關(guān)于大氣中的顆粒污染物知識

【專家解說】：">大氣顆粒物是指那些懸浮在大氣中的微粒，在環(huán)境科學(xué)中，有時把細小顆粒物稱為氣溶膠。大氣氣溶膠按其來源及物理形態(tài)的不同可分為天然氣溶膠和人為氣溶膠、煙霧、塵等。若按顆粒物形成機制，又可分為一次顆粒物和二次顆粒物。一次顆粒物是由天然污染源和人為污染源放到大氣中直接造成污染的顆粒物，例如土壤粒子、海鹽粒子、燃燒煙塵等等。二次顆粒物是由大氣中某些污染氣體組分（如二氧化硫、氮氧化物、碳氫化合物等）之間，或這些組分與大氣中的正常組分（如氧氣）之間通過光化學(xué)氧化反應(yīng)、催化氧化反應(yīng)或其他化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成的顆粒物，例如二氧化硫轉(zhuǎn)化生成硫酸鹽。一次顆粒物和二次顆粒物就總量而言約各占一半。

(1)顆粒物的天然來源

天然源可起因于地面揚塵(風吹灰塵)，火山爆發(fā)的迸出物，森林火災(zāi)的燃燒物，宇宙來源的隕星塵及生物界產(chǎn)生的顆粒物如花粉、孢子等。二次顆粒物的天然來源主要是森林中排出的碳氫化合物(主要是萜烯類)，進人大氣后經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的微小顆粒，與自然界硫、氮、碳循環(huán)有關(guān)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物如由硫化氫、二氧化硫經(jīng)氧化生成的硫酸鹽，由氨氣、一氧化氮和二氧化氮氧化生成的硝酸等。

(2)顆粒物的人為來源

燃料燃燒過程中產(chǎn)生的固體顆粒物，如煤煙、飛灰、森林火災(zāi)和農(nóng)業(yè)用火等，各種工業(yè)生產(chǎn)過程中排出的固體微粒，汽車尾氣排出的四乙基鉛凝聚而成的顆粒物以及如人為排放的二氧化硫在一定條件下轉(zhuǎn)化為硫酸鹽粒子等的二次顆粒物。

就城市揚塵污染而言，國內(nèi)外許多大都市都對日益嚴重的揚塵污染現(xiàn)象進行了大量的研究和綜合整治，其中重要領(lǐng)域之一，就是開展對揚塵污染源的來源進行研究，認為，城市揚塵污染源的主要來源包括以下幾方面：

①道路交通機動車行駛造成的二次污染；

②城市在建工地和建設(shè)過程中產(chǎn)生的揚塵；

③汽車尾氣排放的揚塵；

④工業(yè)鍋爐及其工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的煙塵、粉塵；

⑤土地開發(fā)導(dǎo)致的綠化帶破壞和裸露地表的土塵；

⑥碼頭、堆場、露天倉庫的揚塵；

⑦由于生態(tài)環(huán)境的變化而導(dǎo)致的污染物長距離輸送（如我國內(nèi)蒙烏蘭察布盟）及沙塵暴導(dǎo)致的顆粒物長距離輸送和沉降等。

這些污染因子和污染過程由于復(fù)雜的城市風場作用及人類活動的熱力和動力過程，構(gòu)成了城市大氣揚塵污染的主要來源。

顆粒物是指大氣中除氣體之外的的物質(zhì)，包括各種固體、液體和氣溶膠。其中有固體的灰塵、煙塵和煙霧，以及液體的云霧和霧滴，粒度范圍一般在0.01～100微米之間。按顆粒粒徑及形態(tài)的不同可分為以下幾類。

(1)總懸浮顆粒物（TSP）

指能懸浮在空氣中，空氣動力學(xué)當量直徑≤100微米的顆粒物。

除自然排放的因素以外，在人為排放方面主要來自建筑工地、道路揚塵、燃煤鍋爐廢氣排放、水泥制造業(yè)粉塵排放等。其本身的毒性并不很大，但作為空氣中有害氣體的承載體，它對人體的危害作用不容忽視。如二氧化硫氣體與其它粉塵裹攜一起進入人體，可加重對呼吸道粘膜的損害。

(2)降塵

指粒徑大于10um，在重力作用下可降落的顆粒狀物質(zhì)。一般來源于建筑工地、道路揚塵、燃煤鍋爐廢氣排放、燃燒殘余物等，自然界刮風和沙塵暴等也產(chǎn)生降塵。沉降的速率與顆粒物的粒徑、密度、空氣運動粘滯系數(shù)等有關(guān)。下表列出密度為1g／cm3不同粒徑顆粒物的移動距離和最終沉降速率。

從濕沉降方面來講，雨除對半徑小于1微米的顆粒物效率較高，特別是具有吸濕性和可溶性的顆粒物更為明顯。沖刷則是云下降雨時，雨滴對顆粒物的慣性碰撞或擴散、吸附，使其除去的過程。沖刷對半徑為4?5微米以上的顆粒物效率較高。

大氣中消除顆粒物的量一般濕沉降為80％?90％，干沉降只有10％?20％。但是，不論雨除或沖刷，對半徑為2微米左右顆粒都沒有明顯的去除作用，因而它們可隨氣流被輸送到幾百公里甚至幾千公里以外的地方去，造成廣域污染。

(3)飄塵（SPM）

環(huán)境科學(xué)上把那些長期飄浮在大氣中顆粒，其粒徑小于10微米懸浮物稱為飄塵。又有學(xué)者認為，飄塵粒徑應(yīng)小于30微米，并將其分為細粒(DP<2.5微米)和粗粒(DP>2.5微米)兩種。飄塵由于粒徑較小，易于直接進入呼吸道和肺中，危害人體健康。又由于它能在大氣中長期飄浮，易將污染物帶到很遠的地方，導(dǎo)致污染范圍的擴大，同時在大氣中還可為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)床，因此是研究的主要對象。

(4)可吸入顆粒物（PMl0）

指懸浮在空氣中，空氣動力學(xué)當量直徑≤10微米的顆粒物。

越細小的顆粒物對人體危害越大，粒徑超過10微米的顆粒物可被鼻毛吸留，也可通過咳嗽排出人體，而粒徑小于10微米的可吸入顆粒物可隨人的呼吸沉積肺部，甚至可以進入肺泡、血液。在肺部沉積率最高的是粒徑為l微米左右的顆粒物。這些顆粒物在肺泡上沉積下來，損傷肺泡和粘膜，引起肺組織的慢性纖維化，導(dǎo)致肺心病，加重哮喘病，引起慢性鼻咽炎、慢性支氣管炎等一系列病變，嚴重的可危及生命。顆粒物對兒童和老年人的危害尤為明顯。

可吸入顆料物還具有較強的吸附能力，是多種污染物的“載體”和“催化劑”，有時能成為多種污染物的集合體，是導(dǎo)致各種疫病的罪魁禍首。

其中，粒徑小于2.5微米(PM2.5)的可吸入顆粒物粒小體輕，稱細顆粒物，能在大氣中長期飄浮，飄浮范圍從幾公里到幾十公里，在大氣中不斷蓄積，使污染程度逐漸加重?？床灰娝{天，也和PM2.5細粒子有關(guān)。研究已經(jīng)表明PM2.5跟能見度是密切相關(guān)的。當PM2.5低的時候，能見度是好的，當PM2.5濃度高的時候，能見度肯定很差，研究數(shù)據(jù)證明PM2.5實際上對能見度起了最主要的作用。PM2.5的來源和PMlO有很大的不同，大部分是來源于二氧化碳、氮氧化物、有機物等的二次污染物和道路揚塵等，是人為的。而PMlO的大部分，即PM2.5?10部分，來源于揚塵、海鹽、花粉、土壤等，大部分為天然物質(zhì)。

(5)霧

是液態(tài)分散型氣溶膠和液態(tài)凝集型氣溶膠的統(tǒng)稱。形成液態(tài)分散型氣溶膠的物質(zhì)，在常溫下是液體。當它們因飛濺、噴射等原因被霧化后，即可形成微小的液滴分散在大氣中。液態(tài)凝集型氣溶膠則是由于加熱使液體變?yōu)檎羝l(fā)在大氣中，遇冷后凝集成微小的液滴懸浮在大氣中。霧的粒徑一般在10微米以下。

(6)煙

是指燃煤時所生成的煤煙和高溫熔煉時產(chǎn)生的煙氣，是固態(tài)凝集型氣溶膠。生成這種氣溶膠的物質(zhì)，在通常情況下是固體，但在高溫下由于蒸發(fā)或升華作用變成氣體逸散于大氣中，遇冷后又凝集成微小的固體顆粒，懸浮在大氣中構(gòu)成煙。煙的粒徑一般在0.01?1微米之間。

(7)煙霧

通常所謂煙霧，是固、液混合的氣溶膠，具有煙和霧的二重性，即當煙和霧同時形成時就構(gòu)成煙霧。煙霧中又有硫酸煙霧和硝酸煙霧。硫酸煙霧主要是由燃煤時所產(chǎn)生的高濃度二氧化硫和煤煙所形成的。在特定的條件下，高濃度的二氧化硫被氧化為三氧化硫，后者與水蒸氣結(jié)合成硫酸霧并與煙混合在一起構(gòu)成硫酸煙霧。由于這種煙霧首次出現(xiàn)在倫敦，所以又稱倫敦型煙霧。硝酸煙霧主要是汽車排氣中的氮氧化物和碳氫化合物所形成的，這些物質(zhì)在大氣中通過光化學(xué)反應(yīng)與水蒸氣形成硝酸霧；又與煙混合在一起構(gòu)成硝酸煙霧。因為這種煙霧首先發(fā)生在洛杉磯而稱洛杉磯型煙霧。