大气中PM10污染研究进展Word文件下载.docx

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资料显示[3]，PM10不仅能通过消光作用造成大气能见度下降，而且还是聚集大量有毒有害物质的复杂污染物，对人体的健康造成危害，这已引起了公众和媒体的极大关注。

近几年，对PM10污染的研究已然成为了一个热点，希望通过细致的研究可以达到控制其危害和改善环境的目的。

本文将会详细阐述大气中PM10在国内各地区的污染现状，指出其来源、危害以及治理对策和研究进展，希望能为今后大气颗粒物的污染防治提供参考

2污染现状和时空分布

目前，PM10是影响我国城市空气质量的重要污染物。

在我国正式颁布的PM10的标准（GB3095-2012）[4]中指出，我国的PM10一级标准日均值为50μg•m-3，年平均值为40μg•m-3，而二级标准日均值为150μg•m-3，年均值为70μg•m-3。

据统计[5],2013年PM10年均浓度范围为47～305μg•m-3，平均浓度为118μg•m-3，达标城市比例为14.9%。

由此可见，我国的PM10污染现状虽然不是十分严重，但也不可忽视。

近几年，全国各大城市都在实施一系列的尘污染控制措施。

通过开展PM10污染综合防治工作，各城市年均浓度比前几年有所下降，但由于历史欠账太多，发展压力太大，我国城市PM10污染控制的任务还很艰辛。

我国大多数地区空气中的PM10浓度有着夏季最低，冬季最高，春秋两季较高的特点。

这主要是因为冬季天气形势比较稳定，逆温状况比较严重，大气扩散条件差，而夏季的大气扩散条件较冬季好，易于PM10的扩散。

图12006至2010年烟台PM10浓度变化

图1[6]是烟台06年至10年的PM10浓度年均变化，季均变化和月均变化图。

从图中随时间尺度变化的情况可以看出，近5年来烟台市PM10保持在较好的水平。

烟台市区PM10污染呈明显的季节变化，春冬污染较重，冬季次之，夏季空气质量最好。

PM10浓度最高的月份为4月，其次为3月、5月。

此外，秋、冬季的几个月份污染维持在较高水平上。

但总体看来，烟台市区PM10浓度不高，空气质量较好。

我国多数城市的PM10的浓度整体呈工业区>

住宅区>

景区（公园）的三级阶梯分布[7]。

若是烧煤供热的工业区，极易产生含大量颗粒物的废气。

即使工业区不适用煤来供热，排放的尾气中颗粒物含量低，但由于运货车辆的进出也较为频繁，车流且多为重型货车，路面破坏严重，甚至露出土层，车辆经过时扬尘较多，也会使PM10浓度增加。

住宅区人口密集，车流量大，汽车尾气排放导致了大量的PM10的产生。

而景区则与上述3种功能区相反，它树木繁多，地面多为草地或水泥地，环境整洁干净，因而其PM10浓度较低。

3污染成因

国外学者从20世纪60年代就从不同方面对PM10展开了研究，我国学者从90年代起开始关注PM10，一些城市还开展了PM10源解析等方面的研究工作[8]。

根据资料[9]显示，我国的重点城市自2000年起陆续开展PM10的日报和预报工作。

为此，许多城市的环境监测中心站开始对PM10的日常监测工作。

开展城市特别是超大城市细颗粒物对大气能见度影响机理研究及其来源解析工作,这对于制定控制和改善城市大气能见度有十分重要的意义。

只有弄清楚空气中PM10的形成原因，才能提出有效的控制污染、改善城市空气质量的治理对策。

3.1污染源排放

空气中的PM10的来源比较复杂，有的来自污染源的直接排放，还有的则是由环境空气中硫的氧化物、氮氧化物和挥发性有机化合物等互相作用而形成的细小颗粒[10]。

污染源的排放是导致PM10污染加重的根本原因，而一般PM10来源主要是以下的几个方面：

燃煤排放、机动车尾气排放、城市扬尘、其他因素排放[11]。

3.1.1燃煤排放

在中国，许多城市能源结构都是以燃煤为主，尤其是北方城市。

尽管许多北方城市都已经用燃气代替燃料，但局部地区，特别是城乡结合部，仍用煤炭作为主要燃料[12]。

根据环保部门公开发布的征求意见稿介绍[13]，截至2011年，我国的燃煤工业锅炉大约有46万台，占锅炉总量的85%左右，年煤耗量已经达到了7.3亿吨。

我国的工业锅炉主要分布在工业和人口集中的城镇及周边等人口密集的地区，而满足居民供暖和工业使用热水和蒸汽占了较大比例。

3.1.2汽车尾气排放

汽车排放的氮氧化物、烃类和二氧化硫一样也会形成次生颗粒物。

内燃机排放的黑烟更是一种关键的、对人体健康危害极大的细颗粒源。

PM10中的细粒子主要是由于机动车尾气排放造成的[14]。

3.1.3城市扬尘

城市扬尘的来源包括不利的气候条件导致的自然尘、粗放施工造成的建筑尘、随风飞扬的堆放物尘、对行人影响较大的交通道路尘、量大面广的裸露地面尘[15]。

此外,餐饮业排放的油烟气、生物质（包括秸秆、树木等）燃烧、节假日鞭炮燃放、沙尘暴等局部的、不固定的、偶然的因素及区域生态环境恶化都将会引起城市空气中PM10浓度升高。

3.2气象条件

影响PM10浓度的主要因素一个是污染物质的排放量，再一个就是气象条件。

气象条件是形成PM10污染的主要原因。

诸多研究表明，气象条件对污染物的扩散、稀释和累积有一定的作用，在污染源一定的条件下，污染物浓度的大小主要取决于气象条件[16,17]。

对于同样的排放，气象条件对空气质量影响最大。

我国大多数地区的PM10浓度季节性变化呈现：

冬季＞春季＞秋季＞夏季。

资料表明[18]，在主要污染源情况变化不大的前提下，冬季PM10浓度最高，这与北方地区冬季燃煤取暖有很大关系，另外也与冬季降水较少，城市大气容易形成逆温层，静风、逆温天气出现率高，大气层较为稳定，不利于污染物的扩散有关。

春季PM10浓度次高，这类现象大多出现中国的北方地区，在这可能与春季北方地区频发的沙尘天气有关,由于春季北方地区大风天气较多，大风将地面的尘土、城市建筑粉尘、道路扬尘等吹入大气中，导致了PM10浓度较高。

夏季PM10浓度处于低谷，尤其是长江中下游地区以及东南沿海地区的颗粒物浓度较低，主要是因为夏季气温高，污染物扩散较快，对流性天气及降水相对较多，对流天气和降水对颗粒物有一定的清除作用。

4影响和危害

大气颗粒物对人类健康和环境等都有重要影响。

PM10不仅与具名的疾病发病率、癌症及死亡率有很强的相关性，而且也与全球气候变化、大气光化学烟雾、酸沉降和臭氧层破坏等重大环境问题密切相关[19]。

4.1对人类健康的危害

PM10污染对人群健康的危害不容忽视，不论是发达国家还是发展中国家，空气颗粒物对公众健康影响的证据都是一致的。

即目前尘世人群所暴露的颗粒物浓度水平，会对健康产生重要影响[20]。

在已知的各种大气污染物中，颗粒物是对人体健康危害最大的污染物之一。

PM10能够进入上呼吸道，且易被人体吸入,对呼吸系统造成很大伤害,引起急性和慢性支气管炎、哮喘、肺炎、甚至肺癌等呼吸道疾病,对老人、儿童和已患心脏病者等易感人群伤害更大[21]。

有关资料显示[22]，儿童眼睛发干、流清涕、鼻腔阻塞、出血、咽喉疼痛、咳嗽的发生率均与PM10日均浓度呈正相关,NO2和SO2对各症状的发生率无影响。

成人鼻腔干燥症状、咽喉干痒和苦感的发生率与PM10日均浓度呈正相关。

研究揭示[23]，越细小的颗粒物对人体危害越大，粒径超过10微米的颗粒物可被鼻毛吸留，也可通过咳嗽排出人体，而粒径小于10微米的可吸入颗粒物可随人的呼吸沉积肺部，甚至可以进入肺泡、血液。

在肺部沉积率最高的是粒径为1微米左右的颗粒物。

这些颗粒物在肺泡上沉积下来，损伤肺泡和粘膜，引起肺组织的慢性纤维化，导致肺心病，加重哮喘病，引起慢性鼻咽炎、慢性支气管炎等一系列病变，严重的可危及生命，长期积累容易引发肺癌。

4.2对环境的影响

4.2.1对大气能见度的影响

大气能见度可以较好反应大气颗粒物污染水平。

20世纪70年代以来，全球工业化国家都感受到大气能见度降低对城市地面、空中交通以及人们生活带来的不便，大气能见度降低甚至未带到人类的生命。

从那时候开始，PM10对能见度的影响就成为人们极为关注的环境问题之一。

大气能见度的好坏是受大气对太阳光的散射和吸收效应决定的。

而PM10对城市大气能见度产生的巨大影响表现在PM10所含细颗粒物质的散光效应以及含碳黑粒对光的吸收作用等方面。

城市能见度的变化与PM10浓度变化呈相反的趋势。

唐孝炎等人在北京进行的研究显示[24]，PM10的质量浓度与大气能见度的线性相关系数为0.75，表明北京市近年来能见度的降低与细颗粒物密切相关。

4.2.2对气候的影响

颗粒物可以阻挡太阳光抵达地球表面，是的可见光的光学厚度增大，抵达地面的太阳能通量剧烈下降，导致地面温度降低，高空温度升高。

有文献报道[25]，当PM10浓度达到100μg•m-3时，达到地面的紫外线减少7.5%；

当PM10浓度达600μg•m-3时，达到地面的紫外线则减少42.7%；

当PM10浓度达到1000μg•m-3时，到达地面的紫外线已经减少60%。

除了阻挡紫外线，PM10还可以以云凝结合的显示改变云的光学特征和分布，对降水产生一定的影响，以此来间接影响气候。

云水在空中迁移流动的过程中也会吸收空中的颗粒物，其中的各种化学成分进入云水或降水体系后，会发生一系列的复杂变化，并且影响云水和降水的污染性质[26]。

由于PM10主要来源于燃料燃烧等人为活动，其中含有经过酸性污染物转化形成的硫酸盐和硝酸盐，这部分粒子极有可能会促进降水的酸化。

4.2.2对生态的影响

PM10可以直接或间接地破坏农作物。

当蔬菜作物长期暴露于PM10中时，他可能遭受到更多的损害。

细小颗粒会破坏叶细胞，导致产量和生产率下降，甚至造成部分蔬菜死亡。

农作物和植物叶子上的灰尘会一直光合作用和植物自身的生长。

同时，由于PM10可以散射阳光，减少阳光的照射强度，同样将会影响到农作物的产量。

5控制对策

5.1控制技术

PM10来源广泛，几乎各类工业企业都有PM10排出。

治理PM10最直接的办法就是采用颗粒物净化技术。

颗粒物净化技术种类繁多，针对不同特点的污染源，即时使用同一种除尘器，在设计、运行、管理上也会有很大的差别。

一般情况下，除尘技术的净化效果是比较稳定的。

如袋式除尘器，在合理设计并且规范运行的情况下，PM10去除效率可以稳定地保持在95%到99.5%之间[27]。

袋式除尘技术属于过滤除尘。

袋式除尘器广泛用于各种工业废气除尘中，它属于高效除尘器，对PM10的除尘效率一般在99%左右，对细粉有很强的捕集作用，对颗粒性质及气量适应性强，同时便于回收干料。

袋式除尘器不适于处理含油、含水及黏结性粉尘，同时也不适于处理高温含尘气体，一般情况下被处理气体温度应低于100℃。

在处理高温烟气时需预先对烟气进行冷却降温[28]。

此外，电除尘也是一种高效去除颗粒物的技术。

电除尘器处理烟气量大，可达105至106m3/h，且压力损失小。

对PM10的捕集效率可高于99%。

电除尘器还可以在高温或强腐蚀性的气体下操作。

5.2方案措施

5.2.1完善PM10监测体系

建立和强化PM10监测体系，科学开展相关监测研究，全面摸清区域PM10污染现状和变化规律。

大力推进区域PM10源解析研究，采用多种源解析方法和技术，全面掌握区域PM10来源及分布，为科学控制盒削减PM10污染奠定基础。

明确重点控制区，实施分区分类管理，有效控制本地污染来源总量。

通过全面的源解析研究，确定重点污染来源，划定空气污染重点控制区、一般控制区域和高污染燃料禁燃区并严格控制相应污染源；

优化城市布局，优化工业产业空间布局，加快产业结构调整，充分利用自然净化能力，有效控制和削减空气污染的累积叠加效应[29]。

5.2.2控制燃煤排放

改善能源结构的,提高天然气气化率[30]。

大力推广清洁能源，有效控制区域煤炭消费总量，大力推进城市集中供热，有效控制并削减空气污染基本来源。

调整产业结构。

通过产业结构调整，淘汰技术落后、能耗高、污染环境的企业；

加快以节能降耗、综合利用和污染治理为主要内容的技术改造，推行清洁生产，从源头控制污染[31]。

加大执法力度。

环保部门应强化工业企业环境执法，进一步消减大气污染负荷，严厉打击非法排污行为，监督火电企业建设和完善烟气脱硝、脱硫、除尘设施，削减污染物排放总量，确保各项污染物排放稳定达标。

5.2.3减少扬尘污染

加强建筑或拆迁工地的扬尘污染治理。

严格落实施工区域封闭或隔离、建筑垃圾渣土密闭清理、现场存土覆盖固化、细颗粒散料密闭运输和存储、运输车辆、挖掘设施除尘、施工作业洒水降尘、施工场地硬化绿化等防尘措施。

清扫冲洗道路和管理垃圾。

在主城区街道增加洒水次数,并实行喷雾湿式作业,使空气中扬尘下沉,从而提高空气质量。

此外，对城市空地加快绿化处理，减少黄土裸露。

城建、建管、拆迁等行政主管部门加强对扬尘污染的监督，并按规定,给以处罚。

加强秸秆焚烧环境监管，推进餐饮业油烟污染治理。

5.2.4治理机动车尾气污染

大力开展可持续交通体系建设，加快新车排放标准实施进程，完善机动车环境管理制度，加速不合格车辆的淘汰，推动油品配套升级和机动车尾气治理。

积极推广和引进生物质能源，提倡并给与政策鼓励使用电力车辆，液化气车辆或混合动力车辆，并通过制定奖惩制度，鼓励车主自觉选用清洁能源，以减少尾气的排放量。

同时，改善交通道路基础设施,合理规划城市区域功能，大力发展公共交通。

总结

我国对PM10的研究已经不少，但是，目前国内关于PM10研究多集中于大城市，而对PM10污染也十分严重的县城有所忽略。

建议可以对县城进行PM10的研究，对县城的PM10污染加以重视。

虽然全国许多地区空气PM10污染形势严峻，但污染是可控的。

只要科学认识，积极应对，大范围全方位联合控制，持续综合治理，严格监管，PM10污染就一定能够逐步改善。

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