摘要：本文通過對城市中大氣可吸入顆粒物PM10(空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于10μm)的基本特性及污染現(xiàn)狀的介紹，從對人類自身和城市環(huán)境兩個(gè)方面闡述了大氣可吸入顆粒的嚴(yán)重危害。同時(shí),針對我國目前對城市大氣可吸入顆粒物研究情況提出相應(yīng)的控制及防治方法。
　　關(guān)鍵詞：可吸入顆粒大氣環(huán)境污染人體危害防治對策
　　0引言
　　當(dāng)今，城市大氣污染是世界各國面臨的最大挑戰(zhàn)之一,已被各國政府高度重視。如何防止城市大氣污染,減輕其危害的影響,是當(dāng)今重大而緊迫的課題。中國城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展與能源消耗的迅速增加,給中國城市帶來了很多空氣污染問題。目前,顆粒物、SO2和NOx是城市大氣污染的主要污染物,而顆粒物污染尤為嚴(yán)重。在研究過程中,人們逐漸認(rèn)識(shí)到粒徑小于10μm的顆粒物(即PM10)是懸浮顆粒物中對環(huán)境和人體健康危害最大的一類,因此,國際上很重視對PM10的研究和防治工作,大多數(shù)國家都規(guī)定了空氣中PM10的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。美國國家環(huán)保局EPA于1985年將原始顆粒物指示物質(zhì)由總懸浮顆粒物(TSP)項(xiàng)目修改為PM10,我國也于1996年規(guī)定了PM10的二級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為100μg/m3。[1]本文擬在PM10對人體健康和城市環(huán)境方面的影響進(jìn)行評述,并提出相應(yīng)的空氣污染控制方法。
　　1大氣可吸入顆粒PM10的介紹
　　1.1城市空氣顆粒物的分類及PM10的界定
　　空氣顆粒物是懸浮在空氣中微小固體和液體小滴的混合物，是霧、煙和空氣塵埃的主要成分。空氣顆粒物中直徑大于100μm的可以較快落到地面（通常叫降塵），直徑小于100μm的叫總懸浮顆粒物（TSP），其中直徑小于10μm的空氣顆粒物又被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織稱為可吸入顆粒物（PM10），可以幾小時(shí)甚至幾年在空中飄浮。在可吸入顆粒物中，直徑大于2.5μm的被稱為可吸入粗顆粒物，直徑小于2.5μm的為細(xì)顆粒物（PM2.5），也有人稱之為可入肺顆粒物。[2]
　　1.2PM10的特性
　　大氣顆粒物的化學(xué)成分因其來源不同而在種類和數(shù)量上變化很大。由于PM10主要來自于人為源(如石化燃料的燃燒、機(jī)動(dòng)車尾氣、工業(yè)粉塵、廢棄物焚燒等),多為燃燒產(chǎn)物而含有大量對人體有害的成分;且顆粒物的粒徑越小,其化學(xué)成分越復(fù)雜、毒性越大,這是因?yàn)樾☆w粒物的巨大表面積使其能吸附更多的有害物質(zhì),并能使毒性物質(zhì)有更高的反應(yīng)和溶解速度。[3]
　　PM10中常見的化學(xué)成分有無機(jī)離子、微量元素、顆粒元素碳(PEC,有時(shí)也稱為碳黑)和有機(jī)化合物,有時(shí)PM10上還吸附有病原微生物(病毒和細(xì)菌)。
　　PM10能長期漂浮于空氣中,因此又稱為飄塵。PM10在空氣中受重力、浮力和拖曳力的作用,其在空氣中的停留時(shí)間和轉(zhuǎn)移主要取決于顆粒物的粒徑大小。[4]
　　PM10主要經(jīng)呼吸道進(jìn)入人體,也有一小部分可通過消化道或皮膚進(jìn)入人體。PM10沉積在人體呼吸道后,它們的清除、滯留和轉(zhuǎn)移與其粒徑、沉積地點(diǎn)有關(guān)。一般來說,粒徑越小、沉積地點(diǎn)越遠(yuǎn),所需的清除時(shí)間就越長,就越易滯留在人體內(nèi),越易使毒性物質(zhì)轉(zhuǎn)移到身體的其他部位。
　　1.3我國PM10的的污染現(xiàn)狀
　　目前,我國大氣可吸入顆粒物的污染狀況非常嚴(yán)重。1995-1996年中國環(huán)境監(jiān)測總站對廣州、武漢、蘭州、重慶4大城市進(jìn)行了為期了兩年的PM2.5、PM2.5-10和PM10監(jiān)測。結(jié)果表明[5],1995年P(guān)M10年日均值為95-273μg/m3,超過我國空氣質(zhì)量二極標(biāo)準(zhǔn)28%-173%。PM2.5年均值濃度為57-160μg/m3,比美國1997年頒布的標(biāo)準(zhǔn)值高2.8-9.7倍。從2000年中國環(huán)境狀況公報(bào)公布的監(jiān)測結(jié)果來看,統(tǒng)計(jì)的338個(gè)城市中,63.5%的城市超過國家空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn),其中超過三級標(biāo)準(zhǔn)的有112個(gè)城市,占監(jiān)測城市的33.1%。而懸浮顆粒物或可吸入顆粒物年均值超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)限值的城市占統(tǒng)計(jì)城市的61.6%。由此可見,控制PM10污染,減少PM10對人體健康和環(huán)境的危害已經(jīng)成為當(dāng)前我國大氣污染防治工作的重中之重。
　　2大氣可吸入顆粒PM10對環(huán)境的影響
　　2.1PM10對溫度的影響
　　由于顆粒物的存在,直接阻擋太陽光抵達(dá)地球表面,這樣使可見光的光學(xué)厚度增大,抵達(dá)地面的太陽能通量劇烈下降,從而使地面溫度降低,高空的溫度增高。特別是直徑在0.1-5μm的顆粒,通過散射與吸收太陽與地球輻射在大氣能量平衡中起著重要作用。資料表明,當(dāng)PM10濃度達(dá)100μg/m3時(shí),到達(dá)地面的紫外線減少7.5%；當(dāng)PM10為600μg/m3時(shí),到達(dá)地面的紫外線減少42.7%；當(dāng)PM10為1000μg/m3時(shí),到達(dá)地面的紫外線減少60%。
　　2.2PM10對能見度的影響
　　2.2.1對光的散射的影響
　　光的散射是能見度降低的最主要因素,顆粒物的散射能造成60%-95%的能見度減弱。空氣分子對光的散射作用很小,其最大的視距(極限能見度)為100-300km(具體數(shù)值與光的波長有關(guān))。在實(shí)際的大氣中由于顆粒物的存在,能見度一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這一數(shù)值。在城市污染大氣中，能見度在5km左右甚至更低;在濃霧中，能見度只有幾米。在大氣氣溶膠中,主要是粒徑為0.1μm-1.0μm的顆粒物通過光的散射而降低物體與背景之間的對比度,從而降低能見度。
　　2.2.2對光的吸收效應(yīng)
　　PM10和PM2.5對光的吸收效應(yīng)通常是使能見度降低的第二大因素。而PM10和PM2•5對光的吸收幾乎全部都是由炭黑(也稱元素碳)和含有炭黑的顆粒引起的。每年,世界上排放的炭黑的量占人為顆粒排放量的1.1%-2.5%,占全部顆粒排放量的0.2%-1.0%。但是,它們的消光效應(yīng)卻是不可忽視的,因?yàn)槊簾煹目傁�光系�?shù)是透明顆粒的2-3倍,所以大氣中少量的煤煙顆粒就可以導(dǎo)致光強(qiáng)降低很多。這些光吸收顆粒物可能會(huì)使某些地方的能見度降低一半以上,還可形成煙霧而使城市呈褐色。[6]
　　3大氣可吸入顆粒PM10對人類的危害
　　可吸入顆粒物對人體健康的危害主要表現(xiàn)在“三致”作用方面：致癌、致畸、致突變。主要原因在于可吸入顆粒物通常富集各種重金屬元素（如As、Se、Pb、Cr等）和PAHs(多環(huán)芳烴類)、PCDD/Fs(二英類)等有機(jī)污染物，這些多為致癌物質(zhì)和基因毒性誘變物質(zhì)，危害極大，其主要來源是礦物燃料的燃燒所致。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示[7]，PM10的濃度每增加10g/m3，死亡率將增加0.7%-1.6%；PM10污染對感冒時(shí)咳嗽、支氣管炎的影響均呈顯著性正相關(guān)，即PM10污染越重，兩種疾病發(fā)病率越高；兒童肺功能隨著空氣污染加重而下降，兒童咳痰、咳嗽癥狀的發(fā)生率呈線性增加。國外許多學(xué)者根據(jù)近年的死亡率研究，說明PM10(尤其是PM2.5)與呼吸道和心血管疾病的死亡率有直接的關(guān)系；在人口統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的健康影響研究也說明可吸入顆粒物濃度直接影響長期和短期死亡率。
　　一般狀態(tài)下，成年人一晝夜要呼吸10-15立方米空氣，并伴隨著吸入大量的大氣顆粒物，但并不是所有的顆粒物都會(huì)導(dǎo)致患病率和死亡率增加。顆粒物對人體的危害程度強(qiáng)烈依賴于其成分和粒徑分布。顆粒物的成分是主要的致病因子，決定是否有害和引起何種疾病。一方面，PM10和PM2.5（尤其是PM2.5）中很大比例來自燃燒過程和大氣中二次反應(yīng)，本身很可能就是有毒、有害物質(zhì)；另一方面，這些較細(xì)小的顆粒組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)集合體比由較大顆粒組成的簡單結(jié)構(gòu)集合體具有大得多的比表面積，因此，在PM10和PM2.5上更容易吸附一些對人體健康有害的重金屬和有機(jī)物，從而產(chǎn)生更大的毒性。（如圖1）
　　圖1PM10對人類的毒性作用
　　圖2不同粒徑的可吸入顆粒在呼吸道各個(gè)部位的沉積
　　一般而言，直徑為2.5-10微米之間的大部分粒子被阻留在鼻腔或口腔內(nèi)，在鼻腔內(nèi)的高沉積可能導(dǎo)致上呼吸道疾病，如鼻竇炎、過敏癥等等。小于2.5微米的粒子主要沉積于氣管和肺部（尤其是后者），沉積在肺部的粒子一般能存留數(shù)周至數(shù)年，因此其對人體健康的影響是持續(xù)的，危害更大。（如圖2）
　　4PM10的防治對策
　　4.1減少污染排放
　　開發(fā)研究先進(jìn)的技術(shù)手段,提高能源的燃燒效率,減少能源消耗;改進(jìn)污染控制設(shè)備(如工廠消煙除塵設(shè)備、機(jī)動(dòng)車尾氣顆粒物回收裝置等)的使用效率;研究可行的秸桿綜合利用技術(shù)等以及推廣使用清潔的能源來減少由于工業(yè)生產(chǎn)和人類活動(dòng)中的燃料燃燒所造成的污染排放。
　　4.2控制建筑施工與地面揚(yáng)塵
　　對所有施工工地實(shí)行“封閉”管理,即封閉施工、封閉運(yùn)輸和封閉堆放,減少由于城市建設(shè)施工引起的揚(yáng)塵污染;消除城市裸露地面,擴(kuò)大城市綠地覆蓋率,提高道路機(jī)掃率,對進(jìn)入市區(qū)的機(jī)動(dòng)車進(jìn)行清洗,以控制并減少地面揚(yáng)塵造成的二次污染。
　　4.3建立污染預(yù)警系統(tǒng)
　　在大力發(fā)展環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上,建立空氣污染預(yù)警系統(tǒng),在可能發(fā)生嚴(yán)重污染(如沙塵暴期間,秋冬季不利氣象條件下等)之前,向公眾發(fā)出警報(bào),提醒敏感人群采取措施盡可能少接觸高污染環(huán)境,必要時(shí)鼓勵(lì)或強(qiáng)制某些排污單位采取減排措施以減輕空氣污染的壓力。
　　4.4合理城市工業(yè)布局
　　即使達(dá)到國家規(guī)定的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)企業(yè),其氣體排放物仍對大氣有一定的污染。所以,在舊城改建和新城規(guī)劃時(shí)應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件,包括主導(dǎo)風(fēng)向和地理環(huán)境。在工業(yè)企業(yè)選址時(shí),從大氣影響方面考慮,應(yīng)注意以下三點(diǎn):一、根據(jù)城市的主導(dǎo)風(fēng)向,廠址應(yīng)選在下風(fēng)向；二、廠址應(yīng)選在空氣流暢,利于廢氣擴(kuò)散和稀釋的地方；三、與居住區(qū)之間要保持一定的距離。距離的大小,根據(jù)衛(wèi)生部頒發(fā)的防護(hù)級別標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。如氮肥生產(chǎn)企業(yè)屬于一級防護(hù)企業(yè),應(yīng)與居住區(qū)有1000米距離,這之間應(yīng)種植衛(wèi)生防護(hù)林帶。
　　4.5搞好城市綠化
　　搞好城市綠化是防治城市大氣污染的重要生物措施。利用植物殺菌、滯塵、吸收有毒氣體、調(diào)節(jié)二氧化碳和氧氣比例等特性,減少城市大氣污染,提高城市大氣質(zhì)量。
　　5結(jié)語
　　總而言之，雖說國內(nèi)外對大氣可吸入顆粒PM10的研究還在進(jìn)一步深入，對其造成的一些疾病原理尚未弄明，但在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,只要我們能夠正確認(rèn)識(shí)和對待在研究過程中所出現(xiàn)的種種問題，全面認(rèn)知PM10指日可待。
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