我国PM_2_5_污染特征的研究进展_黄怡民.docx

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1、DOI: 10.13743/ki.issn. 1009-8135.2013.03.020 2013年第 3期 重庆三峡学院学报 No.3.2013 第 29 卷 （ 145 期） JOURNAL OF CHONGQING THREE GORGES UNIVERSITY _ Vol.29No.145 我国 PM2.5污染特征的研宄进展 黄怡民付川 (重庆三峡学院化学与环境工程学院，重庆万州 404100) 摘要： PM25已成为全球大气环境研究热点，近年来国内学者从 PM25区域污染特征、时空分 布特征、化学组成等方面开展了研究 .文章从 PM2 5质 S浓度水平、化学组成两方面对我国 PM2.

2、5 的污染状况与污染特征进行了综述，并探讨了 PM2.5质量浓度水平、化学组成及其对能见度的影响 . 关键词： PM25;化学组成：污染特征；能见度 中图分类号： X5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1009-8135 (2013) 03-0105-05 PM2.5是指空气动力学直径矣 2.5 nm的大气颗粒物，世界卫生组织 （ WHO)将其定义为可进入肺部的 颗粒物 .PM2.5的组成复杂，常富集空气中的有毒有害物质，如 Pb、 As、 Cr以及多环芳烃 （ PAHs)等物质， 并可以随着人的呼吸进入体内，进而影响人体健康，研宄表明，当 长期处于 PM2.5较高的环境中，死亡风 险就会上

3、升 m. PM2.5还是造成某些城市能见度降低、频发灰霾天气的罪魁祸首 .PM2.5具有较长的寿命， 并可以通过水平输送传输到其它地区，影响区域的大气环境 .美国在 1997年颁布了 PM25的空气质 M标准， 规定年均值为 15 ng m日均值为 65 |ig m2】 ， 2006年又将日均值订正为 35 ng m3.世界卫生组织 (WHO)也于 2005年发布了空气质 M准则，规定了 PM,。 和 PM2.5的限制浓度 .目前，日本、印度、 墨西哥，以及欧盟一些国家，都己陆续将 PM25纳入国家标准污染物，并进行强制性限制 .我国在 2012年 2月 29日发布了新的环境空气质 M标准 （

4、 GB3095-2012),该标准首次提出了 PM25的浓度限值检测 指标 .本文对我国目前 PM25的时空分布特征、化学组成及其对能见度的影响进行介绍，以便进一步了解 PM2.5的污染特征，以期为 PM2.5的治理提供参考 . 1 PM25质量浓度污染特征 1.1 PM2.5区域污染特征 我国颁布的新的环境空气质量标准中规定 PM2.5的二级标准年均值为 35|ig 日均值为 75ng m 该标准值与美国和 WHO (推荐 PM2.5年均值为 10|ag nV3,日均值为 25叩 m 3)的标准限值还有巨大的 差距 .就目前我国对 PM2.5所做的研究来看（见表丨），我国大部分地区 PM25

5、的污染十分严重，并且 PM2.5 占到 PMie的 40%80%, PM2.5成为可吸入颗粒物 （ PM1()中的主要组成部分 .PM2.5严重污染地区主要集 中在北京、天津、上海、南京、贵阳、济南等地，而在香港、深圳、杭州等地的污染程度较轻，这可能与 地理位置和气象条件有关 . 目前，我国 PM2.5的研究主要集中在北京、上海、珠三角等发达城市，对东北、中部和西部所做的研 究相对较少 .从监测时间来看，我国 PM2.5的研究时间最早在 1988年，但监测时间较短，而目前 PM2.5的 研究时断时续，监测值具有一定的偶然性，不能很好地反应 PM25的污染特征 . 另外，由于监测时间 的不统一

6、,监测方法（滤膜称重法、光散射法、压电晶体法、电荷法、 p射线吸 收稿日期： 2013-02-25 作者简介：黄怡民 （ 1986-),女，湖北武汉人，重庆三峡学院教师，硕士 . 基金项目：重庆高校市级重点实验室 2012年度开放基金项目 “ 三峡 库区水环境演变与污染防治 ”( WEPKI.2012QN-04) -105-106- 监测时间 地点 1999.7 2000.9 济南 w 1999.7 2000.9 宁波 31 2009.1 2009.2 南京 m 2010.11 2011.9 天津 2010. 11 乌鲁木齐 2002.1 2002.2 贵阳 2009 2010 武汉 IS 2

7、006.1 2006.12 青岛 im PMa/g m 115.0 127.0 109.6 92.0 92.0 41. 3 60. 4 31.5 77.5 地点 北京车公庄 :3 北京清华园 :3 上海 6) 珠海 广州 M 香港 tl2 深圳1 杭州 _ 黄怡民付川：我国 PM2.5污染特征的研宄进展 _ 收法以及微量震荡天平法）上也有巨大的差异，导 城市应建立一套标准化的 PM2.5的监测系统，并实 致各城市 PM2.5质量浓度可比性降低 .因此我国各 施长期、大规模的 PM2.5监测 . PM2,5/ng m3 _ 监测时间 171.0 2009.11.23 2009.12.7 148.

8、0 2010. 1 2010. 12 93.0 2007. 1 2007. 12 166.0 2006. 8 2006. 12 164.0 2011. 11. 1 2012. 1.31 138.0 2009. 3 2010. 1 91.3 2009. 10. 30 2009. 11. 12 86.6 2007. 5 2008. 51.2 ? 25的时间变化特征 PM2.5具有日变化特征，呈现明显的双峰型，北 京南京 m和天津 19等地都有相似的日变化特征 ; PM2.5还具有季节性日变化模式 :整体上是冬季夜间 质量浓度高于白天， E季白天质量浓度高于夜 晚 .PM2.5质量浓度的日变化主要与

9、污染源排放、气 象条件以及人类活动等等因素有关 . 同时， PM2 5还具有季节变化特征 .He等 131于 1999.7 2000.9对北京清华园和车公庄的 PM2.5进 行了为期一年的研究，发现 PM2.5浓度具有明显的 季节变化特征，即冬季浓度值最高，夏季最低 .并 且对郑州 2()、长春 21、哈尔滨 22、天津 23等地所做 的研宄也得到了相同的结果 .而王丽京等 1241在 2001 年选取北京的 3个站点（中国气象局大气探测基地 观测场、北京大学、北京市环境监测站 ）研究结果 表明，夏季 PM2.5的质 M浓度最高，秋季最低，春 冬两季相差不大 .造成差异的原因可能与监测时段 的

10、选择有关，采样时段选择不同导致结果成倍的差 别 .PM25浓度季节变化与气象条件季节性变化、监 测时段的选取、污染源的排放以及大气光化学反应 等因素有关 .另外，还与气流的输送有关，牛或文 等 25的研究发现深圳PM2.5浓度值季节性差异大， 当夏季主导风向来自西南或东南海面时，大气环境 质量较好，冬季主导风向来自北方内陆时，大气环 境质量较差 . 1.3卩卩 25的空间 变化特征 Chan等 1261研究了香港大气颗粒物的垂直分布 情况，发现 PM2.5的质 M浓度沿高度呈指数规律下 降 .王庚辰等 27在北京所做的研究也得出了 PM2.5 质 M浓度随高度增加而递减的规律 .樊文雁等 28

11、还 研究了北京不同天气背景下 PM2 . 5 在 垂 直 方 向 上 浓度的变化，结果表明，雾天近地层细粒子质 M浓度 明显高于较高层，而霾天细粒子在垂直方向上浓度 混合均匀 .潘纯珍等 29的研究发现：街区主干道 PM2.5浓度大于郊区主干道； PM2.5的浓度在重庆城 区道路水平方向上变化不明显； PM25的浓度在垂直 方向上到 30楼才有明显的下降 .孙玫玲 |91在天津 气象塔 （ 255 m)上的观测发现，混合层厚度和稳 定度会影响 PM2.5在垂直方向上的浓度分布 .可见， PM2.5质量浓度在垂直方向的差异主要与天气背景， 边界层的厚度与稳定度，以及边界层的气象条件密 切相关，如

12、垂直方向上的湍流变化，风速与 PM2.5 逐时质 M浓度在垂直方向的分布就会呈现不同相关 性，冷空气过境时，颗粒物的浓度也会增加 .另外， PM2.5在垂直方向的浓度还受到区域输送的影响 28i. 2 PM25的化学组成 2.1水溶性组分 水溶性组分是大气颗粒物的重要组成部分之 一，水溶性离子直接影响大气降水的酸度 .另外， 因其具有吸湿性而影响云凝结核 （ CCN)的浓度， 从而引起间接的辐射强迫作用 3(11$177.水溶性组分 可分为两种： （ 1)水溶性无机组分， 一 般包括 S042 NO/、 NH/、 Na+、 Cl Mg2+、 Ca2+等； （ 2)水溶 性有机组分，如甲酸、乙酸

13、、乙二酸等 .可溶性组 分一般占 PM2.5质 M的 20% 60%.其中，二次离子 (SO/、 NCV和 NH/)是 PM2.5中最主要的水溶性 离子，它们的浓度占到 PM2.5质量的 1/3左右，主要 来自于气态前体物 S02、 NO jn NH3的二次转化， 其转化率除受到温度、湿度和大气光化学反应等因 素的影响，还受到区域输送的影响 . 重庆三峡学院学报 -107- Wang等 |3丨丨对北京 2001 2003年 PM2.5的研究 发现，二次离子浓度表现出夏、冬季节高于春、秋 季节 .对 PM2.5的治理也要协同控制其前体物的排 放 .水溶性有机物受分析测定方法的限制，目前能 从分子

14、水平上鉴别出来的化合物主要是二元羧 酸、醛酸和酮酸等低分子量有机酸，虽然它们只 占水溶性有机物质量的较小部分，但这些组分一 般是大气化学反应 的最终生成物，或者是新陈代 谢的产物，对于气候变化、辐射平衡以及能见度 等有着重要影响 . 2.2碳组分 PM25的含碳组分包括 OC、 元素碳 （ EC)和碳 酸盐碳（ CC).细颗粒物中 CC的含 M所占比例很 小，在进行化学物种分析时一般将其忽略 .OC和 EC浓度之和常占到 PM2.5浓度的 10%70%3W4. EC 多数来源于含碳物质的不完全燃烧，而 OC包括一 次有机碳 （ POC)和二次有机碳 （ SOC) 次有 机碳主要有两种来源：一是

15、以各种生物质的燃烧为 主，通常是以细颗粒物的形式排放，二是土壤以及 生物的直接排放，以粗颗粒物的形式存在 .二次有 机碳的来源是由空气中的气态有机物经光化学反应 而来，以细颗粒物的形式存在 ll5.机动车排放、工 业排放、生物质燃烧和冬季供暖等燃烧过程是城市 大气颗粒物中 EC和 OC的主要来源 1351.很多研宄 将 OC/EC的比值 2作为 SOC存在的依据之一 .北 京地区四季 OC/EC的比值大小顺序为：冬 （ 2.84) 秋 （ 2.81) 春 （ 2.73) 夏 （ 2.14)丨 51:珠三角洲 城市群冬季 OC/EC的比值分别为：香港（ 2.3), 广州 （ 2.7)，深圳 （

16、2.2),珠海 （ 2.5)【 331:上海 OC/EC的比值更高，达到 5.31可见，我国大部分 城市存在一定程度的二次有机物污染 . 2. 3无机元素 大气颗粒中无机元素所占的比重相对较小，但 其更容易在细粒子中富集，并且包含着许多对人体 健康危害很大的重金属元素，并可进入人体肺部， 对人体的危害性大 .无机元素的主要来源有交通排 放、燃料燃烧、冶金工业、建筑扬尘以及废弃物焚 烧等表 2给出了各类污染源的特征元素 .目前常用富集因子来描述颗粒物中元素富集 程度，其值还能判别自然与人为污染源的贡献水 平 .其表达式为： gp _ (Cx !CK),m x_ (Cx/CK)m. Cx代表待检验

17、元素， CR代表参考元素 ， EFX 代表待检验元素的富集因子值 .通常认为 EF10时元素源自人为污染； 1/PM2.5 及重金属污染水平研究 J.环境科学与技术， 2011, 34 (4) ： 74-76. M戴伟，高佳琪，曹 g， 等 .深圳市郊区大气中 PM2.5 的特征分析 J.环境科学， 2012, 33 (6) : 1952-1957. 15 马露，尹凡，宋瑶，等 .武汉市秋冬季室内外空 气颗粒物以及有机碳、元素碳的污染特征 J.城市环境 与城市生态， 2011, 24 (6) : 25-32. 16 包贞，冯银厂，焦荔，等 .杭州市大气和 PM,。 污染特征及来源解析 J.中国

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27、qing 404100) Abstract: PM2.5 has become the research focus of global atmospheric environment. In recent years, domestic scholars have done many researches in regional pollution characteristics, spatial and temporal distribution characteristics, and chemical composition of PM2.5. This paper reviewed the current pollution status and pollution characteristics of PM2.5 in China from two aspects: concentrations and chemical composition of PM2.5, and their impacts on visibility were discussed. -110- Keywords: PM2.5； chemical composition; pollution characteristics; visibility