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PM2.5简介及其对气候及健康的影响

发布人:pli 来源: 发布时间:2016-12-01 11:38:59

PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,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。 有时候,学者也将PM2.5等同于气溶胶,“所谓的气溶胶、细颗粒物,其实就是指大气中直径小于或等于2.5微米的细颗粒物,简称PM2.5。”

而在城市空气质量日报或周报中的可吸入颗粒物和总悬浮颗粒物是人们较为熟悉的两种大气污染物。可吸入颗粒物又称为PM10,指直径等于或小于10微米,可以进入人的呼吸系统的颗粒物;总悬浮颗粒物也称为PM100,即直径小于和等于100微米的颗粒物。


PM2.5性状

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的影响。与较粗的大气颗粒物相比,PM2.5粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

大气气溶胶是悬浮于空气中固态和液态质点组成的一种复杂的化学混合物,它们的大小从只有几纳米的超细颗粒到几个微米直径以上的粗颗粒。在两者之间是被称为细颗粒的气溶胶,其直径在0.1μm到几个μm,所以大气气溶胶的典型尺度是0.001~10μm,其在大气中的居留期至少为几小时,平均可达几天、一周到数周,甚至到数年(如平流层气溶胶)。


PM2.5来源

大气气溶胶可以作为颗粒物(初生源)直接被排放出来,也可以由气态前体物通过化学反应(如光化反应)间接形成于大气中(次生源)。从排放源分类可分为自然源和人为源两类。气溶胶PM2.5这些超细粒子的自然来源包括火山喷发的烟尘、被风吹起的土壤颗粒以及流星燃烧所产生的细小微粒和宇宙尘埃等。

PM2.5产生的最主要的来源则是人为,是日常发电、工业生产(煤炭、石油及其他矿物燃烧产生的工业废气)、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物,大多含有重金属等有毒物质,包括散播到空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子,经过一系列光化学反应形成二次污染物。


PM2.5对健康的影响

研究表明,颗粒越小对人体健康的危害越大。气象专家和医学专家认为,由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物,会被挡在人的鼻子外面;粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物,能够进入上呼吸道,但部分可通过痰液等排出体外,对人体健康危害相对较小;而粒径在2.5微米以下的细颗粒物,直径相当于人类头发1/10大小,较小的PM2.5颗粒可以穿透人体呼吸道的防御毛发状结构,也就是鼻腔中的鼻纤毛,被吸入人体后会进入支气管,,进入人体内部,干扰肺部的气体交换引发人体整个范围的疾病,包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。这些颗粒还可以通过支气管进入肺部或进入肺泡,并能进入血液溶解在血液中通往全身,由于其本身的毒性或携带有毒物质,因而对人体健康会造成极大危害;大气气溶胶中的重金属成分可以危害人体的多种部位,包括神经、肠胃、心脏、肺、肝、肾、皮肤等;大气气溶胶中的多环芳烃和亚硝胺等化学物对人体有致癌作用。对人体健康的伤害更大。在欧盟国家中,PM2.5导致人们的平均寿命减少8.6个月。而PM2.5还可成为病毒和细菌的载体,为呼吸道传染病的传播推波助澜。中国工程院院士、中国环境监测总站原总工程师魏复盛研究结果还表明,PM2.5和PM10浓度越高,儿童及其双亲呼吸系统病症的发生率也越高,而PM2.5的影响尤为显著。《整体环境科学》(Science of Total Environment)上增刊登过北京大学医学部公共卫生学院教授潘小川及其同事报告了一项新发现:2004年至2006年期间,当北京大学校园观测点的PM2.5日均浓度增加时,在约4公里以外的北京大学第三医院,心血管病急诊患者数量也有所增加。虽然PM10和PM2.5都是心血管病发病的危险因素,但PM2.5的影响显然更大。据美国心脏协会估计,仅在美国,被PM2.5颗粒污染的空气就导致每年约60,000人死亡。[2] 世界卫生组织在2005年版《空气质量准则》中也指出:当PM2.5年均浓度达到每立方米35微克时,人的死亡风险比每立方米10微克的情形约增加15%。一份来自联合国环境规划署的报告称,PM2.5每立方米的浓度上升20毫克,将会导致全球每年约40万人死亡。


PM2.5对气候的影响--能见度

在干净的大气中,气溶胶含量极低,大气对光的削弱也较低,在晴朗风力不强的日子里,人眼可以看到200公里或者更远的景物(由于地表是弯曲的,故而远处景物都是高山),如果在高原地区,则可以看的更远。

PM2.5有强烈的削光能力,使大气的消光度数倍甚至数十倍的增加,使视野大大缩短,远处变成一片暗灰色。同时PM2.5的扩散去除比较慢,可以长距离输送,城市、农村、山林上空都充满了这种颗粒物,使我国中东部大部分地区PM2.5的年平均值达到每立方米80微克,使能见度下降了90%以上,而且近处能看见的事物也不清晰,故而我国东部地区很难看到视野壮阔的景观,天空也蓝的不清澈,蓝天白云变成了西部高原地区的特产。严重时,晴天的能见度甚至不足10公里,则称为灰霾天气,灰霾的频繁出现,标志着空气中PM2.5污染达到异常严重的程度,我国部分地区一年甚至一半的日子都出现灰霾,其中绝大部分都并非自然原因导致(沙尘暴等)。我国许多城市近二三十年霾日数不断增加,能见度则明显降低,目前中国东部大部分地区霾日都超过100天,其中大城市区域超过150天,有些地区如辽宁中部,霾日长期超过300天。根据深圳气象局统计,深圳市霾日每年平均达160天左右,平均能见度由80年代初的20公里下降到现在的10公里左右。[3]能见度的下降让大自然的美丽风景变的黯然失色,容易使人的心理健康受到影响;能见度下降的严重时,还可能导致交通受阻等。


PM2.5对气候的影响--气候

PM2.5浓度太高对气候最显著的影响是日照显著减少,全国中东部各大城市,日照时数普遍明显减少,例如成都的年日照时数从原来的1200小时减少到900小时,厦门从大约2200小时减少到1600小时;同时日照的质量也下降,太阳辐射强度下降10%-25%不等。

PM2.5同时还改变了气温和降水模式,我国以及亚洲部分地区大气中高浓度的PM2.5已经覆盖了地球表面很大一部分地区,弥漫着地面到高层3公里的大气,被称为亚洲棕云,它使到达该地区地面的阳光减少,因此可能使地表的气温有所下降,与温室效应所起的作用相反。这可能导致了近年来我国的变暖速度减缓,水汽北上我国内陆地区的步伐减慢,同时抑制了对流,使华北西北地区的降水量增加值减少(注:气候暖化等因素目前已经在使我国干旱地区的降水有所增加,全球变暖的有利影响甚多,对待事物需要全面看待,目前的报道显然不全面,需要自己分辨。)对华北,西北地区的生态恢复有不利影响。

PM2.5导致我国“雾”天增多,由于PM2.5吸收反射了部分阳光,使到达地面的阳光变少,冬季特别明显,地表降温使大气逆温更稳定,雾霾混合,扩散困难。硫酸盐气溶胶还是形成酸雨的主要原因。


PM2.5对气候的影响--农业和生态系统

大气气溶胶对农业和生态系统的影响也很大,主要是通过由它们造成的到达地面的直接太阳辐射的减少引起的。在中国稻米和冬小麦生长的主要农业区之一的长江中下游地区,由于大气气溶胶的散射和吸收作用,可使到达地面的太阳辐射量减少5~30%,近70%的作物受此影响至少减产5~30%。光照不足,光合作用下降可能已经导致了我国农作物的增产速度减慢。同时对其他植物也产生影响,由于植物的叶子表面覆盖了颗粒物,大部分植物的叶子颜色变灰,其中部分敏感植物的光合作用会进一步下降,呈现不健康的状态。叶子颜色不鲜艳,加上大部分时间能见度差,因此我们很少见到青山绿水,大部分时间都见到黑郁郁的景象。