PM2.5来自哪里，都有些什么成分？

 　　1. PM2.5是什么?

　　如果是初次接触，“PM2.5”这一串字符也许会让你看得云里雾里，不知所云。其实它有一个容易理解的中文名——细颗粒物，是对空气中直径小于或等于2.5微米的固体颗粒或液滴的总称。这些颗粒如此细小，肉眼是看不到的，它们可以在空气中漂浮数天。人类纤细的头发直径大约是70微米，这就比最大的PM2.5还大了近三十倍。

　　PM是英文particulate matter(颗粒物)的首字母缩写。准确的PM2.5定义要在“直径”之前加一个修饰语“空气动力学”，这可不是故作高深。空气中的颗粒物并非是规则的球形，那怎么定义又怎么测量其直径呢?在实际操作中，如果颗粒物在通过检测仪器时所表现出的空气动力学特征与直径小于或等于2.5微米且密度为1克/立方厘米的球形颗粒一致，那就称其为PM2.5。这样的定义也就决定了在测定PM2.5时，需要利用空气动力学原理把PM2.5与更大的颗粒物分开，而不是用孔径为2.5微米的滤膜来分离。

　　知道了PM2.5的定义，就很容易得出PM10的定义了——将定义中的2.5换成10即可，PM10也被称为可吸入颗粒物。在PM10中，直径在2.5至10微米之间的颗粒物被称为粗颗粒物，与细颗粒物相对。

　　2. PM2.5来自哪里，都有些什么成分?

　　虽然自然过程也会产生PM2.5，但其主要来源还是人为排放。人类既直接排放PM2.5，也排放某些气体污染物，在空气中转变成PM2.5。直接排放主要来自燃烧过程，比如化石燃料(煤、汽油、柴油)的燃烧、生物质(秸秆、木柴)的燃烧、垃圾焚烧。在空气中转化成PM2.5的气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物。其它的人为来源包括：道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气。自然来源则包括：风扬尘土、火山灰、森林火灾、漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌。

　　PM2.5的来源复杂，成分自然也很复杂。主要成分是元素碳、有机碳化合物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐。其它的常见的成分包括各种金属元素，既有钠、镁、钙、铝、铁等地壳中含量丰富的元素，也有铅、锌、砷、镉、铜等主要源自人类污染的重金属元素。

　　2000年有研究人员测定了北京的PM2.5来源：尘土占20%;由气态污染物转化而来的硫酸盐、硝酸盐、氨盐各占17%、10%、6%;烧煤产生7%;使用柴油、汽油而排放的废气贡献7%;农作物等生物质贡献6%;植物碎屑贡献1%。有趣的是，吸烟也贡献了1%，不过这只是个粗略的科学估算，并不一定准确[1]。该研究中也测定了北京PM2.5的成分：含碳的颗粒物，硫酸根，硝酸根，铵根加在一起占了重量了69% 。类似地，1999年测定的上海PM2.5中有41.6%是硫酸铵、硝酸铵，41.4%是含碳的物质[2]。

　　3. PM2.5对健康有什么危害?

　　PM2.5主要对呼吸系统和心血管系统造成伤害，包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常、非致命性的心脏病、心肺病患者的过早死[3]。老人、小孩以及心肺疾病患者是PM2.5污染的敏感人群。

　　如果空气中PM2.5的浓度长期高于10微克/立方米，死亡风险就开始上升。浓度每增加10微克/立方米，总的死亡风险就上升4%，得心肺疾病的死亡风险上升6%，得肺癌的死亡风险上升8%[4-5]。这意味着多大的风险呢?我们可以拿吸烟做个比较。吸烟可使男性得肺癌死亡的风险上升22倍(也就是上升2200%)，女性的风险上升12倍(1200%);使中年人得心脏病死亡的风险上升2倍(200%)[6]。和吸烟一比，PM2.5的危害就显得非常小了。如果吸烟都没有让你感到恐惧，那你就不用担心眼下PM2.5超标对健康的影响了。但是，从全社会的角度出发，降低这些看似不大的风险，收益却是很大的。美国环保局在2003年做了一个估算：“如果PM2.5达标，全美国每年可以避免数万人早死、数万人上医院就诊、上百万次的误工、上百万儿童得呼吸系统疾病”[7]。相比当前的中国，美国当时的空气质量已经相当不错，只有很少的地区存在略微的超标[8]。如果中国的PM2.5能够达标，社会收益无疑将会是巨大的。

　　上述关于PM2.5死亡风险的数据源自2002年发表于《美国医学会杂志》的一篇论文[4]。这篇论文分析了一项长期研究中参与者的死亡率和空气污染之间的关系，发现死亡率升高与PM2.5和二氧化硫的污染有关联，而与粗颗粒物污染没有可靠的关联。该项在美国进行的前瞻性研究始于1982年，当时招募了120万的参与者。论文的结论是基于长达16年的随访数据，是目前关于PM2.5污染增加死亡风险最可靠的证据。

　　4. 如果没有污染，PM的浓度有多高，现在实际有多高?

　　即使没有人为污染，空气中也有一定浓度的PM2.5，这个浓度被称为背景浓度。在美国和西欧，背景浓度大约为3-5微克/立方米[5]，澳大利亚的背景浓度也在5微克/立方米左右[9]。

　　5. 其他国家实施PM2.5的标准了吗，标准值是多少?

　　自从美国于1997年率先制定PM2.5的空气质量标准以来，许多国家都陆续跟进将PM2.5纳入监测指标。如果单纯从保护人类健康的目的出发，各国的标准理应一样，因为制定标准所依据的是相同的科学研究结果。然而，标准的制定还需考虑各国的污染现状和经济发展水平，在一个空气污染严重的发展中国家制定极为严格的空气质量标准只能成为一个华丽的摆设，没有实际意义。根据美国癌症协会和哈佛大学的研究结果，世界卫生组织(WHO)于2005年制定了PM2.5的准则值。高于这个值，死亡风险就会显著上升。WHO同时还设立了三个过渡期目标值，为目前还无法一步到位的地区提供了阶段性目标，其中目标-1的标准最为宽松，目标-3最严格[5]。

　　下表列举了WHO以及几个有代表性的国家的标准。中国拟实施的标准与WHO过渡期目标-1相同。美国和日本的标准一样，与目标-3基本一致。欧盟的标准略微宽松，与目标-2一致，澳大利亚的标准最为严格，年均标准比WHO的准则值还低。标准的宽严程度基本反映了各国的空气质量情况，空气质量越好的国家就越有能力制定和实施更为严格的标准。

　　9. 市面上有些手机大小的仪器号称可以测PM2.5，靠谱吗?

　　和环保部门采用的标准方法相比，用非专业仪器测PM2.5显然是不可靠的，但很难说到底有多不准，只有拿来和标准方法对比一下才知道。测出来的数据也许能说明一点问题，比如能分辩出房间里有没有人吸烟，是不是刚扫过地，可是这些你的鼻子也能做到吧。

　　市面上的非专业仪器利用光散射的原理测定颗粒物浓度，这种方法并没有被各国环保部门采纳为标准方法，但是有依据此原理制成的专业仪器，在科研中也有运用。空气中的颗粒物浓度越高，对光的散射就越强。光的散射相对容易测，把它测出来，理论上就可以算出颗粒物浓度了。但在实际运用中，事情并没有这么简单。光的散射与颗粒物浓度之间的关系是很不确定的，受到诸多因素的影响，例如颗粒物的化学组成、形状、比重、粒径分布，而这些都取决于污染源的组成。这意味着光散射和颗粒物浓度之间的换算公式随时随地都可能在变，需要仪器使用者不断地用标准方法进行校正，没有经过科学训练的业余人士不大可能办得到。有研究者做过理论计算：利用光散射仪测定PM2.5，至少有30-40%的不确定性[22]。这种不确定性是这类仪器固有的，质量可靠的专业仪器尚且如此，更何况市面上仪器的质量并不都是理想的呢。

　　作为普通老百姓，与其把精力和金钱花在自己监测空气质量上，还不如呼吁环保部门早日监测PM2.5并公开数据。现在新的《环境空气质量标准》正在向公众征求意见，并拟于2016年实施[11]，公众的声音也许能使这一时间大大提前。至于有人宣称自己动手监测，可以监督环保部门，防止他们伪造数据。这是没有道理的。非专业人士操作非专业的或质量不高的专业仪器测得的结果是不可靠的，没有能力去挑战环保部门的结果，这种监督是无效的。

　　10. 灰霾天是PM2.5引起的吗?

　　虽然肉眼看不见空气中的颗粒物，但是颗粒物却能降低空气的能见度，使蓝天消失，天空变成灰蒙蒙的一片，这种天气就是灰霾天。根据《2010年灰霾试点监测报告》，在灰霾天，PM2.5的浓度明显比平时高，PM2.5的浓度越高，能见度就越低[23]。

　　虽然空气中不同大小的颗粒物均能降低能见度，不过相比于粗颗粒物，更为细小的PM2.5降低能见度的能力更强。能见度的降低其本质上是可见光的传播受到阻碍。当颗粒物的直径和可见光的波长接近的时候，颗粒对光的散射消光能力最强。可见光的波长在0.4-0.7微米之间，而粒径在这个尺寸附近的颗粒物正是PM2.5的主要组成部分。理论计算的数据也清楚地表明这一点：粗颗粒的消光系数约为0.6平方米/克，而PM2.5的消光系数则要大得多，在1.25-10平方米/克之间，其中PM2.5的主要成分硫酸铵、硝酸铵和有机颗粒物的消光系数都在3左右，是粗颗粒的5倍[24]。所以，PM2.5是灰霾天能见度降低的主要原因。

　　值得一提的是，灰霾天是颗粒物污染导致的，而雾天则是自然的天气现象，和人为污染没有必然联系。两者的主要区别在于空气湿度，通常在湿度大于90%时称之为雾，而湿度小于80%时称之为霾，湿度在80-90%之间则为雾霾的混合体[25]。