PM2.5分析监测技术.doc

PM2.5的分析监测技术 摘 要：PM2.5因其特有的性质和危害，已经越来越受到人们的关注，我国也开始对PM2.5的分析监测技术进行探索，关于PM2.5的标准将于2016年起实行。本文概述了PM2.5的形成和危害，重点阐述了目前国内外关于PM2.5的质量浓度采样监测方法，颗粒物元素分析技术和源分析技术，来探讨目前我国在PM2.5监测分析技术上的不足以及未来发展的方向。 关键词：PM2.5；监测；元素分析；源分析 大气颗粒物是影响人体健康、大气能见度和地球辐射平衡的重要污染物，同时也是大气化学反应的良好载体。近些年来，人们对大气可吸入颗粒物尤其是对细粒子PM2.5，进行了细致的研究工作，以求达到控制其危害和改善人类的生活环境的目的。中国环境保护部于2012年12月5日正式发布《重点区域大气污染防治“十二五”规划》，这也是中国第一部综合性大气污染防治规划，首次提出以质量改善为目标导向，并将民众最关心的细颗粒物（PM2.5）纳入指标体系。 PM2.5概述 1.1 概念和分类 在大气气溶胶体系中，存在着固态液态不同状态，不同性质的悬浮颗粒物（SP），统称为大气颗粒物，一般把粒径范围在0.01~100μm之间，统称为总悬浮颗粒物（TSP），PM10和PM2.5分别指空气动力学当量直径小于或等于10μm和2.5微米的大气颗粒物[1]。 大气颗粒物的形成、迁移、转化和清除过程及物理化学性质均与其粒径有直接关系[2]，是大气颗粒物最重要的性质。大气颗粒物的粒径分布能反映出颗粒物粒径大小与其来源或形成方式的关系，大气颗粒物的三模态模型：粒径小于0.05μm的颗粒物属爱根模（Aitken mode），粒径为0.05μm≤Dp≤2μm的颗粒物属于积聚模（Accumulation mode），粒径≥2μm的颗粒属于粗粒子模（Coarse particle mode）。一般把爱根模态和积聚模态统称为细粒子，PM2.5的主要成分就是细粒子的模态，因其特殊性质，越来越受到人们的关注，探究其来源和危害，制定相关的标准，是当前研究者们迫在眉睫的任务。 来源及危害 细颗粒物主要与人为源有关，它可以由蒸汽相冷凝形成或者由大气中的气体发生化学反应生成。PM2.5的主要来源为燃煤、机动车排放、建筑尘、扬尘、生物质燃烧、二次硫酸盐和硝酸盐及有机物[3,4]。其中燃煤尘、扬尘、有机物及二次硫酸盐和硝酸盐对PM2.5的贡献较大。 虽然大气颗粒物只是地球大气成分中含量很少的组分，但对空气质量、能见度、酸沉降、云和降水、大气的辐射平衡、平流层和对流层的化学反应等均有重要影响。与较粗的颗粒物相比，比表面积大，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的滞留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。 大气颗粒物对人体的危害程度主要取决于其成分、浓度和粒径[5~7]。目前已知的细微颗粒物对人体健康的影响主要包括：增加重病和慢性病患者的死亡率；使呼吸系统、心脏系统疾病恶化，医院中此类急诊增多；改变肺功能及其结构；改变免疫功能；患癌率增加。国内外的学者对PM2.5的危害进行了研究[8,9]，颗粒物常常引起三类疾病：（1）传染病：包括流感、肺结核和肺炎等；（2）过敏：包括由自然过敏源引起的哮喘和肺泡炎；（3）肺癌等。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。尽管在大气中只占很少的一部分，但颗粒物对城市大气光学性质的影响可达99%。大量的研究表明，PM2.5与能见度密切相关，如我们常见的霾现象。 1.3 相关标准 基于对大气颗粒物特别是PM2.5危害的认识的深入，各个国家对其制定的标准越来越趋于严格，如美国环保局（EPA）所制订的环境空气质量标准对大气颗粒物的控制就经历了从TSP—PM10—PM2.5的过程[10]。美国的标准是基于质量浓度而制订的，该标准规定：PM2.5的日均浓度和年均浓度的限值分别65μg/m3 和15μg/m3。 表1 WHO以及几个国家的PM2.5标准 国家/组织 年平均质量浓度（μg/m3） 24h平均质量浓度（μg/m3） 备注 WHO标准值 WHO过渡期目标值—1 WHO过渡期目标值—2 WHO过渡期目标值—3 10．0 35.0 25.0 15.0 25.0 75.0 50.0 37.5 2005年发布 澳大利亚 美国 日本 欧盟 中国 8.0 15.0 15.0 25.0 35.0 25.0 35.0 35.0 75.0 2003年发布，非强制性标准 2006年12月17日生效 2009年9月9日发布，2015年1月1日强制性标准 2010年1月1日发布，2015年1月1日强制性标准 2011年12月6日发布，拟于2016年1月1日实施（征求意见中） 美国环保局在1997年提出