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懸浮微粒

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各種顆粒大小,微米(µm)。【縱軸】 biological contaminants 生物污染物 types of dust 灰塵的類型 particulate contaminants 顆粒污染物 gas molecules 氣體分子。【橫軸】pollen 花粉 mold spores 黴菌孢子 house dust mite allergens 屋塵蟎過敏原 bacteria 細菌 cat allergens 貓過敏原 virus 病毒 heavy dust 沉重的灰塵 setting dust 沉澱灰塵 suspended atmospheric dust 懸浮大氣塵 cement dust 水泥粉塵 fly ash 煤灰 oil smoke 油煙 smog 煙霧 tobacco smoke 香菸煙霧 soot 煤煙 gaseous contaminants 氣態污染物。
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
懸浮微粒的分布影片圖,根據美國航天局的特拉衛星中等解析度成像光譜儀的數據。
* 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。

懸浮顆粒或稱懸浮微粒(particulate matter (PM))、大氣懸浮微粒(atmospheric particulate matter)、顆粒(particulates),泛指懸浮在空氣中的固體顆粒或液滴,顆粒微小甚至肉眼難以辨識但仍有尺度的差異。在環境科學中,人類活動造成的過量顆粒散布與懸浮為空氣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,空氣動力學直徑(以下簡稱直徑)小於或等於10微米 (µm)的懸浮微粒稱為懸浮微粒PM10);直徑小於或等於2.5微米的懸浮微粒稱為細懸浮微粒PM2.5),例如室內的二手菸霧。懸浮微粒能夠在大氣中停留很長時間,並可隨呼吸進入體內,積聚在氣管中,影響身體健康。[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。

來源及成分[編輯]

燃燒柴油的卡車,排放物中的雜質導致懸浮微粒較多

懸浮微粒的成分很複雜,主要取決於其來源。主要的來源是從地表揚起的塵土,含有氧化物礦物和其他成分。海鹽是懸浮微粒的第2大來源,其組成與海水的成分類似。一部分懸浮微粒是自然過程產生的,源自火山爆發沙塵暴森林火災、浪花等。

PM2.5還可以由氧化物轉化而成。而這些氣體污染物往往是人類對化石燃料石油等)和垃圾的燃燒造成的。在開發中國家,煤炭燃燒是家庭取暖和能源供應的主要方式。沒有先進廢氣處理裝置的柴油汽車也是懸浮微粒的來源。

在室內,塵蟎二手菸是懸浮微粒最主要的來源。懸浮微粒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懸浮微粒,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。

對健康的影響[編輯]

在20世紀70年代,人們開始注意到懸浮微粒污染與健康問題之間的聯繫[5]。在美國,每年由於懸浮微粒污染造成的死亡人數約為22000-52000人(2000年數據)[6],在歐洲這一數字則高達20萬。

現在,許多研究已證實懸浮微粒會對呼吸系統心血管系統造成傷害,導致氣喘肺癌心血管疾病出生缺陷過早死亡。母親懷孕期間的高PM2.5暴露也被證明和孩子的血壓升高相關[7]

懸浮微粒的大小決定了它們最終在呼吸道中的位置。較大的懸浮微粒往往會被纖毛黏液過濾,無法通過鼻子咽喉。然而,小於10微米的懸浮微粒即可吸入懸浮微粒(PM10),可以穿透這些屏障達到支氣管肺泡。而小於2.5微米的懸浮微粒,細懸浮微粒(PM2.5),比表面積大於PM10,更易吸附有毒害的物質。如重金屬(在城市中以重金屬元素最為嚴重,較突出的有ZnPbAsCd等,而不同地區也有著各自的特點[8])、有毒微生物等。由於體積更小,PM2.5具有更強的穿透力,可能抵達細支氣管壁,並干擾肺內的氣體交換。更小的微粒(直徑小於等於100奈米)會通過肺部傳遞影響其他器官。

其中,發表於《美國醫學會雜誌》的一項研究表明,PM2.5會導致動脈斑塊沉積,引發血管炎症和動脈粥樣硬化,最終導致心臟病或其他心血管問題[9]。這項始於1982年的研究證實,當空氣中PM2.5的濃度長期高於10 μg/m3,就會帶來死亡風險的上升。濃度每增加10 μg/m3,總的死亡風險會上升4%,心肺疾病帶來的死亡風險上升6%,肺癌帶來的死亡風險上升8%。此外,PM2.5極易吸附多環芳烴有機污染物重金屬,使致癌、致畸、致突變的機率明顯升高。 中國科學院陳竺院士等研究者,於《柳葉刀》雜誌上發表的文章中估計中國每年因室外空氣污染導致的早死人數在35萬-50萬人之間。[10]

綠色和平與北京大學公共衛生學院聯合發布的報告《危險的呼吸2:大氣PM2.5對中國城市公眾健康效應研究》指出,全國31座省會城市和直轄市因大氣PM2.5污染造成超額死亡率接近千分之一,即每十萬人中死亡人數約90人。其中最嚴重石家莊、濟南、長沙、成都、南京、武漢等城市,每十萬人中死亡人數超過100人。結論顯示,2013年全國31座省會城市和直轄市因大氣PM2.5污染導致的超額死亡達25.7萬人,即每10萬人中死亡人數高達約90人,死亡率達0.9‰。根據中國官方公布的數據,2012年全國平均因吸菸導致的死亡率超0.7‰。而交通事故所致的死亡率為0.09‰。該報告同時還提出,目前全國有21座城市制定了明確的2017年PM2.5改善目標,如果能夠達到目標,這些城市因此的超額死亡人數可下降約2.6萬人。而在國家環境空氣品質二級標準(年均35μg/m3)濃度水平下,除拉薩、海口及福州三座已經達標的城市外,其他28座省會城市及直轄市,相應的超額死亡人數可下降約11.2萬人(約45%)[11]

最小的懸浮微粒(直徑小於等於100奈米,合0.1微米)帶來的危害更為嚴重[12]。有證據表明這些懸浮微粒可以傳過細胞膜到達其他器官,包括大腦。有研究指出,這些微粒可能引發腦損傷(包括失智症)。值得注意的是,柴油發動機產生的微粒直徑通常在 100 奈米(合0.1微米)左右。

各國標準[編輯]

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。

由於懸浮微粒對健康影響巨大,各國政府均設立了相關標準。

世界衛生組織[編輯]

為了就減少空氣污染對健康的影響提供全球性指導,世界衛生組織於2005年發布了《空氣品質準則》[13],其中包括了對懸浮微粒濃度的限制:

PM10 PM2.5 選擇濃度依據
過渡時期目標-1(IT-1) 70 µg/m³ 35 µg/m³ 相對於AQG水平而言,在這些水平的長期暴露會增加大約15%的死亡風險。
過渡時期目標-2(IT-2) 50 µg/m³ 25 µg/m³ 除了其它健康利益外,與過渡時期目標-1相比,在這個水平的暴露會降低大約6% [2%~11%]的死亡風險。
過渡時期目標-3(IT-3) 30 µg/m³ 15 µg/m³ 除了其它健康利益外,與過渡時期目標-2相比,在這個水平的暴露會降低大約6% [2%~11%]的死亡風險。
空氣品質準則值(AQG) 20 µg/m³ 10 µg/m³ 對於PM2.5的長期暴露,這是一個最低水平,在這個水平,總死亡率、心肺疾病死亡率和肺癌的死亡率會減少(95%以上可信度)。

 歐盟[編輯]

歐盟對PM10的限制標準(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小時平均值 50 µg/m³ 50 µg/m³
每年允許超標天數 35 7

 美國[編輯]

美國作為較早研究PM2.5的國家,於1997年就首次發布包括PM2.5空氣污染物年平均值和24小時平均值之空氣質量標準,並在2006年接續發布更嚴格PM2.5之24小時平均值標準;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。美國通過《國家環境空氣品質標準》(National Ambient Air Quality Standards)對懸浮微粒進行限制,最新標準如下:

PM10 PM2.5
年平均值 12 µg/m³
24小時平均值 150 µg/m³ 35 µg/m³

美國空氣品質指數[編輯]

空氣質量指數(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

 中國[編輯]

霧霾籠罩下的北京中心商業區

由於開展相關監測和研究起步較晚,中華人民共和國從2012年起在各主要城市開展PM2.5監測的試驗工作,並定於2016年1月1日起在全區範圍內實施與世界衛生組織「過渡時期目標-1」等同的GB 3095-2012《環境空氣品質標準》。

PM10(一級/二級) PM2.5(一級/二級)
年平均濃度限值 40 / 70 µg/m³ 15 / 35 µg/m³
24小時平均濃度限值 50 / 150 µg/m³ 35 / 75 µg/m³

中華人民共和國環境空氣品質指數[編輯]

HJ 633-2012《環境空氣品質指數(AQI)技術規定(試行)》[14]做出如下規定:

空氣品質指數 空氣品質指數級別(狀況)及表示顏色 對健康影響情況 建議採取的措施
0 ~ 50 一級(優) 空氣品質令人滿意,基本無空氣污染 各類人群可正常活動
51 ~ 100 二級(良) 空氣品質可接受,但某些污染物可能對極少數異常敏感人群健康有較弱影響 極少數異常敏感人群應減少戶外活動
101 ~ 150 三級(輕度污染) 易感人群症狀有輕度加劇,健康人群出現刺激症狀 兒童、老年人及心臟病、呼吸系統疾病患者應減少長時間、高強度的戶外鍛鍊
151 ~ 200 四級(中度污染) 進一步加劇易感人群症狀,可能對健康人群心臟、呼吸系統有影響 兒童、老年人及心臟病、呼吸系統疾病患者避免長時間、高強度的戶外鍛鍊,一般人群適量減少戶外運動
201 ~ 300 五級(重度污染) 心臟病和肺病患者症狀顯著加劇,運動耐受力降低,健康人群普遍出現症狀 兒童、老年人及心臟病、肺病患者應停留在室內,停止戶外運動,一般人群減少戶外運動
> 300 六級(嚴重污染) 健康人群運動耐受力降低,有明顯強烈症狀,提前出現某些疾病 兒童、老年人和病人應停留在室內,避免體力消耗,一般人群避免戶外活動

 英國[編輯]

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 臺灣[編輯]

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]
年平均濃度限值 65 µg/m³ 15 µg/m3
24小時平均濃度限值 125 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年刊登在國際科學期刊大氣環境英語Atmospheric Environment》上發表所獲結果。[19]

參考文獻[編輯]

  1. ^ http://gmao.gsfc.nasa.gov/research/aerosol/modeling/nr1_movie/
  2. ^ http://gmao.gsfc.nasa.gov/research/aerosol/
  3. ^ 空氣品質改善維護資訊網,2016年11月06日。
  4. ^ 中日韓將共辦PM2.5會議 網際網路檔案館存檔,存檔日期2013-12-11.,亞太日報,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. ISSN 0194-911X. PMC 6002908. PMID 29760154. doi:10.1161/hypertensionaha.117.10944 (英語). 
  8. ^ 高申, 潘小川, 麗娜•馬達尼亞孜, 謝娟, 何雅暉. 中國三城市春季大氣可吸入懸浮微粒和細懸浮微粒來源調查 - 《中華預防醫學雜誌》 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. 
  10. ^ Chen, Zhu. China tackles the health effects of air pollution. Lancet 382.9909 Dec 2013
  11. ^ 中國城市因大氣PM2.5而致超額死亡率近千分之一. 綠色和平. 2015-02-04 [2015-12-28]. 
  12. ^ Bloomberg.com: News Pollution Particles Lead to Higher Heart Attack Risk
  13. ^ 世界衛生組織《關於懸浮微粒、臭氧、二氧化氮和二氧化硫的空氣品質準則》
  14. ^ 環境空氣質量指數(AQI)技術規定(試行). 中華人民共和國環境保護部. 2012-03-02 [2013-02-07]. (原始內容存檔於2013-04-24) (中文(中國大陸)‎). 
  15. ^ 15.0 15.1 空氣品質標準 頁面存檔備份,存於網際網路檔案館 - 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 - 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 - 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 - 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 - 自由時報,湯佳玲,臺北,2014-08-04(繁體中文)

外部連結[編輯]

參見[編輯]