PM2.5的危害及其防治措施摘要:目前,经济发展与环境问题的矛盾日益激烈,又加之能源结构的不合理以及机动车的数量不断增加,使得大量的污染物被排放至空气中,造成空气中有毒可吸入粒子的浓度不断增加,其中以PM2.5的危害最为严重,它不仅可降低大气能见度,对人类的健康也造成了严重威胁,因此文章对PM2.5做了较为深入的研究,主要探讨了PM2.5的来源,分析了其产生的危害,并就如何降低空气中PM2.5的浓度以及如何防止PM2.5的产生提出了详细的措施。
关键词:经济发展环境质量可吸入粒子PM2.5大气能见度PM2.5 hazards and control measures Abstract: Currently, the contradiction between economic development and environmental problem of the increasingly fierce, and coupled with the irrational energy structure and the number of vehicles increasing, large number of pollutants are discharged into the air, resulting toxic concentrations of respirable particles in the air increasing, among the most serious hazards PM2.5, which not only reduces atmospheric visibility, and also put a serious threat to the the human health. article do a more in-depth research on PM2.5, and mainly introduces the sources of PM2.5, analysis its hazards, and some rational measures are proposed.Keywords:economic development, respirable particles, PM2.5, atmospheric visibility引言PM2.5英文全称particulate matter(颗粒物),是大气中直径小于或等于2.5微米的固体或液体颗粒状物质。
由于PM2.5其体积较小,因此能轻易穿透鼻纤毛,进而进入肺部,给人体造成损害,是空气中的有毒垃圾,PM2.5不是一种单一成分的空气污染物,而是由来自许多不同的人为或自然污染源的大量不同化学成分组成的一种复杂而可变的大气污染物,例如土壤粒子、海盐粒子、燃烧烟尘等[1]。
当前,中国各地区的PM2.5的浓度越来越高,王玮[2]等解析中国PM2.5污染状况和污染特征的研究结果表明,中国PM2.5的污染程度较高,北方的北京市、山西省云岗地区、南方的广东省广州市、广西自治区柳州的PM2.5的浓度严重超标,这种污染粒子本身以及其所附着的一些有害化学物质(如SO42-、NH4+、Pb 等物质)均会严重损害当地居民的健康与环境质量。
下文通过总结近年来关于PM2.5的研究进展,详细的阐述了PM2.5进入空气中的途径,并深入分析了PM2.5危害人类健康的机制,以及应该采取何种防治措施。
1.PM2.5的来源及组成1.1 PM2.5的来源我国的PM2.5污染十分严重,它的来源十分广泛,主要形式有三种:①直接以固定形式排出的一次粒子,②在高温状态下以气态形式排出、在烟羽的稀释和冷却过程中凝结成固态的一次可凝结粒子;③由气态前体污染物通过大气化学反应而生成二次粒子。
PM2.5中的一次粒子主要产生于化石燃料燃烧( 主要是石油和煤炭) 和生物质燃料的燃烧,但在一些地区某些工业过程也能产生大量的一次PM2.5粒子,一次粒子的来源还包括道路场尘、矿物质的加工和精炼过程,而建筑施工、农田耕作、风蚀等过程对环境PM2.5的贡献则相对较小。
二次PM2.5的前体物质主要由前体物质SO4、NO X等物质在特定气象气候条件下通过多相化学反应而转化形成,在其转化过程中湿度起着关键作用,二次粒子前体物质的主要来源:SO4主要来源于燃煤燃油锅炉;NO X主要来源于锅炉、机动车;NH3主要来源于化肥生产、动物粪便、焦炭生产、控制NOX的锅炉等[3]。
1.2 PM2.5的组成PM2.5是一种粒径很小的颗粒物,其比表面积大,极易富集空气中的有毒有害物质,其组成主要有: 无机元素: 硫、溴、氯、砷、铯、铜、铅、锌、铝、硅、钙、磷、钾、钒、钛、铁、锰等,元素碳( EC);有机碳( OC);水溶性无机盐: 硝酸盐、硫酸盐、铵盐;有机化合物: 挥性有机物( VOC)、多环芳烃( PAH)等;微生物: 细菌、病毒、霉菌等[4]。
这些物质存在于PM2.5的微粒中,使得PM2.5成为一种毒性很强的颗粒物,一旦被人和动物吸入体内,将会产生较强的毒作用,严重损害人与动物的正常生理功能,甚至造成死亡。
2. PM2.5的危害PM2.5的粒径十分微小,可进入肺中,它富含大量的有毒有害物质,在大气中悬浮时间长,且输送距离远,因而对大气环境质量和人体健康的影响非常大。
2.1 对环境的危害2.1.1 波及范围广,残留时间长颗粒物中1微米以下的微粒沉降速度慢,在大气中存留时间久,在大气动力作用下能够吹送到很远的地方,污染往往波及很大区域,甚至成为全球性的问题。
2.1.2能见度低,影响交通安全随着城市人口的增长和工业发展、机动车辆猛增,污染物排放和悬浮物大量增加,空气中悬浮颗粒物的增加直接导致了能见度降低,给行车安全带来不便与隐患。
大气能见度主要是由大气颗粒物对光的散射和吸收决定的。
空气分子对光的散射作用很小,其最大的视距(极限能见度)为100一300km(具体数值与光的波长有关)。
在实际的大气中由于颗粒物的存在,能见度一般远远低于这一数值。
大气能见度的降低主要是由于物体和环境之间失去了对比度,以及大气细颗粒和气体污染物对光的吸收和散射减弱了光信号。
PM2.5对光的吸收效应几乎全部是由碳黑(也称元素碳)和含有碳黑的颗粒物造成的。
尽管全世界每年排放的碳黑仅占人为颗粒物排放量的1.1%一2.5%和全部颗粒物排放量的0.2%一1.0%。
但其引起的消光效应却要高得多,在某些地方甚至可以使能见度降低一半以上[5]。
2.1.3 对物质有腐蚀作用由二氧化硫和氮氧化物化学转化生成的硫酸和硝酸微粒是形成酸雨的主要物质,酸雨会使土壤酸化,农作物减产,品质降低,破坏自然生态系统,对建筑,金属等破坏力也极强。
2.1.4 影响气候变化大气中大量的颗粒物,干扰太阳和地面的辐射,从而对地区性甚至全球性的气候发生影响2.2对人体健康的危害粒径在2.5微米以下的细颗粒物,能长期悬浮于空气中,直径相当于人类头发1/10大小,鼻腔及呼吸道对其起不到过滤作用,可以直接通过人体的呼吸道,进入肺部,PM2.5易沉积在肺泡内,沉积于肺泡区后,由于区表面积大,肺泡壁上有丰富的毛细血管网,可溶性部分很容易被吸入到血液,作用到全身,对组织和器官等均会造成损害,并能影响肺部气体交换功能(肺泡 ),诱发或加重肺部疾病,严重的可诱发肺癌恶性疾病[5-6]。
长期处于高浓度PM2.5的空气境中,人的呼吸系统和心血管系统会受到严重伤害。
呼吸系统的症状包括呼吸道受刺激、呼吸困难、咳嗽、加重哮喘、降低肺功能、导致慢性支气管炎等。
心血管症状包括心律失常、非致命性的心脏病、心肺病患者的过早死。
还可成为病毒和细菌的载体,为呼吸道传染病的传播推波助澜,这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液,其中的有害气体,重金属等溶解在血液中,对人体健康的伤害更大,老人、小孩以及心肺疾病患者都是PM2.5污染的敏感人群,在欧盟国家中,PM2.5导致人们的平均寿命减少8.6个月。
2011年,京津冀地区因区域内燃煤电厂空气污染造成的早死人数高达9900人,其中北京市近2000人,天津市1200人,河北省6700人,京津冀地区燃煤电厂造成的健康危害评估研究)中指出,在京津冀区域燃煤电厂导致了850例肺癌死亡,新生儿夭折190例,儿童哮喘9300例和慢性支气管炎12000例[1,7,8]。
3. PM2.5的防治措施3.1 加快完善监控体系,严格执行监控标准。
我国PM2.5检测仍处于起步阶段,PM2.5标准低于发达国家仍属正常,但大气污染已经严重威胁到我们的健康,加快完善PM2.5监测监控体系显得非常重要,在新PM2.5的标准或于2016年与国际接轨之际,政府也鼓励各地主动实施新标准,新的监控标准一经建立,应动用行政力量加以严格执行,确保行之有效。
3.2 针对超标行为建立严厉的惩罚制度严厉的惩罚制度是的重要监督手段,可以引导全民在治理大气污染过程中健康发展,制定细化严格的惩罚量化标准,使执行者做到有具体的可执行依据,减少惩罚争议,使惩戒更容易行之有效。
严格监督执行空气质量标准,对超标行为进行严厉惩罚,无论是法律行政惩罚还是严苛的经济惩罚,甚至从重惩罚。
3.3 加快产业调整步伐我国经济的快速增长与资源大量消耗,生态破坏之间存在着矛盾,能源结构不尽合理,我国的能源供应结构里,煤炭、石油与天然气等不可再生能源占绝大部分,新能源和可再生能源开发不足,造成环境污染等一系列问题。
加快产业结构调整步伐,改造传统产业结构,通过采取淘汰部分高耗能,高污染工业产能的举措,调整能源结构和大力发展可再生能源等方式加快调整步伐,要认清什么才是我们真正的利益,正确对待既得利益与长远利益的关系,将产业结构合理化建立在产业架构利益长远化的基础上,既改善了资源大量消耗与生态的严重破坏,更关键的是降低大气污染,改善生存环境。
3.4 倡导低碳环保生活方式大气污染治理不能仅仅限于政府的管理更应该是全民行为,加快新能源的投入研究,大力推广新能源市场机制,促进新能源发展,增强节能意识,广泛开展全民节能活动,是治理大气污染的另一重要途径。
低碳生活是一种简单、简约和俭朴的生活方式,以低能源消耗和低碳排放为目标,最终实现以更少的能源消耗和温室气体排放支持经济社会可持续发展的目的。
其次应从道德的方面重视低碳生活,具体可以从买节能车,小排量车做起,减少尾气排放,缓减空气污染压力,除了道德层面的教育引导外,还必须有制度的约束,如果这些制度再辅之以惩戒措施,将会更现实化,也将便于操作。
3.5改进除尘技术PM2.5受其来源不同的影响难以控制,不但要采取有效措施控制一次粒子,还必须控制极具难度的形成二次粒子的前体物,如NOx、SO2、VOC 等。