PM2.5文献综述

1、大气中PM2.5扩散模型的建立与求解摘要：大气中细颗粒污染物PM2.5（含量）超标，导致环境污染严重，在很大程度上危害着人类的健康，研究其扩散模型及制定治理方案变得尤为重要。拟从形成PM2.5的水溶性离子，颗粒有机物，以及微量元素入手，建立回归模型获取相关系数，进而获取AQI中的其他基本检测指标同PM2.5的相关性并对其相关性进行分析。在处理PM2.5的分布与演变过程中，建立二维衰减扩散模型，依据获取的数据，考虑风力、湿度和季节等因素，对某监测点的数据进行定量与定性的分析。1.前言1.1背景经过多年的经济快速发展、城市扩张和人口增长，我国城市大气污染当前由烟煤型转变为烟煤与油烟并重的复合型，大

2、气污染物复杂且多样，全国已形成“三区十群”大气污染中心，城市环境空气质量管理面临更大的挑战。PM2. 5 是大气中的主要污染物之一，也是引起环境、气候变化的重要因素，更是在不利的气象条件下大气雾霾污染的主要成因。2013 年1 月，灰霾或雾霾天气侵袭大半个中国，最严重时大气污染物覆盖面积高达130 多万平方公里，多个城市出现持续性重度或严重污染，部分城市能见度低于500 m，PM2. 5 指数超过900 g /m31。PM2. 5 粒径小、表面积极大，极易吸附大量的有毒、有害物质和强致癌物，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。加之人体的生理结构决定了对PM

3、2. 5没有任何过滤、阻拦能力，而PM2. 5 吸附的有害气体、多环芳烃类强致癌物、二口恶英类、重金属等能溶解在血液中，因此随着医学技术的进步，PM2. 5 对人类健康的危害逐步暴露出更加恐怖的一面，越来越受到公众和媒体的密切关注。1.2 PM2.5相关知识1.2.1 PM2.5的定义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。虽然PM2.5只是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。与较大的大气颗粒物相比，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

4、大气环境质量的影响更大。2012年2月，国务院同意发布新修订的环境空气质量标准增加了PM2.5监测指标。PM，英文全称为particulate matter(颗粒物)。科学家用PM2.5表示每立方米空气中这种颗粒的含量，这个值越高，就代表空气污染越严重。可吸入颗粒物又称为PM10，指直径大于2.5微米、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，即直径小于或等于100微米的颗粒物。1.2.2 PM2.5的来源PM即Particulate Matter，PM2.5则指的是空气中由固态粒子和液态离子混合而成的粒径小于2.5微米的细粒子。它的直径甚至不足头发的1/

5、20，而且其上经常存在一些对人体有害的化学成分和病毒，这导致PM2.5很容易进入人体内部，并带入化学物质和病毒，从而对人体造成伤害（见表一）。它主要来源有以下几种：一， 道路、建筑源及农业产生的扬尘。它所带来的细粒子主要是尘土性微粒，而且，在冬季扬尘而产生的细粒子就会大大减少。二， 煤炭、石油的燃烧。不同于扬尘，这种方式产生的细粒子在冬季也不会减少，反而会因为居民需要供暖等原因而增加。三， 生物质的燃烧，如麦秸燃烧、农村家庭厨房燃料等。由于秋季农户会燃烧麦秸，这类细粒子主要在秋季产生较多。四， 机动车排放。在各大城市中，机动车的排放量很大，一部分PM2.5也就由此产生。五， 在空气中形成的二次

6、污染物。在雾霾天气中，SO2等污染气体会经过光化学反应变为硫酸盐、硝酸盐等硫酸根、硝酸根粒子。表一 北京市细粒子6类主要来源中重要性较高和较低的化学成分来源重要性较高的化学成分重要性较低的化学成分地面扬尘Ca、Mg、Al、Na、FeEC、有机物建筑源Ca有机物生物质燃烧 K、有机物二次源 SO24- 、有机物EC机动力排放 EC、有机物、Pb 燃煤 EC、有机物、SO24 - 、Cl -SO24 -以北京市为例，见图一，PM2.5主要由硝酸盐、硫酸盐、铵盐、钠钾钙、有机碳、元素碳、氯和其他物质组成,根据季节不同各个成分也会有变化。可以发现，其中许多化学成分，这些成分被人体直接呼入后就会对人体造

7、成危害。 图一：不同季节北京市PM2.5的化学组成PM2.5相比PM10，二者来源基本相同，但PM2.5中二次颗粒物所占比例较大。北京市环保局表示，发达国家发展过程中分阶段出现的煤烟污染、机动车尾气污染等问题，在北京近些年集中显现。研究表明，北京PM2.5约60%来源于燃煤、机动车燃油、工业使用燃料等燃烧过程，23%来源于扬尘，17%来源于溶剂使用及其他。不同地区各染源贡献率有所不同，如表二： 表二：各城市PM2.5 污染源贡献率（%） PM2.5产生的主要来源，是日常发电、工业生产、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。 一般而言，粒径2.5微米至10微米的粗

8、颗粒物主要来自道路扬尘等;2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)则主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤)、挥发性有机物等。1.3 PM2.5的危害和单纯的雾相比，“霾”是空气遭受污染的产物，所以霾天气比雾天更危害人体健康。近年来，受全球气候异常的影响，我国北方地区干旱日重，加上城市温室气体的大量排放，出现霾天气的日子呈上升趋势。专家研究发现，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

9、(也即“PM2.5”)，直径相当于人类头发1/10大小，被吸入人体后会进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、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和肺泡进入血液，其中的有害气体、重金属等溶解在血液中，对人体健康的伤害更大。危害人体的是PM2.5吸附物，对人体危害最大的不是颗粒物本身，而是颗粒物上吸附的化学物质。PM2.5对健康的影响，本质上讲是PM2.5表面吸附的各种化学物质对健康的影响，比如吸附了致癌物就有致癌效应，吸附了二口恶英就有生殖危害，要是吸附了重金属就有重金属的危害，关键是要看PM2.5吸附了什么东西。研究结果显示，如果PM2.5超标后，每增加10微克/立

10、方米的话，医院心血管系统的急诊及死亡要增加6-7%，高血压病的急诊要增加5%。特别是1-3微米的颗粒物，就会进入肺泡里去，肺泡是用来做气体交换的地方，那些颗粒被巨噬细胞吞噬，就永远停留在肺泡里，对心血管、对神经系统、对其它都会有影响，不是单纯对呼吸系统。环保专家还分析说，其实PM2.5，也不是一个粒子，是一个粒子束，是由多个粒径更小的颗粒构成的组合体，这些小颗粒中，除了粒径为0.4微米到1微米的致霾颗粒，还有很多粒径为1微米到2.5微米之间的非致霾颗粒，这些颗粒，虽然不会导致雾霾产生，但由于它们同样能进入人体。因此，即便是天空中没有雾霾出现，也要关注PM2.5的数值。3.大气细颗粒污染物PM2

11、.5的污染特征我国部分城市大气细颗粒物的浓度美国在1997 年颁布了PM2.5 的空气质量标准2，规定年均值为15 g/m3，日均值为65 g/m3。WHO 在2006 年4 月发布全球大气质量指南，推荐PM2.5 的年均值为10 g/m3，日均值为25 g/m3,我国还没有相关于PM2.5 的标准。目前，我国还没有对PM2.5 进行大规模的系统监测，只有部分城市进行了一些短期的研究，监测结果见图13-14。从图中可以看出，相对于美国和WHO 的空气质量标准（或推荐值），我国的细颗粒物污染非常严重。沿海地区如青岛、上海、香港、深圳、珠海以及厦门等城市PM2.5 的污染水平较低而内陆地区细颗粒物

12、污染严重，这可能与特殊的地理位置和气象条件有关。1.4 PM2.5的现状世界卫生组织认为，PM2.5日均值小于25g/m3为安全标准，而在北京一些地区甚至能超过300g/m3，达到了严重污染。我国现在采用的标准是世界卫生组织制定的“过渡目标-1”，也就是年均值达到35g/m3以下，日均值达到75g/m3以下。 图二：世界PM2.5浓度分布图由图二可见，我国的PM2.5污染十分严重。在欧洲、美国等主要发达国家，2010年底时PM2.5就已经作为需要进行强制性限制的空气质量标准，政府也会在最新的测量数据出炉时很快地向民众公布。而在我国，PM2.5在2011年底才纳入常规空气质量标准，目前也只在各大

13、重点污染城市有监测。据环保部部长在2011年的发言，我国的PM2.5将分“四步走”：第一步，2012年，将在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市开展 PM2.5和臭氧监测； 第二步，2013年在 113个环境保护重点城市和环保模范城市开展监测； 第三步，2015年在所有地级以上城市开展监测； 第四步，而2016年则是新标准在全国实施的关门期限，届时全国各地都要按照该标准监测和评价环境空气质量状况，并向社会发布监测结果。也就是说，按照计划，至2016年才能在全国真正实现定期向民众发布检测结果。参考文献【1】中国新闻网 中国多城市空气严重污染，灰霾面积130 万平方公里EB/OL2

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