ＰＭ２．５和灰霾天气
高喜超１４北京市环境保护科学研究院，
国家城市环境污染控制工程技术研究中心，北京，１０００３７
摘要：灰霾天气是由于污染问题所产生的影响空气能见度以及人体健康的异常空气现象，在监测过程中，灰霾天气与雾天的区分影响着对空气污染情况的判断，而引起灰霾天气产生的主要因素正是当今的热点问题——ＰＭ２．５；本文概述了灰霾天气的危害，霾与雾的区分以及灰霾天气与ＰＭ２．５的关系，ＰＭ２．５的组成及来源，其监测方法以及控制预防。
关键词：ＰＭ２．５；灰霾；监测；预防控制
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逆温层持续时间较长，空气干燥，相对湿度较小，强日照；大量的气溶胶粒子是灰霾形成的元凶，而稳定的气象条件以及边界逆温层，使污染物无法得到扩散、稀释，同时在湿度较小、无降雨、日照强烈时，污染物之间易发生光化学反应，进一步形成灰霾；由于自然条件和人为因素的不同，灰霾具有明显的区域性特征，基于南北方的气象差异，灰霾天气多发生在南方城市，灰霾的形成除了需要大量粒径范围合适的气溶胶和气象条件外，还与地形地貌和城市建筑布局密切相关【¨。
１．４霾与雾
在空气质量监测中，霾与雾的区分比较困难，两者均可影响能见度，造成视程障碍，与霾不同，雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，是近地面层空气中水汽凝结（或凝华）的产物Ｉｓ］，形成雾时大气湿度应该是饱和的，而发生霾时相对湿度不大。当相对湿度增加时，霾粒子吸湿成为雾滴，而相对湿度降低时，雾滴脱水后霾粒子又再悬浮在大气中，霾和雾是可以相互转化的【９】。
由于全国并没有统一的标准判断、区分，基于雾与霾的区别，南方大多使用相对湿度的某一阈值来区分。但是各个地区的监测阈值制定标准又不同。如：广东、北京、安徽以相对湿度大于７０％为雾或轻雾，小于７０％为霾；湖北、上海、江苏相对湿度大于等于７０％一律记为雾，相对湿度小于等于６０％记为霾，相对湿度在６０％～７０％时可记为雾也可记为霾，视具体情况而定；湖南以相对湿度人于６５％记为雾，小于６５％记为霾；浙江以相对湿度大于６００／，记为雾，小于６０％记为霾：而香港以相对湿度大于９５％记为雾，小于８５％记为霾。吴兑¨ｏ】的研究表明香港将相对湿度的阈值设为９５％，作为区分雾与霾的辅助判据是合理的，并建议根据影响天气系统的变化和台站所处相对位置，结合宏观特征的各种判断，将相对湿度的阈值定位９０％，作为区分雾与霾的辅助判据。
２、灰霾天气与ＰＭ：．。
２．１灰霾与ＰＭ２．５的关系
灰霾天气引起可见度下降的主要原理是消光作用，气体组分引起的消光大约占７％左右，颗粒物的消光作用占至Ｕ９３％，其中包括２２％的光吸收左右，７１％的光散射作用”ｌ】；灰霾的主要成分是颗粒物和气态污染物【１２１，而颗粒物中起主要作用的为ＰＭ２．５’在《霾的观测和预报等级》中，确定了霾观测的判识条件，其中大气成分指标包含ＰＭ２Ｊ５、ＰＭｌ、Ｋ＋Ｋ，及其限值。无论春季、冬季在出现霾日时ＰＭ２．５的质量浓度明显升高，平均是非霾日的１．６倍，且霾日ＰＭ２．５／ＰＭｌｏ的比值大于非霾日【”】；同时有调查显示灰霾期积聚态颗粒物（ｏ．１～２１ｍａ）明显比粗颗粒物（＞２ｐｒｎ）在ＴＳＰ中占比例高，而在非灰霾期，积聚态颗粒物在ＴＳＰ中所占比例与粗颗粒物相当或略少【１４】；部分研究中发现对灰霾形成显著影响的是ＰＭ２．５及ＰＭｌ，且在影响程度上
ＰＭ２．５＞ＰＭｌ＞ＰＭｌｏ【１５】，因此，ＰＭｚ５是产生灰霾天气的主要因素，研究ＰＭ２．５及其控制技术有利于
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遏制灰霾天气的形成。
２．２ＰＭ２．５的组成和来源。
ＰＭ２．５由直接排入空气中的一次粒子和通过气态污染物化学转化生成的二次粒子组成，一次粒子主要由尘土性粒子及由植物和矿物燃料燃烧产生的炭黑（有机碳）粒子两大类组成；二次粒子主要由硫酸铵和硝酸铵组成，其形成的主要过程是大气中的一次气态污染物Ｓ０２和ＮＯｘ通过均相或非均相的氧化形成酸性气溶胶，再和大气中唯一的偏碱性气体ＮＨ３反应生成硫酸铵（亚硫酸铵）和硝酸铵气溶胶粒子【１６】【１７１。在Ｄｕａｎ对清华大学和车公庄的ＰＭ２．５的采样分析中，发现ＯＣ（有机碳）是其中含量最高的组分‘１８１，Ｚｈｅｎｇ利用ＣＭＢ模型对北京的ＯＣ来源进行了解析，表明北京市２０００年ＯＣ的主要来源为机动车排放（１７．３％）、生物质燃烧（１６．１％）、扬尘（１１．７％）、燃煤排放（９．８％）、香烟燃烧（３．１％）和植物碎屑（１．４％）掣１９１。杨复沫等以车公庄和清华园两个采样点分析了北京大气ＰＭ２．５的化学组成，发现两个采样点的ＰＭ２．５中含量丰富（通常质量浓度＞１“ｇ／ｍ３）的组分有Ｎ０３。，Ｓ０４厶，ＮＨ４＋，Ｋ＋，ＯＣ，ＥＣ，Ｓｉ，ＣＩ，Ｃａ和Ｆｅ等。其中，含碳组分（ＯＣ和ＥＣ）和水溶性粒子组分（主要是Ｎ０３。，Ｓ０４２。和ＮＨ４＋，）的质量浓度之和超过ＰＭ２．５质量浓度１拘５０％；与扬尘有关的地壳元素（Ａ１，Ｓｉ，Ｃａ，Ｍｇ和Ｆｅ等）约占８％【２０１。
ＰＭ２．５主要来源于火力发电、工业生产、汽车尾气等化石燃料的燃烧过程，此外，工地扬尘也是来源之一；室内，二手烟是ＰＭ２．５的最大来源。ＰＭＦ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＭａｔｒｉｘＦａｃｔｏｒｉｚａｔｉｏｎ）方法是分析ＰＭ２．５化学成分、来源的有效手段，徐敬等【２ｌ】利用ＰＭＦ方法得出北京地［ｆｆＰＭ２．５的污染源包括：土壤尘、煤燃烧、交通运输、海洋气溶胶、钢铁工业五类。利用ＣＭＢ受体模型计算出燃煤、机动车排放、建筑尘、生物质燃烧、二次硫酸盐和硝酸盐、有机物为ＰＭ２．５的主要来源【２刁；祝冠军将ＰＭ２．５的来源分为固定污染源和移动污染源，其中固定污染源又包括燃煤电厂和工业锅炉等，移动污染源包括汽车尾气、扬尘等【２引。
２．３气象因子对ＰＭ２．５的影响
气象因子对ＰＭ２．５污染有很大的影响，依据ＰＭ２．５浓度与气象因素的相关性，可以将气压、风速等作为预测气溶胶细粒子浓度的重要参考因子【２４】。在众多分析中普遍得到ＰＭ２．５浓度与相对湿度均呈正相关，与风速呈负相关，与气压呈负相关，与气温的相关性不一，部分分析还增加了沙尘天气、降雨等对ＰＭ２．５浓度的影响ｆ２ｌ】ｆ２５】。
２．４ＰＭ２．５的监测方法
监测ＰＭ２．５主要是将ＰＭ２．５与较大的颗粒物分离，以及测定分离出来ＰＭ２．５的重量，目前国际上采用的ＰＭ２．５监测方法主要有重量法、ｐ射线吸收和微量震荡天平法三种。其中重量法是最直接、最可靠的方法，是验证其他方法是否准确的标杆，同时也是多个国家监澳ｌＪｐＭ２．５的标准方法，但其操作程序比较繁琐、费时；Ｂ射线吸收法和微量震荡天平法可以实现自动、连续监测，多应用于大气环境监测业务应用中【２６】。
２０１１年１１月１日，环保部实施《环境空气ＰＭｌｏ和ＰＭ２．５的测定重量法》，首次对ＰＭ２．５的测定２５０
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进行了规范，该方法依据匀速抽取定量体积空气，使环境空气中ＰＭｌｏ和ＰＭ２．５被截留在已知质量的滤膜上，依据采样前后滤膜的重量差和采样体积，计算出ＰＭ２．５和ＰＭｌｏ浓度。
越来越多的国家将ＰＭ２．５的监测纳入强制监测范围，并对公众公布包括ＰＭ２，５在内的空气质量；日前，国内也开始增设ＰＭ２．５的监测站点，对ＰＭ２．５监测站点设置的优化，以及对监测数值的公开化、预警化将是进一步工作的重点、难点。
２．５ＰＭ２．５的预防／控制措施
由于ＰＭ２．５包括一次粒子、二次粒子，在ＰＭ２．ｓ的污染预防中不仅需要杜绝秸秆、草木、废物的露天焚烧，减少炭黑和有机碳粒子排放的一次粒子；还要通过控制二次粒子的前体物（Ｓ０２、ＮＯ。、ＮＨ３）排放预防并降低二次粒子的生成与累积ｏ。
针对ＰＭ２．，排放最多的燃煤电厂（火电厂），控制其排放浓度的各种技术应用成为减排技术的研究热点，包括新技术研究以及现有技术改进等，控制技术包括微粒聚合器技术‘２３１、机电多复式双区电除尘技术、湿式电除尘技术、电凝聚技术、筛网式除尘技术、气流转向技术、双极性荷电技术等【２８】。
除了燃煤电厂，污染源还包括扬尘、汽车尾气、秸秆燃烧等一些不便于集中处理的无组织污染源；其中因机动车保有量的增加，加剧了尾气排放的污染，汽车尾气对ＰＭ２．５的贡献量也不可小觑，对汽车尾气的预防与治理方法包括：行政管理、加强用车保养维护、加强油品管理、使用清洁燃料替代、采用净化设施等ｆ２９１。
除了针对排放源的治理外，加强区域间联防联控也是治理重点，ＰＭ２．５颗粒细小，可在空中飘浮较长时间，易与周边地区的大气污染物相互传输和交换，引起区域性污染问题，针对区域性污染问题，在当地进行污染减排控制措施的基础上，应与周边进行良好的交流沟通，协调合作，建立区域联防控制工作，实现污染物共同减排，整体改善空气质量。
３、结语
灰霾天气是由于空气污染所产生的异常、有害天气现象，产生该现象的主要因素是ＰＭ２．５’包括灰霾天气在内，由ＰＭ２．５引起的一系列环境空气问题已经引起了全社会、全球的高度重视。相比于欧美等发达国家，我国在ＰＭ２．５的监测以及治理技术等方面起步较晚，对于ＰＭ２．５的监测以及控制技术还需要进一步的研究、普及，在实际工作中，除了进行监测及尾气治理外，还需要推动国家能源调整，推行清洁能源，加强管理，淘汰老旧、污染超标设备，控制建筑、道路扬尘等，在控制重点行业排放的同时，减少移动源、无组织排放。只有提高全社会的环保意识，做好各方面的工作，才能真正降低ＰＭ２．５水平，解决空气污染问题，提高空气质量。参考文献：
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PM2.5和灰霾天气
作者：
作者单位：高喜超北京市环境保护科学研究院,国家城市环境污染控制工程技术研究中心,北京,100037
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