懸浮粒子

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孟买,空气中的颗粒物使夕阳显现出橙色

颗粒物 (Atmospheric particulate matter, particulate matter (PM), particulates),在环境科学中,特指悬浮在空气中的固体颗粒或液滴,是空气污染的主要来源之一。其中,空气动力学直径(以下简称直径)小于或等于10微米的颗粒物称为可吸入颗粒物PM10);直径小于或等于2.5微米的颗粒物称为细颗粒物PM2.5)。颗粒物能够在大气中停留很长时间,并可随呼吸进入体内,积聚在气管中,影响身体健康。[1]

来源及成份[编辑]

燃燒柴油的卡車,排放物中的雜質導致颗粒物較多

颗粒物的成分很复杂,主要取决于其来源。主要的来源是从地表扬起的尘土,含有氧化物矿物和其他成分。海盐是颗粒物的第二大来源,其组成与海水的成分类似。一部分颗粒物是自然过程产生的,源自火山爆发沙尘暴森林火灾、浪花等。

PM2.5还可以由氧化物转化而成。而这些气体污染物往往是人类对化石燃料石油等)和垃圾的燃烧造成的。在发展中国家,煤炭燃烧是家庭取暖和能源供应的主要方式。沒有先進廢氣處理裝置的柴油汽車也是颗粒物的來源。

在室內,二手菸是颗粒物最主要的來源。颗粒物的來源是不完全燃燒、因此只要是靠燃燒的菸草產品,都會產生具有嚴重危害的颗粒物,使用品質較佳的香菸也只是吸菸者的自我安慰(甚至可能因為臭味較低,而造成更大的危害);同理也適用於金紙燃燒、焚及燃燒蚊香

对健康的影响[编辑]

在20世纪70年代,人们开始注意到颗粒物污染与健康问题之间的联系[2]。在美国,每年由于颗粒物污染造成的死亡人数约为22000-52000人(2000年数据)[3],在欧洲这一数字则高达20万。

现在,许多研究已证实颗粒物会对呼吸系统心血管系统造成伤害,导致哮喘肺癌心血管疾病出生缺陷过早死亡

颗粒物的大小决定了它们最终在呼吸道中的位置。较大的颗粒物往往会被纤毛黏液过滤,无法通过鼻子咽喉。然而,小于10微米的颗粒物即可吸入颗粒物(PM10),可以穿透这些屏障达到支气管肺泡。而小于2.5微米的颗粒物,细颗粒物(PM2.5),比表面积大于PM10,更易吸附有毒害的物质。如重金属(在城市中以重金属元素最为严重,较突出的有Zn、Pb、As、Cd等,而不同地区也有着各自的特点[4])、有毒微生物等。由于体积更小,PM2.5具有更强的穿透力,可能抵达细支气管壁,并干扰肺内的气体交换。更小的微粒(直径小于等于100纳米)会通过肺部传递影响其他器官。

其中,发表于《美国医学会杂志》的一项研究表明,PM2.5会导致动脉斑块沉积,引发血管炎症和动脉粥样硬化,最终导致心脏病或其他心血管问题[5]。这项始于1982年的研究证实,当空气中PM2.5的浓度长期高于10 μg/m3,就会带来死亡风险的上升。浓度每增加10 μg/m3,总的死亡风险会上升4%,心肺疾病带来的死亡风险上升6%,肺癌带来的死亡风险上升8%。此外,PM2.5极易吸附多环芳烃有机污染物重金属,使致癌、致畸、致突变的机率明显升高。 中国科学院陈竺院士等研究者,于《柳叶刀》杂志上发表的文章中估计中国每年因室外空气污染导致的早死人数在35万-50万人之间。[6]

最小的颗粒物(直径小于等于100纳米,合0.1微米)带来的危害更为严重[7]。有证据表明这些颗粒物可以传过细胞膜到达其他器官,包括大脑。有研究指出,这些微粒可能引发脑损伤(包括老年痴呆症)。值得注意的是,柴油发动机产生的微粒直径通常在 100 纳米(合0.1微米)左右。

各国标准[编辑]

美國國家航空和航天局製作的2001-2006年間全球大氣PM2.5濃度圖。

由于颗粒物对健康影响巨大,各国政府均设立了相关标准。

世界卫生组织[编辑]

为了就减少空气污染对健康的影响提供全球性指导,世界卫生组织于2005年发布了《空气质量准则》[8],其中包括了对颗粒物浓度的限制:

PM10 PM2.5 选择浓度依据
过渡时期目标-1(IT-1) 70 µg/m³ 35 µg/m³ 相对于AQG水平而言,在这些水平的长期暴露会增加大约15%的死亡风险。
过渡时期目标-2(IT-2) 50 µg/m³ 25 µg/m³ 除了其它健康利益外,与过渡时期目标-1相比,在这个水平的暴露会降低大约6% [2%~11%]的死亡风险。
过渡时期目标-3(IT-3) 30 µg/m³ 15 µg/m³ 除了其它健康利益外,与过渡时期目标-2相比,在这个水平的暴露会降低大约6% [2%~11%]的死亡风险。
空气质量准则值(AQG) 20 µg/m³ 10 µg/m³ 对于PM2.5的长期暴露,这是一个最低水平,在这个水平,总死亡率、心肺疾病死亡率和肺癌的死亡率会增加(95%以上可信度)。

欧盟[编辑]

欧盟对PM10的限制标准(法案1999/30/EC和96/62/EC)如下表:

第一期(2005.1.1起) 第二期(2010.1.1起)
年平均值 40 µg/m³ 20 µg/m³
24小时平均值 50 µg/m³ 50 µg/m³
每年允许超标天数 35 7

美国[编辑]

美国作为较早研究PM2.5的国家,于1997年就首次發佈包括PM2.5空氣污染物年平均值和24小時平均值之空氣質量标准,并在2006年接續发布更严格PM2.5之24小時平均值标准;2012年12月14日,美國環保署依據更新近之醫學研究結論,將保護國民健康之PM2.5首要年平均值標準再從每立方公尺15微克降低至12微克。美国通过《国家环境空气质量标准》(National Ambient Air Quality Standards)对颗粒物进行限制,最新标准如下:

PM10 PM2.5
年平均值 12 µg/m³
24小时平均值 150 µg/m³ 35 µg/m³

中国大陆[编辑]

雾霾笼罩下的北京CBD

由于开展相关监测和研究起步较晚,大陆从2012年起在各主要城市开展PM2.5监测的试驗工作,并定于2016年1月1日起在全區范围内实施与世界卫生组织“过渡时期目标-1”等同的GB 3095-2012《环境空气质量标准》。

PM10(一级/二级) PM2.5(一级/二级)
年平均浓度限值 40 / 70 µg/m³ 15 / 35 µg/m³
24小时平均浓度限值 50 / 150 µg/m³ 35 / 75 µg/m³

臺灣[编辑]

中華民國環保署於2012年5月14日公告修正空氣品質標準,增訂PM2.5空氣品質標準,並依據其國內健康影響研究結果,以健康影響為優先考量,將PM2.5 24小時值訂為35μg/m3、年平均值訂為15μg /m3。中華民國環保署初步訂於民國109(2020)年達成全國細懸浮微粒濃度年平均值15μg/m3的目標,同時將依國際管制趨勢發展,逐期檢討其PM2.5空氣品質標準,並朝達成WHO提出之空氣品質準則値(24小時值訂為25μg/m3、年平均值訂為10μg /m3)為空氣品質改善目標。

PM10 PM2.5
年平均浓度限值 65 µg/m³ 15 µg/m³
24小时平均浓度限值 125 µg/m³ 35 µg/m³

参考文献[编辑]

  1. ^ 中日韩将共办PM2.5会议,亚太日报,2013年12月11日
  2. ^ Lave, Lester B.; Eugene P. Seskin. An Analysis of the Association Between U.S. Mortality and Air Pollution. J. Amer. Statistical Association. 1973, 68: 342. 
  3. ^ Mokdad, Ali H.; et al. Actual Causes of Death in the United States, 2000. J. Amer. Med. Assoc. 2004, 291 (10): 1238–45. doi:10.1001/jama.291.10.1238. PMID 15010446. 
  4. ^ 高申, 潘小川, 丽娜•马达尼亚孜, 谢娟, 何雅晖. 中国三城市春季大气可吸入颗粒物和细颗粒物来源调查 - 《中华预防医学杂志》 2013年9期
  5. ^ Pope, C Arden; et al. Cancer, cardiopulmonary mortality, and long-term exposure to fine particulate air pollution. J. Amer. Med. Assoc. 2002, 287 (9): 1132–1141. doi:10.1001/jama.287.9.1132. PMID 11879110. 
  6. ^ Chen, Zhu. China tackles the health effects of air pollution. Lancet 382.9909 Dec 2013
  7. ^ Bloomberg.com: News Pollution Particles Lead to Higher Heart Attack Risk
  8. ^ 世界卫生组织《关于颗粒物、臭氧、二氧化氮和二氧化硫的空气质量准则》

參見[编辑]

外部链接[编辑]