5)。颗粒物能够在大气中停留很长时间,并可随呼吸进入体内,积聚在气管中,影响身体健康。

来源及成分

燃烧柴油的卡车,排放物中的杂质导致颗粒物较多

颗粒物的成分很复杂,主要取决于其来源。主要的来源是从地表扬起的尘土,含有氧化物矿物和其他成分。海盐是颗粒物的第二大来源,其组成与海水的成分类似。一部分颗粒物是自然过程产生的,源自火山爆发沙尘暴森林火灾、浪花等。

PM2.5还可以由氧化物转化而成。而这些气体污染物往往是人类对化石燃料石油等)和垃圾的燃烧造成的。在发展中国家,煤炭燃烧是家庭取暖和能源供应的主要方式。没有先进废气处理装置的柴油汽车也是颗粒物的来源。

在室内,二手烟是颗粒物最主要的来源。颗粒物的来源是不完全燃烧、因此只要是靠燃烧的烟草产品,都会产生具有严重危害的颗粒物,使用品质较佳的香烟也只是吸烟者的自我安慰(甚至可能因为臭味较低,而造成更大的危害);同理也适用于金纸燃烧、焚及燃烧蚊香

对健康的影响

在20世纪70年代,人们开始注意到颗粒物污染与健康问题之间的联系[1]。在美国,每年由于颗粒物污染造成的死亡人数约为22000-52000人(2000年数据)[2],在欧洲这一数字则高达20万。

现在,许多研究已证实颗粒物会对呼吸系统心血管系统造成伤害,导致哮喘肺癌心血管疾病出生缺陷过早死亡

颗粒物的大小决定了它们最终在呼吸道中的位置。较大的颗粒物往往会被纤毛黏液过滤,无法通过鼻子咽喉。然而,小于10微米的颗粒物即可吸入颗粒物(PM10),可以穿透这些屏障达到支气管肺泡。而小于2.5微米的颗粒物,细颗粒物(PM2.5),比表面积大于PM10,更易吸附有毒害的物质。由于体积更小,PM2.5具有更强的穿透力,可能抵达细支气管壁,并干扰肺内的气体交换。更小的微粒(直径小于等于100纳米)会通过肺部传递影响其他器官。

其中,发表于《美国医学会杂志》的一项研究表明,PM2.5会导致动脉斑块沉积,引发血管炎症和动脉粥样硬化,最终导致心脏病或其他心血管问题[3]。这项始于1982年的研究证实,当空气中PM2.5的浓度长期高于10 μg/m3,就会带来死亡风险的上升。浓度每增加10 μg/m3,总的死亡风险会上升4%,心肺疾病带来的死亡风险上升6%,肺癌带来的死亡风险上升8%。此外,PM2.5极易吸附多环芳烃有机污染物重金属,使致癌、致畸、致突变的机率明显升高。

最小的颗粒物(直径小于等于100纳米,合0.1微米)带来的危害更为严重[4]。有证据表明这些颗粒物可以传过细胞膜到达其他器官,包括大脑。有研究指出,这些微粒可能引发脑损伤(包括老年痴呆症)。值得注意的是,柴油发动机产生的微粒直径通常在 100 纳米(合0.1微米)左右。

各国标准

美国国家航空和航天局制作的2001-2006年间全球大气PM2.5浓度图。

由于颗粒物对健康影响巨大,各国政府均设立了相关标准。

世界卫生组织

为了就减少空气污染对健康的影响提供全球性指导,世界卫生组织于2005年发布了《空气质量准则》[5],其中包括了对颗粒物浓度的限制:

PM10 PM2.5 选择浓度依据
过渡时期目标-1 (IT-1) 70 µg/m³ 35 µg/m³ 相对于AQG水平而言,在这些水平的长期暴露会增加大约15%的死亡风险。
过渡时期目标-2 (IT-2) 50 µg/m³ 25 µg/m³ 除了其它健康利益外,与 过渡时期目标-1 相比,在这个水平的暴露会降低大约6% [2%~11%]的死亡风险。
过渡时期目标-3 (IT-3) 30 µg/m³ 15 µg/m³ 除了其它健康利益外,与 过渡时期目标-2 相比,在这个水平的暴露会降低大约6% [2%~11%]的死亡风险。
空气质量准则值 (AQG) 20 µg/m³ 10 µg/m³ 对于PM2.5的长期暴露,这是一个最低水平,在这个水平,总死亡率、心肺疾病死亡率和肺癌的死亡率会增加(95%以上可信度)。

欧盟

欧盟对PM2.5的限制标准(法案 1999/30/EC 和 96/62/EC)如下表:

第一期(2005.1.1 起) 第二期(2010.1.1 起)
年平均值 40 µg/m³ 20 µg/m³
24小时平均值 50 µg/m³ 50 µg/m³
每年允许超标天数 35 7

美国

美国作为较早研究PM2.5的国家,于1997年就通过了相关标准,并在2006年发布了更严格的标准。美国通过《国家环境空气质量标准》(National Ambient Air Quality Standards)对颗粒物进行限制,标准如下:

PM10 PM2.5
年平均值 15 µg/m³
24小时平均值 150 µg/m³ 35 µg/m³

中华人民共和国

雾霾笼罩下的北京CBD

由于开展相关监测和研究起步较晚,大陆从2012年起在各主要城市开展PM2.5监测的试验工作,并定于2016年1月1日起在全区范围内实施与世界卫生组织“过渡时期目标-1”等同的GB 3095-2012《环境空气质量标准》。

PM10(一级/二级) PM2.5(一级/二级)
年平均浓度限值 40 / 70 µg/m³ 15 / 35 µg/m³
24小时平均浓度限值 50 / 150 µg/m³ 35 / 75 µg/m³

台湾

中华民国环保署于2012年5月14日公告修正空气质量标准,增订PM2.5空气质量标准,并依据国内健康影响研究结果,以健康影响为优先考量,将PM2.5 24小时值订为35μg/m3、年平均值订为15μg /m3。环保署初步订于109年达成全国细悬浮微粒浓度年平均值15μg/m3 的目标,同时将依国际管制趋势发展,逐期检讨我国PM2.5空气质量标准,并朝达成WHO提出之空气质量准则値(24小时值订为25μg/m3、年平均值订为10μg /m3)为空气质量改善目标。

PM10 PM2.5
年平均浓度限值 65 µg/m³ 15 µg/m³
24小时平均浓度限值 125 µg/m³ 35 µg/m³

参考文献

  1. ^ Lave, Lester B.; Eugene P. Seskin. An Analysis of the Association Between U.S. Mortality and Air Pollution. J. Amer. Statistical Association. 1973, 68: 342. 
  2. ^ Mokdad, Ali H.; et al. Actual Causes of Death in the United States, 2000. J. Amer. Med. Assoc. 2004, 291 (10): 1238–45. PMID 15010446. doi:10.1001/jama.291.10.1238. 
  3. ^ Pope, C Arden; et al. Cancer, cardiopulmonary mortality, and long-term exposure to fine particulate air pollution. J. Amer. Med. Assoc. 2002, 287 (9): 1132–1141. PMID 11879110. doi:10.1001/jama.287.9.1132. 
  4. ^ Bloomberg.com: News Pollution Particles Lead to Higher Heart Attack Risk
  5. ^ 世界卫生组织《关于颗粒物、臭氧、二氧化氮和二氧化硫的空气质量准则》

参见

外部链接