胡海龙

目前，随着空气质量的进一步恶化，PM2.5已成为国内外城市大气的首要污染物，我国越来越多的城市空气质量亮起了红灯。世界卫生组织在2005 年版《空气质量准则》中指出：当PM2.5 年均浓度达到每立方米35mg时，人的死亡风险比每立方米10mg 的情形约增加15%。一份来自联合国环境规划署的报告称，PM2.5 每立方米的浓度上升20 mg，中国和印度每年会有约34×104 人死亡[1]。人们所居住的生存环境面临着越来越大的威胁，关注自己所生活环境的空气质量便显得尤为重要，因此通过对PM2.5的组成与产生途径、危害及监测与控制等方面的了解，将有助于人们更好的了解空气污染，从而很好的应对空气污染，改善生存环境。

一、PM2.5的组成与产生途径

PM2.5，空气动力学直径小于或等于2.5mm的大气颗粒物（Particulate Matter,PM），如右图1所示[2]。PM2.5可以通过呼吸进入人体肺泡。元素S、Pb、Se、As、Br、Cl为PM2.5 中富集较多的无机元素，这些元素常常以水溶性硫酸盐、硝酸盐和铵盐等形式存在。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  图1：PM2.5的相对直径

PM2.5的来源，通常自然来源主要为：风扬尘土、火山灰、森林火灾、植物花粉等。人为排放也是个重要的途径，主要包括煤炭，石油及其他矿物燃烧产生的工业废气及农业生产中的秸秆燃烧以及机动车产生的粉尘烟气。

二、PM2.5的危害

由于细颗粒物质的散光效应和炭黑、含炭黑颗粒等对光具有较强的吸收作用，物体和环境之间失去了对比度，且大气细颗粒物和气体污染物对光的吸收和散射减弱了物体发出的光信号，则空气中粒径不同的颗粒物均降低了大气的能见度，粒径更小的PM2.5对大气能见度降低的效果更为明显,如图2（a）所示[3]。

PM2.5不仅降低了空气中的能见度，也是空气污染的主要来源。通过空气中气流的广泛传输，PM2.5可到达几百甚至是几千千米的地方，使空气中的污染大面积扩散。目前，在内陆地区，南京、太原、柳州和南宁等城市的污染非常严重，最高值甚至已达美国PM2.5日均浓度标准的4.6倍[4]。

图2：（a）上海外滩的空气能见度图；（b）PM2.5对人体的危害

如图2(b)显示，PM2.5对人体健康的危害，主要是对呼吸系统和心血管系统造成伤害，如上图所示。直径<2.5mm的细颗粒物，不易被阻挡，进入支气管，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病；2.5mm-10mm进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡；颗粒物直径>10mm挡在人的鼻子外面。PM2.5对人体健康的危害世界卫生组织在2005 年版《空气质量准则》中也指出：当PM2.5年均浓度达到35mg/m3时，人的死亡风险比10mg/m3的情形约增加15%[1]。

三、PM2.5的监测与控制

空气中漂浮着各种大小颗粒物，很难对细小的PM2.5进行监测。通过引出空气动力学这一原理，即通过仪器监测时表现出与直径小于或等于2.5mm、密度为1g/cm3的球形颗粒一致，将PM2.5与其它的大颗粒物分离，接着对分离的PM2.5进行重量测定。

 PM2.5的重量测定方法主要有三种：重量法、β射线吸收法和微量震荡天平法[5-6]。重量法是指将PM2.5直接截留在滤膜上，然后用天平称重。滤膜主要是采用Teflon膜或PTEE膜。重量法是最直接、最可靠的方法，也是验证其它方法的标杆。然而，重量法需要进行单点、某时间段内采用并且需要人工称重，则程序复杂繁琐且费时[7]。β射线吸收法将PM2.5收集到滤纸上，通过照射一束β射线，射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减，衰减的程度与PM2.5的重量成正比，然后根据射线的衰减计算出PM2.5的重量。微量震荡天平法是通过基于微量振荡天平法研制的采样器（由空心玻璃管、滤芯等组成）进行测量。空心玻璃管一头粗一头细，粗头固定，细头装有滤芯。工作原理为：空气从粗头进，细头出，PM2.5就被截留在滤芯上。在电场的作用下，细头以一定频率振荡，该频率和细头重量的平方根成反比，于是，根据振荡频率的变化算出收集到的PM2.5的重量。β射线吸收法和微量震荡天平法都可以实现自动化连续监测，因此正在普及使用当中。

工业上PM2.5源头控制技术主要是通过除尘器来实现的，除尘器的种类非常多，有布袋除尘、静电除尘、水过滤除尘、雾过滤除尘等方法。其中布袋除尘经验丰富，技术成熟。目前，布袋除尘的理念也已经被大多数企业所认可。除尘器中所用的滤袋是影响除尘器过滤性能等的核心部件。布袋除尘中，采用一种覆膜滤料对除尘的效果比较好。覆膜滤料所用的材料，即是在普通滤料的基础上压覆上一层有机化学工业合成的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）薄膜，如下图所示即分别为覆膜滤料及ePTFE薄膜的扫描电镜结构图[8]。ePTFE是一种高分子聚合物，具有不黏灰、憎水和化学性能稳定等特点。ePTFE薄膜的纤维组织极为细密，能有效过滤PM2.5等细颗粒物。

图3：（a）覆膜滤料的扫描电镜结构图;(b) ePTFE薄膜的扫描电镜结构图　　

 随着我国经济的不断发展，大气中的PM2.5监测浓度不断上升。浓度不断升高的PM2.5对人体健康、大气能见度以及大气环境污染都具有显著的危害和潜在的影响，且已成为2013年两会的热点讨论，如图4所示。此外随着人类对良好生存环境的迫切需求，因此我国气象和环保等相关部门需进一步加强对PM2.5的监测与控制，采取有针对性的措施尽量减轻PM2.5的影响。当然每个公民也应从自身做起，提高自身的环境保护意识，如减少私家车的使用、避免不必要的废弃燃烧等。本文对PM2.5的组成与产生途径、危害及监测与控制的介绍，使人们更好的了解PM2.5,从而更好的改善环境。