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  • 悬浮粒子

    悬浮粒子,或者称为悬浮颗粒物。能悬浮在空气中,空气动力学当量直径小于100μm的颗粒物称为悬浮粒子,是大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。在环境科学中,颗粒物特指悬浮在空气当中的固体颗粒或液滴,是空气污染的一个主要来源。

    编辑摘要

    目录

    定义/悬浮粒子 编辑

    悬浮粒子悬浮粒子

    悬浮粒子泛指悬浮在气体当中的微细固体或液体。在环境科学中,悬浮粒子特指悬浮在空气当中的微细污染物,为空气污染的其中一个主要来源。当中小于10微米直径的悬浮粒子,被定义为可吸入悬浮粒子,也称PM10,能够聚积在肺部,对人体健康有害。直径小于等于2.5微米的颗粒物称为细颗粒物,也称PM2.5

    在气体介质中,悬浮的固体粒子,液体粒子,也就是固体和液体的粒子下沉速是微乎其微的。[1]

    性质/悬浮粒子 编辑

    在物理上,能形成悬浮粒子的颗粒尺寸上限值是任意的,允许有一颗粒子下沉的最大速度,其定义是:密度为103kg/m3,直径为100um的球状颗粒,在温度为20℃,压力为101.3Mpa,重力加速度为9.81m/s2情况下,受自重的作用,在静止的气体中的下沉速度为0.25m/s。

    悬浮颗粒物的浓度以每立方米空气中总悬浮颗粒物的毫克数表示,用标准大容量颗粒采样器在采样效率接近100 %滤膜上采集已知体积的颗粒物,恒温恒湿条件下,称量采样前后采样膜质量来确定采集到的颗粒物质量,再除以采样体积,得到颗粒物的质量浓度。

    来源/悬浮粒子 编辑

    它的来源有人为源和自然源之分。人为源主要是燃煤、燃油、工业生产过程等人为活动排放出来的。自然源主要有土壤、扬尘、沙尘经风力的作用输送到空气中而形成的。 

    成分/悬浮粒子 编辑

    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还可以由硫和氮的氧化物转化而成。而这些气体污染物往往是人类对化石燃料(煤、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、焚香及燃烧蚊香。

    健康危害/悬浮粒子 编辑

    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。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),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和心血管系统造成伤害,导致哮喘、肺癌、心血管疾病、出生缺陷和过早死亡。[2][3]

    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。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极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属,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)带来的危害更为严重。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 纳米左右。[4][5]

    环境标准/悬浮粒子 编辑

    由于悬浮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》,其中包括了对颗粒物浓度的限制:

    PM10PM2.5选择浓度的依据
    过渡时期目标-1 (IT-1)70 µg/m³35 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/m³25 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/m³15 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/m³10 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PM10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/m³20 µg/m³
    24小时平均值50 µg/m³50 µg/m³
    允许超标天数357

    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:

    PM10PM2.5
    年平均值15 µg/m³
    24小时平均值150 µg/m³35 µg/m³
    [6]

    中国

    中国于1996年制订了《GB 3095-1996 环境空气质量标准》,其中的PM10日均标准为150 µg/m³。虽然已与美国现行标准一样严格,然而未对达标率作出限制。由于开展相关监测和研究较晚,中国尚未执行PM2.5的标准。不过,中国拟定于2016年实施与世卫组织“过渡时期目标-1”等同的新版《环境空气质量标准》。

    香港环保团体地球之友2012年5月指出,香港一直未有规管空气污染物的“微细悬浮粒子”(简称为PM2.5,粒子直径小于2.5微克)的含量,并引述世界卫生组织研究报告,香港去年含有微细悬浮粒子的数据(36),于全球566个城市中排名“尾8”,即559,含量较榜首的加拿大白马市(1.7)多出逾20倍,亦不如菲律宾马尼拉等发展中城市。虽然环保署在2009年的公众咨询,建议采用世卫中期目标一,以规管PM2.5的全年平均值为每立方米35微克,但此规管其实形同虚设,无助改善空气情况,因为按环保署数据,除中环以外,香港各地PM2.5含量均在建议标准下。[7]

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    环境污染

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    参考资料
    [1]^引用日期:2012-05-13
    [2]^引用日期:2012-05-13
    [3]^引用日期:2012-05-13
    [4]^引用日期:2012-05-13
    [5]^引用日期:2012-05-13
    [6]^引用日期:2012-05-13
    [7]^引用日期:2012-05-13

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