灰霾元凶+PM+2.5源解析及其环境评价标准建立综述

２０１３年７

月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第７期

灰霾元凶ＰＭ２．５源解析及其环境评价标准建立综述

李红旭１，陈璐１，薛建良１，张婷婷２，张清２

（１．中国石油大学（华东）化学工程学院，山东青岛２６６５８０；２．青岛欧赛斯环境

与安全技术有限责任公司，山东青岛２６６５８０）

摘要：以环境影响评价工作中ＰＭ２．５相关工作内容为视角，总结了造成大气灰霾天气的元凶ＰＭ２．５的相关研

究进展，内容包括其污染源分类、城市大气ＰＭ２．国内外控制ＰＭ２．５分布特征及源解析、５的环境质量标准制定历程等。对我国环境影响评价中应对ＰＭ２．５污染的相关工作做了展望。关键词：细颗粒物ＰＭ２．５；环境影响评价；现状监测；评价标准中图分类号：Ｘ１３１．１　　　　　　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４‐９９４４（２０１３）０７‐０１９３‐０３

１　引言

近两年来，ＰＭ２．５由一个陌生的专业术语一跃成为

家喻户晓的热点词汇，随着公众对大气环境质量关注度的提高及自我保护意识的增强，ＰＭ２．５这一术语走入了公众视线。

２０１０年９月，美国国家航空航天局（ＮＡＳＡ）公布了一张全球空气质量地图，专门展示世界各地ＰＭ２．５的浓度。这张图显示的红色区域，即ＰＭ２．５浓度最高的区域，出现在北非、东亚和中国，其中华北、华东和华中

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ＰＭ２．５的浓度接近８０μｇ／ｍ，这一值甚至超过了撒哈拉沙漠，而世界卫生组织（ＷＨＯ）认为ＰＭ２．５的这一值小于１０才是安全的，两个数值之间的差异首次引起中国民众对ＰＭ２．５的关注。

２０１１年１０月，中国北方许多城市出现连续的雾霾天气，再次引起公众对大气环境质量下降及造成它的元凶———ＰＭ２．５的关注。京津冀、长三角、珠三角以及许多大中城市已开展ＰＭ２．５的常规监测，并将结果向市民实时发布，同时将原来公布ＡＰＩ（ＡｉｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＩｎｄｅｘ）指数替代为ＡＱＩ（ＡｉｒＱｕａｌｉｔｙＩｎｄｅｘ）指数，将ＰＭ２．５、一氧化碳、臭氧等也考虑在内，有利于消除和缓解未包含ＰＭ２．５时公众自我感观与监测评价结果不完全一致的现象。

有机碳化合物，受到日光照射后产生的硫酸盐、硝酸盐及有机碳等衍生性细悬浮微粒。例如，包贞等的研究认为固定源中硫酸盐和煤烟尘是杭州市大气ＰＭ１０和ＰＭ２．５的主要排放源类，硝酸盐、燃油尘、建筑水泥尘对

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颗粒物的贡献明显。流动源指的是机动车排放的硫氧化物、氮氧化物、有机碳化合物，受到日光照射后产生的硫酸盐、硝酸盐及有机碳等细悬浮微粒。

３　城市ＰＭ２．５分布特征及源解析

随着工业化进程的加快，许多国家和地区的大气环境质量受到了不同程度的影响，大气气溶胶中ＰＭ２．５超标情况严重。根据美国环保署发布的数据，２００６年１２月，美国东南部１２个州内有９８％的监测点ＰＭ２．５日均浓度超过了美国国家环境空气质量标准规定的限值

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３５μｇ／ｍ，这意味着美国南部有逾１５０万人暴露于较高浓度的ＰＭ２．５之下。而作为国际化大都市的我国上海

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市，其ＰＭ２．５年均浓度达到０．０５０～０．０５９ｍｇ／ｍ，是美国国家细颗粒物年平均标准的３倍还多。

由于区域不同，来源有所不同，ＰＭ２．５的化学成分都有所不同，而同一地区年代不同化学成分也有差异，表１为典型城市的ＰＭ２．５调查表，表２为国内部分城市ＰＭ２．５的来源比重表。

２　ＰＭ２．５污染源分类

细悬浮颗粒为飘散在空气中极微小的颗粒物质，英文名称为ｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｍａｔｔｅｒ。ＰＭ２．５定义为粒径范围在２．５μｍ或以下的细悬浮颗粒（粒径在２．５～１０μｍ

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为粗悬浮颗粒），单位以μｇ／ｍ表示。ＰＭ２．５的来源主要包括以自然源、固定源和流动源。

自然来源指植物花粉和孢子、土壤扬尘、火山灰、海盐等悬浮微粒，这些自然来源在ＰＭ２．５来源中占很少一部分。固定源包括火力发电厂等工厂由于燃烧不完全而产生的包括重金属、多环芳烃等污染物，同时包括城市建筑扬尘等原生性悬浮颗粒。硫氧化物或氮氧化物、

收稿日期：２０１３‐０５‐２４

基金项目：教育部自主创新科研计划新项目（编号：１３ＣＸ０６０５５Ａ）资助

４　国内外控制ＰＭ２．５的环境质量标准制定

历程

４．１　国外ＰＭ２．５标准的发展历程

美国在１９７１年首次制定颗粒物环境空气质量标准，并于１９８７年、１９９７年和２００６年进行过３次修订。美国的枟清洁空气法枠要求美国环保局（ＥＰＡ）每５年就要对煤烟（颗粒物）、臭氧等主要空气污染物的标准进行一次复审。１９８４年美国环保局建议采用颗粒物（ＰＭ１０）代替ＴＳＰ；１９８７年，美国实施颗粒物（ＰＭ１０）环境空气质量标准，规定了年平均和２４ｈ平均浓度限值，分别为

作者简介：李红旭（１９６２—），男，山西恒曲人，副研究员，主要从事大气污染评价与防治研究工作。

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５０μｇ／ｍ和１５０μｇ／ｍ；１９９７年美国环保局制定发布ＰＭ２．５环境空气质量标准，规定了年平均和２４ｈ平均浓

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度限值，分别为１５μｇ／ｍ和６５μｇ／ｍ，同时，ＰＭ１０环境空气质量标准不变。２００６年，美国环保局收紧ＰＭ２．５的

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２４ｈ平均浓度限值至３５μｇ／ｍ，并废除ＰＭ１０的年平均浓度限值。美国现行颗粒物环境空气质量标准为：ＰＭ２．５

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规定了年平均浓度限值为１５μｇ／ｍ，２４ｈ平均浓度限值

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为３５μｇ／ｍ；对ＰＭ１０仅规定了２４ｈ平均浓度限值为

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１５０μｇ／ｍ。其他地区对ＰＭ２．５的研究进展较少，例如澳大利亚在２００１年开始考虑增加ＰＭ２．５的指标，并在２００３年制定了ＰＭ２．５的非强制标准，至今仍无强制性标准。

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表１　典型城市ＰＭ２．５的分布及来源

城市北京

监测时间１９９９年／监测一年２００６年／采暖期

上海

１９９９年／监测一年

２．５浓度／（μｇ／ｍ３）年均值：１１５～１２７周均值３７～３５７

———

年监测值５７．９～６１．４；夏季：２１；冬季１４７

化学物质有机碳

水溶性离子（铵盐、硝酸盐硫酸盐）

水溶性离子总质量浓度含碳组分（有机碳＋元素碳）碳组成（有机碳和元素碳）

硫酸盐有机脂肪酸

香港

１９９６．１０～１９９７．９

５６．４～２３３．６ｎｇ／ｍ３

烷烃类烯醇类多环芳烃（ＰＡＨｓ）

巴塞罗那

１９９９．６～２０００．６

２７．７

Ｋｅｒｂｓｉｄｅ约１０～３８Ｂａｓｅｌ约５～９

有机碳硫酸盐和硝酸盐，重金属含量

较低，汽车尾气

Ｂａ，Ｃａ，Ｃｅ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｌａ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｒｈ等

组成比例／％

≥３０２５～３０２９．８１７．５４１．４２３．４４６～８０１０～３４４～２１１～６———

汽车尾气等

７９％的烷烃类来源于燃烧

汽油的汽车尾气

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源分析

冬季燃煤；春节沙尘暴燃煤污染；汽车尾气

煤炭燃烧

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