中农大环境影响评价专题讲座：空气细颗粒物PM2.5

空气细颗粒物PM2.5内容概念辨析

颗粒来源

性状危害

纳入国标

治理策略

概念辨析PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称细颗粒物。包含在可吸入颗粒物PM10之中，是PM10的一部分,因此，在治理PM10的同时，PM2.5也已相应得到治理。每立方米空气中PM2.5（微克/立方米）颗粒的含量表示污染程度，这个值越高，就代表空气污染越严重。概念辨析PM2.5与PM10相比，具有粒径小、在大气中停留时间长、输送距离远，易直接吸入肺部，对人体健康和空气质量影响大的特点，受到广泛关注。粒径在0.4微米到1微米的颗粒物可以完全吸收和散射太阳光，从而造成能见度下降，因此PM2.5也是形成灰霾天气的主因。颗粒来源PM2.5来源包括---自然过程和人为排放过程人为排放部分包括：化石燃料（煤、汽油、柴油、天然气）和生物质（秸秆、木柴）等燃烧道路和建筑施工扬尘工业粉尘、餐饮油烟等污染源直接排放的颗粒物，排放出的一次性气态污染物（主要有二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、氨气等）转化生成的二次颗粒物。

颗粒来源自然来源则包括：风扬尘土、火山灰、森林火灾、漂浮的海盐、细菌等。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。

一般而言，粒径2.5微米至10微米的粗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，大多含有重金属等有毒物质。

颗粒来源本市自2008年以来的研究性监测结果表明，

PM2.5年均浓度占PM10的比例约为50～60％，年均浓度近70微克/立方米，即使是城市背景点密云水库，PM2.5年均浓度也达到45-50微克/立方米。本市PM2.5成因：一是机动车、燃煤、工业、扬尘等污染是形成PM2.5的主要原因，约占本市PM2.5来源的75.5%。

颗粒来源本市PM2.5来源

机动车排放----

22.2%；

燃煤污染约----16.7％；化工、建材、水泥等生产----16.3%；建设施工、道路交通----15.8％；农业秸秆燃烧、农业施肥和畜禽养殖---4.5％。津冀地区的污染输入对北京的影响，约占PM2.5来源的24.5％。

颗粒来源随着我国经济的高速发展和机动车保有量的迅猛增加，经济发达地区NOx和VOCs排放量显著增长，O3和细颗粒物（PM2.5）污染日趋严重，城市光化学烟雾及区域灰霾现象频繁发生，典型城市群区域复合型污染特征明显。根据我国臭氧监测试点工作统计，2009年1月1日至12月31日，各试点城市发生灰霾的天数在51～211天。灰霾发生的天数占所监测天数的14.0%～57.8%。

近3年来京津冀、长三角和珠三角等三大城市群每年出现灰霾的天数超过100多天，其中天津51天、上海134天、重庆133天、南京211天、苏州169天、深圳115天，东莞等地区甚至达到210

多天

。颗粒来源灰霾、光化学烟雾和酸雨等复合型大气污染问题日益突出，已严重影响人体健康和生态安全。我国区域性大气污染问题发生频率高，影响范围大，污染程度重，在世界范围内少见。近3年来京津冀、长三角和珠三角等三大城市群每年出现灰霾的天数超过100多天，东莞等地区甚至达到210

多天，甚至沿海城市深圳也出现了154

天的灰霾天气。三模态1．爱根核模粒子（Dp＜0.05m细粒子）是由高温过程或化学反应产生的蒸汽冷凝而成的二次颗粒物，其水溶部分主要是硫酸盐；核模中约40%是带电荷的离子，这个范围的粒子易相互碰并合成大粒子。2．积聚模粒子（0.05m≤Dp≤2m细粒子）主要来源于爱根核模粒子的凝聚或通过蒸汽凝结长大以及由大气化学反应所产生的各种气体分子转化成的二次颗粒物等。硫酸盐粒子在积聚模中的量占总硫酸盐量的95%；铵盐在此模中的量占总铵盐量的96.5%。此范围内的粒子，不易被干、湿沉降去除，主要通过扩散而转移或去除。3．粒模粒子（Dp＞2m粗粒子）则主要来源于机械粉碎过程所造成的扬尘、海盐溅沫、火山灰和风砂等一次颗粒物，这种颗粒物的化学成分与地表土的化学成分相近，并主要通过干沉降和雨水冲刷而去除。气溶胶的化学组成气溶胶粒子的化学组成十分复杂，主要与其来源有关。来自地表土和由污染源直接排入大气的粉尘，以及来自海水溅沫的盐粒等一次污染物往往含有大量的Fe、Al、Si、Na、Mg、Cl和Ti

等元素。而来自二次污染物的气溶胶粒子则含有大量的硫酸盐、铵盐和有机物等。某些元素态物质如As、Pb和Br等也属于一次污染物，也可通过各种途径带到气溶胶粒子上去。下面就气溶胶粒子主要的化学组分作简单的讨论。1．硫酸盐和硝酸盐气溶胶（1）硫酸和硫酸盐气溶胶

硫酸和硫酸盐气溶胶粒子粒径很小，形成的硫酸盐颗粒物是属于核摸范围，而核摸粒子迅速凝聚，进入积聚模粒径范围。95%以上集中在细粒子范围（Dp＜2.0μm），在大气中飘浮，对太阳光能产生散射和吸收作用，大幅度地降低大气能见度，危害人体健康，也是造成霾雾和酸雨的重要成分之一。硫酸及硫酸盐气溶胶主要来源于SO2的化学转化。陆地气溶胶粒子中的平均含量为15%~25%，而海洋性气溶胶粒子中的量可达30%~60%。（2）硝酸和硝酸盐气溶胶硝酸比硫酸更易挥发，故通常情况下，在相对湿度较小时HNO3均以气态形式出现，故硝酸一般以NH4NO3颗粒或NO2被某些颗粒物吸附的形式存在。硝酸盐气溶胶的形成机制尚不很清楚，大致有以下三类气相反应：(1)生成重要的NOx（如NO2、NO3、N2O5等）；(2)形成挥发性硝酸和亚硝酸；(3)形成气态硝酸盐。2．有机气溶胶气溶胶中颗粒有机物（POM）一般粒径都很小，大致为0.1—5μm范围内，其中55—70%的粒子集中于粒径Dp≤2μm范围，属细粒子范围，对人类危害较大。

颗粒有机物的种类很多，其中烃类（烷烃、烯烃、芳香烃和多环芳烃等）是有机颗粒物的主要成分。此外，还有亚硝胺、氮杂环化合物、环酮、醌类、酚类、酸类等，各地浓度也相差很大。3．微量元素已发现大气气溶胶粒子中的微量元素种类达到70余种，其中Cl、Br和I主要以气体形式存在于大气气溶胶粒子中，分别占总量的2%、3.5%和17%。由于粗、细颗粒物的来源及成因不同，所含的元素种类相差很大，地壳元素如Si、Fe、Al、Sc、Na、Ca、Mg和Ti等一般以氧化物的形式存在于粗模中，而Zn、Cd、Ni、Cu、Pb和S等元素则大部分存在于细粒子中。气溶胶粒子中微量元素的来源是多种的，

Pb、Br主要来自汽油的燃烧释放；

Na、Cl和K等主要来自海盐溅沫；

Si、Al和Fe主要来自土壤飞尘；

Fe、Mn和Cu主要来自钢铁工业；

Zn、Sb和Cd等主要来自垃圾焚烧；

Ni、V、As等则主要来自石油、煤和焦炭的燃烧。根据上述特征，可以从这些元素在某地区大气气溶胶中的分布情况来判别污染源的类型和分布。性状危害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，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小；粒径在2.5微米以下的细颗粒物，直径相当于人类头发的1/10大小，不易被阻挡。被吸入人体后会直接进入支气管，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。性状危害每个人每天平均要吸入约1万升的空气，进入肺泡的微尘可迅速被吸收、不经过肝脏解毒直接进入血液循环分布到全身；其次，会损害血红蛋白输送氧的能力，丧失血液。对贫血和血液循环障碍的病人来说，可能产生严重后果。例如可以加重呼吸系统疾病，甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏疾病。总之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。性状危害人体的生理结构决定了对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力，而PM2.5对人类健康的危害却随着医学技术的进步，逐步暴露出其恐怖的一面。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，中国和印度每年会有约34万人死亡。

颗粒物对健康的影响范围很广包括对心血管系统、呼吸系统、儿童发育、肺癌死亡率等。直接影响包括肺损伤和发炎、气道反应增多和哮喘加重、对呼吸感染易感性的增加。细颗粒物对健康的影响还包括造成的肺损伤导致心血管效应、心律不齐、心脏异常等，以及造成的肺炎、血凝度增加等导致血液动力学效应。性状危害国际上权威研究机构---研究结果表明PM2.5的长期暴露与死亡率之间有很强的相关性。根据哈佛六城市研究结果，各城市长期暴露于平均最低浓度11.0μg/m3和12.5μg/m3的PM2.5的人群具有相似的暴露危险性；而平均浓度14.9μg/m3的暴露人群的危险性显著增加，这就意味着年均浓度在11~15μg/m3之间的范围内会出现预期的健康效应；性状危害WHO根据上述研究及其它科学文献，确定年均浓度10μg/m3可被作为可能产生健康效应的平均浓度，并以此浓度作为年均浓度的准则值，但由于没有健康效应的阈值，因此即便低于10μg/m3也不能保证完全消除不利的健康风险，而只能预期显著降低健康风险。WHO根据PM2.5/PM10约为50%的原则确定了PM10的年均浓度准则值为20μg/m3

性状危害亚洲城市的研究结果为PM10每增加10μg/m3

死亡率增加0.4%这些发现表明健康风险与PM10的短期暴露有关，并且这种相关性在发达国家和发展中国家是相似的，即日平均浓度每升高10μg/m3就会使死亡率增加约0.5%。依据上述研究证据，WHO根据PM10的年均浓度与24小时平均浓度的分布关系，确定了PM1024小时准则值为50μg/m3，并进而确定PM2.524小时准则值为25μg/m3。性状危害环境空气中的颗粒物对光线具有散射和吸收作用，从而使能见度下降；细颗粒物的影响比粗颗粒物显著；而且颗粒物的浓度、组分及环境湿度都对能见度下降产生影响。在美国，能见度为40~60km时，PM2.5的浓度范围为20~10μg/m3。当PM2.5浓度为35~40μg/能见度高于20km。当PM2.5浓度低于20μg/m3时，能见度在25~35km之间。

性状危害性状危害纳入国标国务院总理温家宝2012年2月29日主持召开国务院常务会议，同意发布新修订的《环境空气质量标准》。历时4年修改后，PM2.5终于写入“国标”，世界卫生组织、发达国家和地区及我国PM2.5标准比较表（单位：ug/m3）国家或组织世界卫生组织（WHO）发达国家和地区中国指导值一阶段二阶段三阶段美国欧盟日本PM2.524小时25755037.5353575年平均1035251515251535纳入国标全国主要城市PM2.5年均浓度情况

（基于PM10年均浓度的50%）纳入国标北京大学环境科学与工程学院院长张远航透露，按照世卫的标准，加入PM2.5后，中国空气质量达标的城市将从现在的80%下降到20%，“我想这也是环保部迟迟未能下定决心将PM2.5纳入空气质量监测体系的原因。”纳入国标2012年要在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市开展细颗粒物与臭氧等项目监测，2013年在113个环境保护重点城市和国家环境保护模范城市开展监测，2015年覆盖所有地级以上城市。2016年1月1日在全国实施新标准纳入国标环境质量基准-----是指环境中的污染物对人或其它生物等特定对象不产生不良或有害影响的最大剂量（无作用剂量）或浓度。环境质量标准制修订必须以环境基准为基础.我国在制定环境空气质量标准时，主要参考国际上的环境空气质量基准研究成果，尤其是世界卫生组织（WHO）发布的空气质量准则（AQG）、美国环境空气污染物基准研究成果。

纳入国标2005年WHO基于最近几年关于人体对典型环境空气污染物暴露的健康影响相关研究的最新科学证据，发布了《颗粒物、臭氧、二氧化氮和二氧化硫空气质量准则》（全球升级版），进一步修订了4种典型污染物—PM（包括PM10和PM2.5）、O3、NO2和SO2的准则值，除NO2外，准则值都进行了加严，以进一步保护人体健康。国内外环境空气质量标准中污染物项目国家/地区/组织 污染物项目 中国 SO2，CO，NO2，O3，PM10，TSP，Pb，B[a]P，总氟化物 美国 SO2，CO，NO2，O3，PM10，PM2.5，Pb

墨西哥 SO2，CO，NO2，O3，PM10，PM2.5 加拿大 SO2，CO，NO2，O3，PM10，PM2..5、氟化氢、TSP 欧盟 SO2，CO，NO2，O3，PM10，PM2.5，Pb，C6H6，B[a]P，As，Cd，Ni，NOx

英国 SO2，CO，NO2，O3，PM10，PM2.5，C6H6，Pb，1，3–丁二烯 澳大利亚 SO2，CO，NO2，O3，PM10，PM2.5，Pb

中国台湾 SO2，CO，NO2，O3，PM10，TSP，Pb

中国香港 SO2，CO，NO2，O3，PM10，TSP，Pb

日本 SO2，CO，NO2，PM10，PM2.5C6H6，光化学氧化剂，三氯乙烯，四氯乙烯，二氯甲烷，B[a]P，

印度 SO2，CO，NO2，O3，PM10，PM2.5，Pb，NH3，C6H6，B[a]P，As，Ni 纳入国标环境空气功能区分为二类：一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的区域；二类区为居住区、商业交通居民混合区、文化区、工业区和农村地区。一类区适用一级浓度限值，二类区适用二级浓度限值。纳入国标纳入国标纳入国标本标准自2016年1月1日起在全国实施。基本项目（表1）在全国范围内实施；其他项目（表2）由国务院环境保护行政主管部门或者省级人民政府根据实际情况，确定具体实施方式。表3各项污染物分析方法纳入国标各省级人民政府可根据当地环境保护的需要，针对环境污染的特点，对本标准中未规定的污染物项目制定并实施地方环境空气质量标准。以上为环境空气中部分污染物参考浓度限值。纳入国标纳入国标空气质量指数airqualityindex---（AQI）定量描述空气质量状况的无量纲指数。空气质量分指数individualairqualityindex----（IAQI）单项污染物的空气质量指数。纳入国标首要污染物（primarypollutant）在AQI指数大于50

时，空气质量分指数最大的污染物为首要污染物。若空气质量分指数最大的污染物为两项或两项以上时，并列为首要污染物。首要污染物的选取方法与现行版本基本相同，但是评价因子由三项（SO2、NO2和PM10）变为七项：SO2、NO2、PM10、CO、O3（1小时最大值）、O3（8小时均值最大值）和PM2.5。超标污染物（non-attainmentpollutant）IAQI

指数大于100

的污染物。纳入国标纳入国标本标准中AQI100

按照环境空气质量标准中的日均值或其他相应时间限值的二级标准确定。AQI50

对应于相应的时间限值一级标准，没有一级标准或一级标准与二级标准相同时，采用二级标准浓度限值的1/2。其他限值结合我国大气污染特征并参照国外的经验确定。纳入国标纳入国标空气质量指数及相关信息空气质量指数AQI

是一种定量、客观地反映和评价空气质量状况的指标，是将常规监测的几种空气污染物简化成单一的数值形式，是表征空气质量状况的一种方法。虽然AQI100

按照环境空气质量标准中的日均值或其它相应时间限值的二级标准确定，AQI超过100时相当于污染物浓度超标，但在实际的各项环境空气质量管理工作中，评价环境空气质量是否超标，应直接以空气质量标准为依据，无需将污染物浓度转化为AQI来判定污染物浓度是否超标。如果评价空气质量变化趋势，应使用监测浓度对比的方法来分析。纳入国标治理策略本市治理目标:从今年开始到2020年，本市将以控制PM2.5污染为重点，狠抓大气污染治理工作。到2015年，PM2.5年均浓度降至60微克/立方米左右，比2010年下降15%。到2020年PM2.5年均浓度达到每立方米50微克，比2010年下降30%。治理策略实现上述目标将采取九大措施：一是完善监测体系和信息发布制度，落实大气污染防治属地责任。2012年底实现PM2.5监测站点达到35个左右；按照建成一个发布一个的原则，向公众实时发布各站点监测数据；定期通报各区县空气质量状况，强化区县大气污染防治责任。治理策略二是积极发展绿色交通，控制机动车污染。大力发展公共交通，轨道交通建设到2015年达到660公里，推广使用电动车、液化天然气（LNG）车、混合动力车等新能源车；控制机动车过快增长，实施机动车总量控制；提高新车准入标准，2012年实施机动车排放国五新标准，加快淘汰高排放老旧机动车，到2013年提前完成淘汰40万辆的目标；继续实施机动车尾号限行、推进小客车报废制度，控制在用车使用强度；开展在用车、特别是外埠进京大型运输车的监管，加强在用车污染控制。治理策略三是大力发展清洁能源，控制燃煤总量。构建以气、电为主的能源体系，到2020年，燃气和电的比重不低于60%，太阳能等新能源的比重达到8%以上。到2015年，在原“十二五”规划煤炭消费总量2000万吨的基础上，