談?wù)劥髿忸w粒物的分類和命名

劉志榮

（中國環(huán)境出版社，北京 100062）

大氣顆粒物（Particulate mater）是指大氣中固態(tài)或液態(tài)的懸浮性物質(zhì)。其來源有自然源和人為源兩個方面，前者主要來自地面揚(yáng)塵、海水濺沫蒸發(fā)而成的鹽粒、火山噴發(fā)的散落物、森林火災(zāi)產(chǎn)生的煙塵，以及生物釋放的花粉、菌類孢子和微生物等；后者主要來自燃料燃燒、冶煉、粉碎、篩分、輸送、爆破、農(nóng)藥噴灑等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，以及人們生活活動等排放的大氣顆粒物。

大氣顆粒物主要是自然過程產(chǎn)生的，但在局部地區(qū)（如人口集中的大城市和工礦區(qū)），人類活動釋放的大氣顆粒物較多，并成為這些地區(qū)大氣污染的首要污染物。因此，大氣顆粒物受到人們?nèi)找鎻V泛的關(guān)注。但是，其分類和命名至今尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和方法。本文試就這一問題進(jìn)行一點(diǎn)探討，以供研究參考。

一 分類與定義

大氣顆粒物的大小、形狀和性質(zhì)各異，按其特性、測量方法和研究目的等不同，有多種分類和描述方法。就大氣顆粒物粒徑的描述來說，可因測量方法不同而表述為光學(xué)等效直徑、體積等效直徑、空氣動力學(xué)等效直徑等。其中空氣動力學(xué)等效直徑較常用，即在氣流中，如果待測大氣顆粒物與一個有單位密度的球形顆粒物的空氣動力學(xué)效應(yīng)相同，則這個球形顆粒物的直徑就被定義為待測顆粒物的空氣動力學(xué)等效直徑（本文所采用的大氣顆粒物的直徑數(shù)據(jù)，均為空氣動力學(xué)等效直徑）。而大氣顆粒物的分類和定義，常見的則有以下幾種：

1.按物理狀態(tài)分類

按大氣顆粒物的物理狀態(tài)分類，可分為固態(tài)、液態(tài)和固液混合態(tài)顆粒物。

固態(tài)大氣顆粒物主要是煙（smoke）和粉塵（dust）。煙是指燃燒過程產(chǎn)生的或燃燒產(chǎn)生的氣體轉(zhuǎn)化形成的顆粒物，其粒徑為0.01～1μm（微米）；粉塵是指工業(yè)生產(chǎn)中的破碎和運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)所產(chǎn)生的顆粒物，其粒徑大于1μm。也有學(xué)者認(rèn)為，粉塵是指1～75μm的大氣顆粒物，而小于1μm的粉塵稱為亞微粉塵[1]。

液態(tài)大氣顆粒物主要是霧（fog）和霧塵或塵霧（dust fog）。霧是大量微小水滴或冰晶形成的懸浮體系，按其對大氣能見度的影響可分為濃霧和輕霧，其粒徑分別小于10μm和大于40μm。塵霧是工業(yè)生產(chǎn)中的過飽和蒸氣為凝結(jié)核凝聚，以及化學(xué)反應(yīng)和液體噴霧所形成的懸浮體系。一般認(rèn)為塵霧的粒徑小于10μm[1]。

固液混合態(tài)顆粒物主要是煙塵（flue dust），是指燃燒、冶煉等工業(yè)生產(chǎn)過程中釋放的塵粒為凝結(jié)核所形成的煙、霧混合體系，其粒徑一般小于1μm。

2.按沉降特性分類

按大氣顆粒物的沉降特性分類，可分為降塵（dustfall）和飄塵（floating dust）。

降塵是指在重力作用下能較快沉降的大氣顆粒物，其粒徑大于30μm以上，自然沉降速度一般在1cm/s以上。也有學(xué)者認(rèn)為，粒徑10μm以上的大氣顆粒物，均能在較短時期內(nèi)沉降，如粒徑為10μm的顆粒物，其沉降速度為0.3cm/s左右，因此，將10μm以上的大氣顆粒物統(tǒng)稱為降塵。飄塵是指能在相當(dāng)長的時期內(nèi)漂浮在大氣中的顆粒物，其粒徑小于10μm，自然沉降很難，有的需要數(shù)月或數(shù)年的時間[2]。

3.按粒徑大小分類

大氣顆粒物的粒徑與其沉降速度密切相關(guān)。一般情況下，顆粒物粒徑越小，沉降速度越慢；反之，則越快。因此，大氣顆粒物按粒徑大小分類與其沉降特性相混合，形成降塵（dustfall）、飄塵（floating dust）、細(xì)粒子（fine Particle；fine Particulate matter）、超細(xì)粒子（ultrafine Particle；ultrafine Particulate matter）等術(shù)語概念[3]。其中細(xì)粒子、超細(xì)粒子分別指粒徑小于2.5μm和0.1μm的大氣顆粒物。也有學(xué)者將大氣顆粒物按其粒徑分為粗粒子（coarse Particle）和細(xì)粒子兩大類，將粒徑大于2.5μm的大氣顆粒物統(tǒng)稱為粗粒子。

4.按可進(jìn)入呼吸系統(tǒng)的粒徑范圍分類

不同粒徑的大氣顆粒物可進(jìn)人和沉積于呼吸系統(tǒng)的不同部位，并以此為依據(jù)，引人了可吸人顆粒物（inhalable Particles）的概念。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織建議可吸人顆粒物的粒徑定義為小于或等于10μm的粒子，有關(guān)研究資料說明，可吸人顆粒物中，粒徑大于5μm的多阻留于上呼吸道；粒徑小于5μm的可進(jìn)人下呼吸道，并在氣管、支氣管和肺泡中滯留或沉積，尤其是粒徑小于2.5μm的顆粒物，可進(jìn)人肺泡中，對人體造成的危害尤為嚴(yán)重[4-5]。

5.按其他特性分類

仍有多種分類和命名，如大氣顆粒物按其主要成分，分為有機(jī)、無機(jī)和生物性顆粒物；按其物理化學(xué)性狀在大氣環(huán)境中的變化分為一次顆粒物和二次顆粒物。一次顆粒物是指自然或人類活動直接釋放到大氣中的顆粒物；二次顆粒物是指進(jìn)人大氣中的顆粒物通過化學(xué)反應(yīng)或物理化學(xué)過程轉(zhuǎn)化形成的顆粒物。此外，大氣顆粒物還可以按其吸濕性，分為吸濕性、親水性和非吸濕性、憎水性大氣顆粒物；按大氣顆粒物的形成狀態(tài)，分為分散性、凝聚性大氣顆粒物；按大氣顆粒物的粒度模態(tài)，分為愛根核模、積聚核模和粗粒子模等。

二 原則與方法

大氣顆粒物的各種粒子，按其分類和定義進(jìn)行命名，須滿足專有名詞術(shù)語的基本要求。一般說來，其命名主要應(yīng)具有單義性和科學(xué)性。其命名方法主要是在這一專業(yè)的知識體系，運(yùn)用系統(tǒng)性原理進(jìn)行全面、統(tǒng)一的分析研究，并按系統(tǒng)性原則確定其命名。

1.關(guān)于術(shù)語的單義性和科學(xué)性

專有術(shù)語所表達(dá)的概念應(yīng)具有特定含義和準(zhǔn)確的語義范圍。它不僅應(yīng)與相近的術(shù)語概念相區(qū)別，在其專業(yè)范圍內(nèi)具有單義性；而且其定義所標(biāo)記的概念應(yīng)反映其本質(zhì)特征，其知識內(nèi)容具有科學(xué)性。比如在大氣顆粒物研究中，粒徑大于10μm的顆粒物稱為降塵，小于10μm的稱為飄塵，其語義范圍是準(zhǔn)確的。當(dāng)然，從定義科學(xué)性和完整性考慮，將降塵定義為“粒徑大于10μm，自然沉降速率0.3cm/s以上的大氣顆粒物”，將飄塵定義為“粒徑小于10μm，自然沉降速率0.3cm/s以下的大氣顆粒物”，不僅反映了降塵和飄塵的本質(zhì)差異，而且揭示了降塵和飄塵所存在的現(xiàn)象的不同，有利于強(qiáng)化降塵和飄塵與其定義的聯(lián)系，是一個科學(xué)、完整的定義。

中國在1982 年首次頒布的《大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中，將大氣環(huán)境的飄塵濃度限值作為大氣環(huán)境質(zhì)量的參考標(biāo)準(zhǔn)。在1996 年修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中，將飄塵改稱為可吸人顆粒物（inhalable Particles）作為正式標(biāo)準(zhǔn)。此后，飄塵和可吸人顆粒物在一些文獻(xiàn)中被作為同義詞或術(shù)語，筆者認(rèn)為是不準(zhǔn)確的。實(shí)際上，飄塵和可吸人顆粒物盡管都是指粒徑小于10μm的顆粒物，但前者所涵蓋的知識內(nèi)容是能較長時間內(nèi)飄浮于大氣中的顆粒物，而后者則是指能進(jìn)人人類呼吸系統(tǒng)的顆粒物，其概念是不應(yīng)混淆的。當(dāng)然，有些術(shù)語可用于不同專業(yè)范圍，如描述大氣顆粒物的煙和霧等術(shù)語，雖然同屬于描述大氣顆粒物的物理狀態(tài)的術(shù)語，但這些術(shù)語，在其他專業(yè)領(lǐng)域也被使用，這是常見的術(shù)語現(xiàn)象，并不會因此而損害其單義性，也不會因此而影響其概念的科學(xué)性。

2.術(shù)語的系統(tǒng)性命名

在一個學(xué)科或知識門類中，每個術(shù)語的地位和命名，只有在其專業(yè)范圍的概念體系中，依據(jù)其本質(zhì)特性進(jìn)行統(tǒng)一的區(qū)分，才能加以規(guī)定。在大氣顆粒物研究的專業(yè)范圍內(nèi)，如按大氣顆粒物的粒徑大小這一本質(zhì)特征分類和命名，分為降塵、飄塵，或是分為粗粒子、細(xì)粒子，都是符合系統(tǒng)性的統(tǒng)一分類和命名原則的。而將其分為降塵和可吸人顆粒物，或分為可吸人顆粒物和細(xì)粒子，顯然是把不同分類方法所確定的術(shù)語混編在一起，是不具有術(shù)語的系統(tǒng)性，也不利于知識概念體系的標(biāo)記[6]。

三 問題與思考

在大氣顆粒物研究中，人們從各自的研究角度采用不同分類方法，確定和使用不同的術(shù)語，這是無可非議的。但在實(shí)際應(yīng)用仍存在一些值得探討的問題，主要是：

1.術(shù)語的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問題

一個學(xué)科或知識門類，其知識概念是通過相應(yīng)的術(shù)語為載體進(jìn)行規(guī)范的。知識概念系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，也相應(yīng)形成術(shù)語的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。例如，大氣顆粒物按其粒徑大小，采用超粗粒子、粗粒子、細(xì)粒子和超細(xì)粒子等術(shù)語來描述和標(biāo)記，就是按統(tǒng)一的分類原則，形成的科學(xué)術(shù)語系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，為定量定性描述和評價大氣環(huán)境質(zhì)量，選用總懸浮顆粒物（total susPended Particulate）、可吸人顆粒物和細(xì)粒子等術(shù)語，并分別記為TSP、IP（或PM10）和PM2.5等。其中TSP是指懸浮于大氣中各種不同粒徑的顆粒物的總稱。是用標(biāo)準(zhǔn)大容量顆粒采樣器（流量1.1～1.7m3/min）在采樣效率接近100%濾膜上采集已知體積的顆粒物，在恒溫恒濕條件下，稱量采樣前后采樣膜質(zhì)量變化，從而確定采集到的顆粒物質(zhì)量，再除以采樣體積，求得大氣顆粒物的質(zhì)量濃度，這一數(shù)據(jù)通常被稱為總懸浮顆粒物。其粒徑在100μm以下，多數(shù)在10μm以下。PM10和PM2.5則是用于反映大氣顆粒物污染的典型狀況。一般情況下，城市大氣顆粒物按體積或質(zhì)量分布，在粒徑10μm左右處有一個峰值，主要是地面揚(yáng)塵和工業(yè)粉塵造成的；在粒徑2.5μm之后，還有峰值，主要是燃料燃燒及其轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生的顆粒物。從大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和評價角度，選用TSP、PM10、PM2.5等為參數(shù)，能較好地反映大氣環(huán)境質(zhì)量特性。但從大氣顆粒物分類和命名的角度來說，總懸浮顆粒物、可吸人顆粒物、細(xì)粒子等術(shù)語，是運(yùn)用不同分類方法所定義的術(shù)語，不能形成并不應(yīng)用于描述大氣顆粒物的術(shù)語系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的。

此外，在大氣顆粒物研究中，即使是按系統(tǒng)性和統(tǒng)一性原則對其進(jìn)行分類和命名，也會形成術(shù)語系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不完整的問題。例如，按顆粒物沉降特性分類命名，如果將降塵粒徑規(guī)定為大于30μm的粒子，將飄塵粒徑規(guī)定為小于10μm的粒子，那么，粒徑為10～30μm的粒子，也需要確定一個術(shù)語予以標(biāo)記。否則，也不能形成完整的術(shù)語系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2.術(shù)語的層次結(jié)構(gòu)問題

一個學(xué)科或知識門類，其知識概念的層次結(jié)構(gòu)，也相應(yīng)決定了其術(shù)語的地位和層次。例如，在大氣顆粒物的研究中，引人了可吸人顆粒物這一術(shù)語，其含義可認(rèn)為是可吸人呼吸道（包括鼻、咽、喉、氣管、支氣管等）和肺（包括肺葉支氣管、肺段支氣管、細(xì)支氣管、呼吸性細(xì)支氣管、肺泡道、肺泡等）的顆粒物的總稱。如果再引人可人肺顆粒物這一術(shù)語，并將其定義為粒徑小于2.5μm的顆粒物，那么也應(yīng)引人可人呼吸道顆粒物這一術(shù)語，并將其定義為粒徑為2.5～10μm的顆粒物。顯然，這兩個術(shù)語屬于同一層次，并同位于可吸人顆粒物的下一層次的。也就是說，可吸人顆粒物和可人肺顆粒物、可人呼吸道顆粒物是地位不同的、具有層次結(jié)構(gòu)的術(shù)語概念。

四 結(jié)語

大氣顆粒物是大氣環(huán)境的重要組成部分，它不僅影響人體健康和造成大氣污染危害，而且直接參與大氣的干沉降、濕沉降（雨、雪、霜、霧等）過程和大氣的化學(xué)反應(yīng)和變化。另一方面，大氣顆粒物能夠吸收或散射太陽光，使大氣能見度降低，削弱太陽輻射，影響環(huán)境熱平衡，進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)境溫度和生態(tài)系統(tǒng)的變化。因此，大氣顆粒物的研究成為大氣科學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，尤其是關(guān)于大氣顆粒物的濃度和化學(xué)組分的測定，其來源和歸宿的研究以及產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)和危害的探索，受到各國科學(xué)家高度關(guān)注。與此同時，有關(guān)大氣顆粒物的一些原有的術(shù)語被更多人所認(rèn)識，一些新的術(shù)語也接踵進(jìn)人人們的視野。因此，構(gòu)建科學(xué)的大氣顆粒物術(shù)語體系，已成為一項(xiàng)亟待強(qiáng)化的基礎(chǔ)理論研究工作。本文所談的內(nèi)容，只是一點(diǎn)學(xué)習(xí)心得，不妥之處敬請專家和讀者指正。