大氣細顆粒物PM2.5的污染特征及防治對策

沙晶晶

（蘇州吳環(huán)環(huán)保技術(shù)服務(wù)有限公司，江蘇 蘇州 215000）

PM2.5是指環(huán)境空氣中空氣動力學當量直徑未超過2.5微米的顆粒物，也可將其稱之為細顆粒物、入肺顆粒物。PM2.5并不是指某一種污染物，其成分較為復(fù)雜，來源多樣化，是由大量的不同化學組分所組成的具有可變性的大氣污染物。以PM2.5為代表的大氣細顆粒物對人體的危害很大，同時，大氣細顆粒物還會降低城市的大氣能見度。在許多城市的空氣污染中，可吸入顆粒物已成為第一因素物。2012年，我國對環(huán)境空氣質(zhì)量標準進行修改，對PM2.5的濃度限值予以明確規(guī)定，旨在減少細顆粒物給人體帶來的不利影響，保證城市具有良好的能見度，提高城市空氣質(zhì)量。這一類細顆粒物很難被肉眼發(fā)現(xiàn)，具有很強的掩蔽性，來源復(fù)雜，很難查找具體源頭。因此，我們要仔細分析PM2.5的污染特征，便于制定有效的防治對策。

1 大氣細顆粒物PM2.5的來源

大氣細顆粒物PM2.5的形成方式有以下幾種。首先，以固態(tài)的形式排出一次粒子；其次，在高溫條件下，以氣態(tài)形式排出，在煙羽的稀釋和冷卻過程中逐漸凝結(jié)，直至成為固態(tài)一次可凝結(jié)粒子；再次，由氣態(tài)前體污染物通過大氣化學反應(yīng)生成二次粒子。目前，影響城市空氣質(zhì)量的因素比較多，比如煤炭燃燒形成的煙塵、建筑施工產(chǎn)生的揚塵、汽車排放的尾氣、秸稈焚燒等。

大氣細顆粒物PM2.5的濃度變化主要受到污染源和氣象條件的影響，而空氣質(zhì)量的好壞與氣象條件密切相關(guān)。風的速度對PM2.5的擴散速度影響很大，從水平擴散方向來看，風速越快，PM2.5就會借風勢而迅速擴大影響范圍；反之若風速較小，細顆粒物就不容易分散，其濃度會不斷上升。通常，若氣壓場逐漸減弱，風速逐漸減小，但相對濕度卻有所增加時，細顆粒物不會進一步擴散，其濃度越來越高，不斷積累，從而造成嚴重的大氣污染[1]。到了春季，風速較快，氣壓場強大，此時，細顆粒物很容易在較強的風速中迅速擴散，從而形成沙塵暴天氣，同樣會產(chǎn)生較為嚴重的大氣污染。

2 大氣細顆粒物PM2.5的危害

2.1 對人體的影響

20世紀80年代以后，人們開始重視對大氣顆粒物PM2.5的研究，將其與人的身心健康相結(jié)合，分析其對人體帶來的影響。PM2.5會輕松進入人的呼吸道，從而誘發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，比如肺炎、氣喘等。如果某地區(qū)的顆粒物污染水平比較高，則人群死亡率會有所增加。

2.2 對大氣能見度的影響

大氣能見度與PM2.5息息相關(guān)，大氣顆粒物雖然占比很小，但其對城市空氣質(zhì)量帶來的影響卻十分深遠。大氣顆粒物對光的散射與吸收程度直接決定大氣能見度。從光的吸收效應(yīng)來看，PM2.5的所有吸收效應(yīng)均由碳黑和含有碳黑的顆粒物所形成，在其作用下，大氣的消光度增長幅度很快，人的視野因此被縮小，由于能見度降低，人們的身心健康也會受到影響，同時，能見度還會對車輛行駛安全造成影響[2]。

2.3 對氣候的影響

大氣細顆粒物對氣候會形成間接的影響，比如會對成云和降雨過程造成影響。雨水中的凝結(jié)核主要源于海水中的鹽分和細顆粒物PM2.5。有時PM2.5的濃度過高，會影響雨滴的大小，導(dǎo)致白云、藍天愈發(fā)不常見；有時PM2.5會導(dǎo)致凝結(jié)核的數(shù)量增加，從而增加雨滴數(shù)量。此外，我國各大城市的霧霾天氣越來越頻繁，與大氣細顆粒物同樣密切相關(guān)，它使得溫度與降水模式發(fā)生變化，使霧霾天氣成為一種普遍現(xiàn)象。

3 PM2.5的污染特征

3.1 時間變化特征

PM2.5的濃度變化在每天的不同時間段呈現(xiàn)出典型的雙峰型。大氣細顆粒物的高峰值主要在城市交通高峰階段出現(xiàn)，這一階段的車輛很多，排放出大量尾氣，容易產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象，導(dǎo)致污染物不能在第一時間順利擴散，濃度越來越高，直至達到一個高峰值。從季節(jié)變化的角度來看，PM2.5濃度的分布主要以U型為主，具體來講，冬季的空氣污染比夏季的空氣污染更加嚴重。此外，一旦氣候發(fā)生變化，PM2.5的濃度也會隨之發(fā)生變化。如果降雨較少，氣候比較干燥，PM2.5的濃度會不斷提升。北方到了一年一度的采暖季節(jié)，需要耗費大量的煤炭用以供暖，PM2.5的濃度也會迅速飆升。

3.2 空間變化特征

在不同的城市，PM2.5的濃度也有所不同，通常，我國北方城市的PM2.5濃度更高，而長三角和珠三角地區(qū)的PM2.5濃度較低，空氣質(zhì)量更好。由于地形、地貌不同，各地環(huán)境、氣候多有不同，PM2.5的污染情況也呈現(xiàn)出較大的差異性，而且其濃度變化與上述因素密切相關(guān)。如果某地區(qū)人口比較密集，氣候比較濕潤，有大量的工廠，汽車保有量也較大，那么這一地區(qū)的空氣污染現(xiàn)象往往比較嚴重。另外，受到城市熱島效應(yīng)的影響，城市的大氣污染會更加嚴重，這是因為PM2.5的空間分布情況會受到這一效應(yīng)的影響，相比之下，農(nóng)村的大氣污染情況好于城市。

4 大氣細顆粒物PM2.5的檢測分析

根據(jù)，《環(huán)境空氣 PM10和PM2.5的測定 重量法》（HJ 618-2011）[3]、環(huán)境空氣中顆粒物（PM10和PM2.5）β射線法自動監(jiān)測技術(shù)指南》（HJ 1100-2020）[4]等，目前大氣細顆粒物PM2.5的檢測分析方法包括重量法、微量振蕩天平法、β射線吸收法、光散射法等。

4.1 重量法

采用重量法對PM2.5進行監(jiān)測時，技術(shù)人員主要利用采樣器和濾膜對細顆粒物進行截留，確定樣本后，采用天平對采樣前后的重量進行對比和計算，可獲得PM2.5的濃度。技術(shù)人員要合理選擇濾膜，對其精細度進行合理控制；要根據(jù)顆粒的直徑，確定截留的數(shù)量，否則會影響截留的樣本數(shù)量。總之，采用這種方法對PM2.5進行監(jiān)測，不僅安全可靠，而且準確性更高，操作比較方便。目前，技術(shù)人員開始使用更加先進的自動化測量儀對細顆粒物進行檢測，不僅可以實現(xiàn)基本稱重，還能實現(xiàn)采集自動化，提高稱重結(jié)果的自動化水平與準確性。

4.2 微量振蕩天平法

技術(shù)人員可使用微量振蕩天平法采集樣本，其中濾芯、空心玻璃管是常用的工具。技術(shù)人員可將玻璃管的粗頭進行固定，在細頭處安裝濾芯，當空氣從粗頭經(jīng)過后，再從細頭流出時，就可被濾芯所截留。在電場的作用下，細頭位置會發(fā)生振蕩現(xiàn)象，工作人員根據(jù)振蕩的頻率，對PM2.5進行收集，然后展開自動化監(jiān)測。在使用這一方法時，需要較強的環(huán)境穩(wěn)定性，因此在實際工作中很少采用這一方法。

4.3 β射線吸收法

采用β射線吸收法時，技術(shù)人員首先要收集相應(yīng)的樣品，通過照射β射線，使其穿過顆粒物和濾紙，從而出現(xiàn)衰減，根據(jù)衰減程度與PM2.5重量之間的關(guān)系，可進一步計算其重量。該方法可自動化計算PM2.5的重量，并對細顆粒物展開不間斷的自動化監(jiān)測。如果對精度的要求不高，可使用這一方法進行監(jiān)測。

4.4 光散射法

目前，業(yè)內(nèi)人士已順利研發(fā)出相應(yīng)的光散射監(jiān)測設(shè)備，通過這一設(shè)備可測定光散射情況，然后計算出細顆粒物的濃度。在實際使用中，環(huán)境對光的散射能力和細顆粒物濃度之間的比例關(guān)系會造成較大的影響，因此使用換算公式難以獲得準確的計算結(jié)果，需不斷修整計算方式，其檢測結(jié)果的準確性有待進一步提升。

5 大氣細顆粒物PM2.5污染防治對策

5.1 重視工業(yè)污染源治理，加強重點行業(yè)管控

作為大氣細顆粒物PM2.5的主要來源，燃煤產(chǎn)生的煙氣造成的污染不容忽視。一旦任由其排放到空氣之中，會導(dǎo)致大氣中二氧化硫、二氧化碳的濃度增加，在適宜的氣象條件下，硫酸鹽、溫室氣體濃度也會因此提升，造成二次粒子的濃度增加?；诖?，相關(guān)部門要對燃煤塵進行有效控制，首先要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，限制高污染、高耗能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加強對高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的開發(fā)，減少工業(yè)燃煤鍋爐的使用量，推進煤改氣，開發(fā)使用清潔能源。其次，積極推進工業(yè)向開發(fā)區(qū)集中，促進產(chǎn)業(yè)集聚，實現(xiàn)專業(yè)化分工，使產(chǎn)業(yè)鏈更加完整，保證企業(yè)嚴格按照節(jié)能減排的要求進行生產(chǎn)，使用高效廢氣治理方式，避免污染物超標排放，保證空氣質(zhì)量得到改善；加強對陶瓷和鋼鐵、水泥等重點行業(yè)的管理與控制力度，嚴格規(guī)范工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)行為，執(zhí)行錯峰生產(chǎn)，對廢氣排放情況進行嚴格監(jiān)管；加強對加油站的監(jiān)督與管理，檢查油氣裝置的排放情況，一旦發(fā)現(xiàn)其不符合規(guī)范，就要及時進行處罰；定期對機油和汽油進行抽樣檢查，禁止售賣不達標的油品；開通健全的監(jiān)管通道，激發(fā)市民參與監(jiān)督的積極性和主動性，鼓勵其舉報違規(guī)操作的企業(yè)，有效控制污染源[5]。

5.2 控制機動車排氣污染

作為PM2.5的另一重要來源，在各大城市中，汽車尾氣排放變得越來越普遍。汽車尾氣中包含細顆粒物、一氧化碳、石油烴廢氣等，這些物質(zhì)均為嚴重的污染物，在陽光的照射下，還會發(fā)生二次反應(yīng)，產(chǎn)生的污染物與尾氣混合后會形成光化學煙霧。從源頭上控制汽車尾氣的排放首先要發(fā)揮出交通、環(huán)保等相關(guān)部門的作用，對城市機動車進行嚴格的監(jiān)督和管理，對機動車尾氣排放進行動態(tài)抽樣檢測，避免超標車輛上路；加強推廣新能源汽車，進一步減少尾氣排放的污染源，降低PM2.5的排放數(shù)量與濃度；大力推行公交、地鐵出行方式，減少私家車的使用量，實現(xiàn)綠色出行；加強對公共交通行業(yè)的投入，構(gòu)建完善的公共設(shè)施與公交網(wǎng)絡(luò)體系，使更多人能夠充分踐行綠色生活方式，節(jié)約能源。

5.3 加強綠色生態(tài)建設(shè)，開展精細化管理

相關(guān)部門要高度重視控制揚塵污染，加大治理力度，融入綠色生態(tài)理念，開展綠化建設(shè)，對城市進行有效治理；要充分發(fā)揮濕地的作用，完善濕地功能，避免對濕地資源造成破壞，構(gòu)建城市周邊永久性綠帶防護圈，通過土地生態(tài)恢復(fù)的方式，對顆粒物排放源進行有效控制，對裸地進行有效的綠化和硬化處理[6]；如果部分地區(qū)的植被有限，就要采取有效的防塵防沙措施，同時，禁止焚燒秸稈和露天焚燒垃圾的行為。

融入精細化管理理念，相關(guān)部門要加強對建筑工程的管理與控制，要求企業(yè)綠色施工，實時化監(jiān)督與控制施工過程，在運輸材料時，嚴格控制揚塵，及時灑水，將灰塵沖洗干凈；重視對報廢機動車的管理，采用完善的交通系統(tǒng)對黃標車進行監(jiān)督，加大處罰力度，對市區(qū)重型貨車的行車路線進行合理規(guī)劃，嚴格控制重型車輛穿行情況[7]；加強對煙花、燒紙等行為的管理和控制；對露天燒烤行為進行規(guī)范，要求市民在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)進行燒烤；從立法層面入手，對違規(guī)操作、破壞環(huán)境、浪費能源等行為進行嚴格規(guī)范，通過多種處罰方式提高市民的思想覺悟，使其能夠積極主動參與到環(huán)境保護之中，自覺規(guī)范行為；定期向社會公示排放監(jiān)管的成果，主動接受市民的監(jiān)督，對監(jiān)管成果進行分析，明確監(jiān)管方向，改進監(jiān)管中存在的不足。

5.4 制定污染物排放新標準

相關(guān)部門要制定污染物排放新標準，確定新標準后，需確保各類工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)嚴格按照新標準執(zhí)行；定期采集排放氣體的樣本，并對其進行檢測；對企業(yè)的行為進行嚴格規(guī)范，建立激勵、約束和懲罰機制，相關(guān)部門要為企業(yè)建立檔案，隨時更新檔案內(nèi)容。

5.5 優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),發(fā)展清潔能源

各地區(qū)要積極對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，引進先進的生產(chǎn)技術(shù)，及時淘汰落后產(chǎn)能，減少不必要的能源消耗，有效控制環(huán)境污染。企業(yè)要積極響應(yīng)國家節(jié)能減排的要求，優(yōu)化生產(chǎn)過程，引進清潔生產(chǎn)技術(shù)，避免PM2.5的排放量超標。同時，企業(yè)要保證各項資源得到有效利用，減少資源浪費，要積極打造循環(huán)經(jīng)濟模式，提升企業(yè)的綜合效益；進一步完善能源結(jié)構(gòu)，重視清潔能源的開發(fā)與利用。在我國的工業(yè)生產(chǎn)中，煤炭是非常重要的能源，同時，燃油是機動車的主要動力。傳統(tǒng)的煤炭和燃油在燃燒中會釋放許多有害氣體，對環(huán)境造成嚴重污染。因此，要大力開發(fā)核電、光電、太陽能等清潔能源，減少對傳統(tǒng)燃料的使用，減少顆粒物的產(chǎn)生，減少二氧化硫、溫室氣體排放帶來的污染。

5.6 構(gòu)建監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

首先，相關(guān)部門應(yīng)因地制宜，設(shè)置專門的PM2.5監(jiān)測點，打造健全的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，對大氣細顆粒物進行分階段與分區(qū)域監(jiān)測，保證數(shù)據(jù)真實、準確，具有一定的時效性；其次，地方政府要對各單位的工作情況進行監(jiān)督，保證工作人員嚴格按照要求開展工作，促進信息及時傳輸與共享，彼此形成合力，共同開展大氣污染治理工作，改善大氣環(huán)境質(zhì)量。

6 結(jié)語

綜上所述，由于PM2.5對人的身心健康和城市大氣環(huán)境造成很大威脅，因此，我們需采取有效的對策進行治理。我們要進一步完善相關(guān)法律法規(guī)，打造健全的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，合理控制汽車尾氣，重視綠色生態(tài)建設(shè)，充分做到以人為本，創(chuàng)造健康、宜居的環(huán)境。