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懸浮粒子

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空气中的微粒通常是生物污染物、微粒污染物、气体污染物或灰尘。这张图显示了各种类型的空气传播颗粒的尺寸分布,单位是微米(µm)
這個動畫顯示從2006年8月17日至2007年4月10日,主要對流層懸浮微粒光學厚度的射出與運送。[1][2] (click for more detail)
* 綠色:黑色和有機碳
* 紅/橙:灰塵
* 白:硫酸鹽
* 藍:海鹽
懸浮微粒的分佈影片圖,根據美國航天局的特拉衛星中等分辨率成像光譜儀的數據。
* 綠色區域顯示了較大的顆粒為主的懸浮微粒。
* 紅色區域由小顆粒懸浮微粒為主。
* 黃色區域顯示大,小混合的懸浮微粒。
* 灰色顯示了傳感器並沒有收集數據。

懸浮顆粒(particulate matter,PM)又稱颗粒物粒状物大气颗粒物(atmospheric particulate matter)、简称颗粒(particulates)或微粒,泛指悬浮在空气中的固体颗粒或液滴,顆粒微小甚至肉眼難以辨識但仍有尺度的差異。在环境科学中,人類活動造成的過量顆粒散布與懸浮為空气污染的主要指標之一,但可能造成生物體不適或影響生態及能量圈循環範圍涵蓋尺度廣泛,從水霧、塵埃、花粉、皮屑、過敏源、;人為排放廢氣、灑布農藥、肥料、以及廢棄物如畜牧的糞便遇風揚塵等,一直到前驅物在大氣環境中經過一連串極其複雜的化學變化與光化反應後形成硫酸鹽、硝酸鹽及銨鹽[3]

其中,颗粒物空气动力学直径(以下简称粒径)小于或等于 10微米(µm)的颗粒物称为颗粒物(PM10);粒径小于或等于 2.5微米的颗粒物称为细颗粒物(PM2.5),例如室內的二手菸霧。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[4]。 PM2.5細小顆粒 ,比病毒大,比細菌小,容易帶有毒物質進入人體。

来源及成分[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2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。在開發中国家,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,塵蟎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。對於人體有害。

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[5]。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)[6],在欧洲这一数字则高達20萬。

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傷害,导致氣喘肺癌心血管疾病出生缺陷过早死亡。母亲怀孕期间的高PM2.5暴露也被证明和孩子的血压升高相关[7]

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,较突出的有等,而不同地区也有着各自的特点[8])、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(粒径小于等于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[9]。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。[10]

绿色和平与北京大学公共卫生学院联合发布的报告《危险的呼吸2:大气PM2.5对中国城市公众健康效应研究》指出,全国31座省会城市和直辖市因大气PM2.5污染造成超额死亡率接近千分之一,即每十万人中死亡人数约90人。其中最严重石家庄、济南、长沙、成都、南京、武汉等城市,每十万人中死亡人数超过100人。结论显示,2013年全国31座省会城市和直辖市因大气PM2.5污染导致的超额死亡达25.7万人,即每10万人中死亡人数高达约90人,死亡率达0.9‰。根据中国官方公布的数据,2012年全国平均因吸烟导致的死亡率超0.7‰。而交通事故所致的死亡率为0.09‰。该报告同时还提出,目前全国有21座城市制定了明确的2017年PM2.5改善目标,如果能够达到目标,这些城市因此的超额死亡人数可下降约2.6万人。而在国家环境空气质量二级标准(年均35μg/m3)浓度水平下,除拉萨、海口及福州三座已经达标的城市外,其他28座省会城市及直辖市,相应的超额死亡人数可下降约11.2万人(约45%)[11]

最小的颗粒物(粒径小于等于100纳米,合0.1微米)带来的危害更为严重[12]。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(包括失智症)。值得注意的是,柴油发动机产生的微粒粒径通常在 100 纳米(合0.1微米)左右。

各国标准[编辑]

美國航空暨太空總署製作的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》[13],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減少(95%以上可信度)。

 欧洲联盟[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

 美國[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

美国空氣品質指數[编辑]

空氣品質指數(AQI) 健康令人擔憂的程度 顏色
0 to 50 綠色
51 to 100 中等 黃色
101 to 150 不適於敏感人群 橘色
151 to 200 不健康 紅色
201 to 300 非常不健康 紫色
301 to 500 危險 棗紅色

中国大陆[编辑]

雾霾笼罩下的北京中心商业區

由于开展相关监测和研究起步较晚,中华人民共和国从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

中华人民共和国环境空气质量指数[编辑]

HJ 633-2012《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》[14]做出如下规定:

空气质量指数 空气质量指数级别(状况)及表示颜色 对健康影响情况 建议采取的措施
0 ~ 50 一级(优) 空气质量令人满意,基本无空气污染 各类人群可正常活动
51 ~ 100 二级(良) 空气质量可接受,但某些污染物可能对极少数异常敏感人群健康有较弱影响 极少数异常敏感人群应减少户外活动
101 ~ 150 三级(轻度污染) 易感人群症状有轻度加剧,健康人群出现刺激症状 儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者应减少长时间、高强度的户外锻炼
151 ~ 200 四级(中度污染) 进一步加剧易感人群症状,可能对健康人群心脏、呼吸系统有影响 儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者避免长时间、高强度的户外锻炼,一般人群适量减少户外运动
201 ~ 300 五级(重度污染) 心脏病和肺病患者症状显著加剧,运动耐受力降低,健康人群普遍出现症状 儿童、老年人及心脏病、肺病患者应停留在室内,停止户外运动,一般人群减少户外运动
> 300 六级(严重污染) 健康人群运动耐受力降低,有明显强烈症状,提前出现某些疾病 儿童、老年人和病人应停留在室内,避免体力消耗,一般人群避免户外活动

 英国[编辑]

空氣污染 對有危險個人的健康信息 對於一般人群的健康信息
1–3 享受你平時的戶外活動。 享受你平時的戶外活動。
中度 4–6 成人和兒童肺部有問題,和成人有心臟問題,而且有症狀,應考慮減少劇烈的體力活動,尤其是在戶外。 享受你平時的戶外活動。
7–9 成人和兒童肺部有問題,和成人心臟有問題,應減少劇烈的體力勞動尤其是在戶外,特別是如果他們有症狀。有哮喘的人可能會發現他們需要更頻繁地需要藥物吸入。年紀大的人也應減少體力消耗。 任何人感到不適,如眼痛,咳嗽或喉嚨痛應該考慮減少活動,尤其是在戶外。
非常高 10 成人和兒童肺的問題,有心臟問題的成人,老年人,應避免劇烈的體力活動。有哮喘的人可能會發現他們需要更頻繁地需要藥物吸入。 減少體力消耗,特別是在戶外,尤其是如果你遇到的症狀,如咳嗽或喉嚨痛。


指數 臭氧,運行8小時平均值 (微克/米3) 二氧化氮,每小時平均 (微克/米3) 二氧化硫15分鐘平均值 (微克/米3) PM2.5顆粒,24小時平均值 (微克/米3) PM10顆粒,24小時平均值 (微克/米3)
1 0-33 0-67 0-88 0-11 0-16
2 34-66 68-134 89-177 12-23 17-33
3 67-100 135-200 178-266 24-35 34-50
4 101-120 201-267 267-354 36-41 51-58
5 121-140 268-334 355-443 42-47 59-66
6 141-160 335-400 444-532 48-53 67-75
7 161-187 401-467 533-710 54-58 76-83
8 188-213 468-534 711-887 59-64 84-91
9 214-240 535-600 888-1064 65-70 92-100
10 ≥ 241 ≥ 601 ≥ 1065 ≥ 71 ≥ 101

臺灣[编辑]

官方

中華民國行政院環境保護署於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。[15]2014年6月,教育部頒布「空污停課標準」[16][17]。2014年12月,中華民國勞動部發布函釋,害應視同天然災害、可比照颱風假模式,根據《天然災害發生事業單位勞工出勤管理及工資給付要點》,地方首長可依權限宣布停班。[18]

PM10 PM2.5[15]
年平均浓度限值 50 µg/m³ 15 µg/m3
24小时平均浓度限值 100 µg/m³ 35 µg/m3
社區環境研究

中央研究院環境變遷研究中心,分別針對寺廟(焚香與燒紙錢)、餐廳(油煙)、建築工地(揚塵)等3大社區污染源進行研究,2014年刊登在國際科学期刊大氣環境英语Atmospheric Environment》上發表所獲結果。[19]

参考文献[编辑]

  1. ^ 存档副本. [2014-11-27]. (原始内容存档于2021-03-18). 
  2. ^ 存档副本. [2014-11-27]. (原始内容存档于2021-03-19). 
  3. ^ 空氣品質改善維護資訊網页面存档备份,存于互联网档案馆),2016年11月06日。
  4. ^ 中日韩将共办PM2.5会议 互联网档案馆存檔,存档日期2013-12-11.,亚太日报,2013年12月11日。
  5. ^ 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. 
  6. ^ Mokdad, Ali H.; et al. Actual Causes of Death in the United States, 2000. J. Amer. Med. Assoc. 2004, 291 (10): 1238–45. PMID 15010446. doi:10.1001/jama.291.10.1238. 
  7. ^ Zhang, Mingyu; Mueller, Noel T.; Wang, Hongjian; Hong, Xiumei; Appel, Lawrence J.; Wang, Xiaobin. Maternal Exposure to Ambient Particulate Matter ≤2.5 µm During Pregnancy and the Risk for High Blood Pressure in Childhood. Hypertension. 2018-07, 72 (1): 194–201 [2019-07-20]. ISSN 0194-911X. PMC 6002908可免费查阅. PMID 29760154. doi:10.1161/hypertensionaha.117.10944. (原始内容存档于2021-03-18) (英语). 
  8. ^ 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
  9. ^ 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. PMID 11879110. doi:10.1001/jama.287.9.1132. (原始内容存档于2010-01-13). 
  10. ^ Chen, Zhu. China tackles the health effects of air pollution. Lancet 382.9909 Dec 2013
  11. ^ 中国城市因大气PM2.5而致超额死亡率近千分之一. 绿色和平. 2015-02-04 [2015-12-28]. (原始内容存档于2016-01-07). 
  12. ^ Bloomberg.com: News Pollution Particles Lead to Higher Heart Attack Risk. [2011-12-09]. (原始内容存档于2011-06-29). 
  13. ^ 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》 (PDF). [2011-12-09]. (原始内容存档 (PDF)于2017-03-09). 
  14. ^ 环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行). 中华人民共和国环境保护部. 2012-03-02 [2013-02-07]. (原始内容存档于2013-04-24) (中文(中国大陆)). 
  15. ^ 15.0 15.1 空氣品質標準页面存档备份,存于互联网档案馆) - 行政院環境保護署(繁體中文)
  16. ^ 霾害影響教部修訂空污假標準页面存档备份,存于互联网档案馆) - 中央通訊社,許秩維,臺北,2014-06-16(繁體中文)
  17. ^ 教部公告停課標準/中國霾害波及台灣學生迫放空污假页面存档备份,存于互联网档案馆) - 自由時報,林曉雲、黃以敬,臺北,2014-06-16(繁體中文)
  18. ^ PM2.5濃度高 高屏人今明少外出页面存档备份,存于互联网档案馆) - 自由時報,湯佳玲、黃邦平、陳文嬋、游旻諭、黃佳琳、羅欣貞,2014-12-15(繁體中文)
  19. ^ 社區PM2.5污染源,寺廟最嚴重页面存档备份,存于互联网档案馆) - 自由時報,湯佳玲,臺北,2014-08-04(繁體中文)

外部链接[编辑]

參見[编辑]