城市大气可吸入颗粒的危害及防治

城市大气可吸入颗粒的危害及防治
王笋
摘 要：本文通过对城市中大气可吸入颗粒物PM10(空气动力学直径小于或等于10 μm)的基本特性及污染现状的介绍，从对人类自身和城市环境两个方面阐述了大气可吸入颗粒的严重危害。同时,针对我国目前对城市大气可吸入颗粒物研究情况提出相应的控制及防治方法。
关键词：可吸入颗粒；大气环境污染；人体危害；防治对策
引言
当今，城市大气污染是世界各国面临的最大挑战之一,已被各国政府高度重视。如何防止城市大气污染,减轻其危害的影响,是当今重大而紧迫的课题。中国城市化和工业化的快速发展与能源消耗的迅速增加,给中国城市带来了很多空气污染问题。目前,颗粒物、SO2和NOx是城市大气污染的主要污染物,而颗粒物污染尤为严重。在研究过程中,人们逐渐认识到粒径小于10μm的颗粒物(即PM10)是悬浮颗粒物中对环境和人体健康危害最大的一类,因此,国际上很重视对PM10的研究和防治工作,大多数国家都规定了空气中PM10的质量标准。美国国家环保局EPA于1985年将原始颗粒物指示物质由总悬浮颗粒物(TSP)项目修改为PM10,我国也于1996年规定了PM10的二级质量标准为100μg/m3。[1] 本文拟在PM10对人体健康和城市环境方面的影响进行评述,并提出相应的空气污染控制方法。
一、大气可吸入颗粒PM10的介绍
（一）城市空气颗粒物的分类及PM10的界定
空气颗粒物是悬浮在空气中微小固体和液体小滴的混合物，是雾、烟和空气尘埃的主要成分。空气颗粒物中直径大于100μm的可以较快落到地面（通常叫降尘），直径小于100μm的叫总悬浮颗粒物（TSP），其中直径小于10μm的空气颗粒物又被国际标准化组织称为可吸入颗粒物（PM10），可以几小时甚至几年在空中飘浮。在可吸入颗粒物中，直径大于2.5μm的被称为可吸入粗颗粒物，直径小于2.5μm的为细颗粒物（PM2.5），也有人称之为可入肺颗粒物。[2]
（二）PM10的特性
大气颗粒物的化学成分因其来源不同而在种类和数量上变化很大。由于PM10 主要来自于人为源(如石化燃料的燃烧、机动车尾气、工业粉尘、废弃物焚烧等)，多为燃烧产物而含有大量对人体有害的成分；且颗粒物的粒径越小,其化学成分越复杂、毒性越大,这是因为小颗粒物的巨大表面积使其能吸附更多的有害物质,并能使毒性物质有更高的反应和溶解速度。[3]
PM10中常见的化学成分有无机离子、微量元素、颗粒元素碳(PEC ,有时也称为碳黑) 和有机化合物,有时PM10上还吸附有病原微生物(病毒和细菌) 。
PM10能长期漂浮于空气中,因此又称为飘尘。PM10在空气中受重力、浮力和拖曳力的作用,其在空气中的停留时间和转移主要取决于颗粒物的粒径大小。[4]
二、大气可吸入颗粒PM10对环境的影响
（一）PM10对温度的影响
由于颗粒物的存在,直接阻挡太阳光抵达地球表面,这样使可见光的光学厚度增大,抵达地面的太阳能通量剧烈下降,从而使地面温度降低,高空的温度增高。特别是直径在0.1-5μm的颗粒,通过散射与吸收太阳与地球辐射在大气能量平衡中起着重要作用。资料表明,当PM10浓度达100μg/m3时,到达地面的紫外线减少7.5%；当PM10为600μg/m3时,到达地面的紫外线减少42.7%；当PM10为1000μg/m3时,到达地面的紫外线减少60%。
（二）PM10对能见度的影响
1.对光的散射的影响
光的散射是能见度降低的最主要因素,颗粒物的散射能造成60%-95%的能见度减弱。空气分子对光的散射作用很小,其最大的视距(极限能见度)为100-300km (具体数值与光的波长有关)。在实际的大气中由于颗粒物的存在,能见度一般远远低于这一数值。在城市污染大气中，能见度在5km左右甚至更低;在浓雾中，能见度只有几米。在大气气溶胶中,主要是粒径为0.1μm-1.0μm的颗粒物通过光的散射而降低物体与背景之间的对比度,从而降低能见度。
2.对光的吸收效应
三、大气可吸入颗粒PM10对人类的危害
可吸入颗粒物对人体健康的危害主要表现在：致癌、致畸、致突变。主要原因在于可吸入颗粒物通常富集各种重金属元素、多环芳烃类、二噁英类等有机污染物，这些多为致癌物质和基因毒性诱变物质，危害极大。有关数据显示 ，PM10的浓度每增加10g/m3，死亡率将增加0.7%-1.6%；PM10污染对咳嗽、支气管炎的影响均成正比，污染越重，两种疾病的发病率越高。许多学者根据近年的死亡率研究，说明PM10 (尤其是PM2.5)与呼吸道和心血管疾病的死亡率有直接的关系。
一般状态下，成年人一昼夜要呼吸10-15立方米空气，并伴随着吸入大量的大气颗粒物，但并不是所有的颗粒物都会导致患病率和死亡率增加。颗粒物对人体的危害程度强烈依赖于其成分和粒径分布。颗粒物的成分是主要的致病因子，决定是否有害和引起何种疾病。一方面，PM10和PM2.5（尤其是PM2.5）中很大比例来自燃烧过程和大气中二次反应，本身很可能就是有毒、有害物质；另一方面，这些较细小的颗粒组成的复杂结构集合体比由较大颗粒组成的简单结构集合体具有大得多的比表面积，因此，在PM10和PM2.5上更容易吸附一些对人体健康有害的重金属和有机物，从而产生更大的毒性。一般而言，直径为2.5-10μm之间的大部分颗粒被阻留在鼻腔或口腔内，在鼻腔内的高沉积可能导致上呼吸道疾病，如鼻窦炎、鼻腔炎等等。小于2.5μm的颗粒则主要沉积于气管和肺部，特别是沉积在肺部的颗粒一般能存留数周至数年，因此其对人体健康的影响是持续的，危害更大。
四、PM10的防治对策
（一）合理控制城市工业布局
在旧城改造和新城规划时，应充分考虑当地的自然条件,特别是主导风向和地理环境。在工业企业选址时,从大气影响方面考虑,应注意以下三点:1.根据城市的主导风向,厂址应选在下风向；2.厂址应选在空气流畅,利于废气扩散和稀释的地方；3.与居住区之间要保持一定的距离。这些措施都能更有效的降低对城市的污染。
（二）控制建筑施工与地面扬尘
对施工工地实行封闭施工、封闭运输和封闭堆放,减少由于建设施工中引起的扬尘污染;减少裸地城市面积,扩大城市绿地覆盖率；提高道路清洁率, 以控制和减少地面扬尘造成的二次污染。
（三）建立污染预警系统
在大力发展空气环境质量预报的基础上,建立空气污染预警系统,在可能发生严重污染(如沙尘暴期间,秋冬季不利气象条件下等)之前,向公众发出警报,提醒敏感人群采取措施尽可能少接触高污染环境,并强制某些排污单位采取减排措施以减轻空气污染的压力。
五、结语
总而言之，虽说国内外对大气可吸入颗粒PM10的研究还在进一步深入，对其造成的一些疾病原理尚未弄明，但在科学技术迅猛发展的今天,只要我们能够正确认识和分析在研究过程中出现的种种问题，全面认知PM10指日可待。
参考文献：
[1] 董雪玲.大气可吸入颗粒物对环境和人体健康的危害.资源•产业，2004.
[2] 邵龙义,时宗波,黄勤.都市大气环境中可吸入颗粒物的研究[J].环境保护,2000.
[3] 向英,柯儒杰.空中杀手—大气污染[M]•北京：中国建材工业出版社,1998.
[4] 周伟,叶舜华.有关气溶胶吸入危害的研究[J] .中国公共卫生学报，15(4).
[5] 魏复盛,腾恩江,吴国平,等.我国4个大城市空气PM2.5、可吸入颗粒物污染及其化学组成[J].中国环境监测,2001,17(7).
[6] 刘大锰,李运勇,蒋佰坤,等.北京首钢地区大气颗粒物中有机污染物的初步研究[J].地球科学,2003,28(3).

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