鱼宝们吃夜宵

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可爱的YAYA

美丽的早晨,可爱的鸭子,又是新的一天~~~v(^_^v)♪

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关于PM2.5的十个问答

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]。 PM2.5的危害固然不可忽视,但仍不可与吸烟相比。对于烟民而言,千万不要有“反正空气污染,抽不抽烟一个样”的心理。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]。(编者按:本文经讨论有修改。谢谢网友们的指正与讨论。关于吸烟与空气污染的风险,推荐阅读白鸟的《空气污染真的能折合成吸烟数吗?》) 从全社会的角度出发,降低PM2.5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]。中国的背景浓度有多高?目前尚无公开的数据,但应该不会和其他国家相差太大。 中国尚未开展大范围的PM2.5监测,公开的PM2.5数据非常有限。位于广州的环保部华南环境科学研究所从2011年从6月13日开始每日发布PM2.5监测值[10],截至11月20日,浓度范围在0.6至99 微克/立方米之间(注:0.6这个数据应该是仪器故障所致,正常值不会这么低),平均值为38微克/立方米,这个值超过了拟发布的年均标准(35微克/立方米)[11]。在这121天中,已经有6天超过了拟发布的日均标准(75微克/立方米)。从近十几年来发表的科学论文中,可以查到中国一些大城市某一区域某一阶段的PM2.5的测定值。例如,2000年在北京的5个监测点测得的PM2.5年均值为101微克/立方米[2];2008北京奥运会的17天中,在北大测得的PM2.5最低28.2,最高147.4微克/立方米, 平均64.7微克/立方米[12]。1999年,在上海两个监测点测定的PM2.5年均值为57.9和61.4 微克/立方米[2]。这些年均值都远高于拟发布的年均标准(35微克/立方米)。 除了查阅以上这些零星的数据,我们还可以根据PM10的数据估算一下PM2.5的浓度。按照中国现行的空气质量标准,PM10是常规监测指标,全国性监测已开展了十几年。从2001年至2009年,全国主要城市PM10的平均值从125降到了90微克/立方米[13]。PM2.5和PM10之间的比例通常在0.5-0.8之间,我们取0.8做一个极端估算可得:2009年全国主要城市的PM2.5平均值为72微克/立方米,是即将发布的新标准的2.1倍(35微克/立方米)。和美国的空气质量相比,这差多少呢?2009年,全美国年均PM2.5为9.9微克/立方米,在724个监测点中有90%以上的监测点年均值低于12.6微克/立方米[8]。 全国的年均值只是用来反映我国颗粒物污染的总体现状,对于评价我们所在城市的空气质量意义并不大。我们更需要关注的是离我们生活、工作最近的监测点的数据。这个数据哪里有呢?如果你生活在北京而且恰好在美国大使馆附近,那你可以参考该馆发布的实时PM2.5数据。 不过值得一提的是,虽然美国大使馆的监测仪器是专业的(见问答8),但是仪器的校准和操作其实都会大大影响到最终的测定结果。大使馆毕竟不是环境监测部门,没有证据表明他们的工作人员具备相应的专业知识,而且他们测出的PM2.5数值经常比环保部门以及第三方测定的PM10还高,这是不正常的。所以,美国大使馆的数据可以作为参考,但不必把它作为唯一的信源。 然而,我们更多的人并不生活在北京,即使在北京也不在美国大使馆附近,那我们该看哪里的数据呢?全国主要城市的实时PM10数据可以在环境监测总站的网站上查到,每个城市都有数个监测点,我们可以选离得最近的那个点作参考。由于研究显示,PM2.5 :PM10一般在0.5-0.8之间波动,(见《今天空气真的优良吗?》)如果你很乐观,那么可以估算PM2.5=PM10 × 0.5,如果你很悲观,那么就估算PM2.5=PM10 × 0.8。 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。 【世界卫生组织(WHO)和一些国家的PM2.5标准(单位:微克/立方米)】 6. 中国的PM2.5标准和其他国家比,很落后吗? 中国的PM2.5标准拟于2016年生效,虽然比美国落后了一二十年,但和欧盟的2015年生效相比,也不算太晚。如果仅从标准的数值来看,中国即将发布的新标准已经与WHO过渡期目标-1一致,虽然落后于发达国家,但也算是开始了三步走的第一步。然而,即使标准值相同,而评判是否达标的方式不同,约束力是有极大差异的。举个例子,中国现行的空气质量标准制定于1996年,其中PM10的日均标准为150微克/立方米,表面上已和美国现行标准一样严格。但是,按照美国的标准,平均每年最多只能有1天超标,否则就算不达标,超标地区需要提交改进方案并加以实施。而在中国的标准文件中,没有类似的规定。各地区在执行标准时,只是计算每年的“达标天数”和“达标率”。PM10的标准至今已经执行了15年,一个86.2%的达标率还可以作为正面消息报道[14]。 在即将发布的PM2.5新标准中,依然没有规定多高的达标率才是可接受的。WHO和其他国家是怎么规定的呢?WHO要求每年最多有3天超标(99%的达标率),澳大利亚最多5天,而美国和日本要求的达标率为98%。中国PM2.5标准的落后不仅是在标准值,更重要的是在约束力上。 7. 新标准即将发布,为什么要到2016年才实施?? 对于这个问题,标准制定者是这样回答的:“考虑到环境空气质量标准实施是一项复杂的系统工程,以及目前全国的环境监测能力现状,结合现行标准实施过程中的经验,为保障数据准确性和可比性,将全国统一实施本标准的时间定为2016 年1 月1 日,以便为各地区预留足够的准备时间,加强标准实施的有关配套工作[15]。” 这么说有道理吗?我们不妨参考一下其他国家是怎么做的。在美国和澳大利亚环保部门的网站上,对于PM2.5标准的制定过程有非常详细的备忘录,我们就以这两个国家为例。 美国早在1994年就宣布要增加PM2.5的指标。1994-1996年间,开了多次研讨会,在1996年底发布了征求意见稿。征求意见期间共接了14000个电话,收到4000封电子邮件、50000份书面或口头意见,而且多次通过听证会、会议、电视节目征求意见。经过这番诚意十足的意见征求,终于在1997年9月16日发布了PM2.5的标准。但在那时,尚未展开全国的PM2.5监测,直到1999年各州才陆续开始,2000年PM2.5监测常规化[16]。 澳大利亚在2001年开始考虑,并在2003年制定了PM2.5的非强制标准。制定该标准的目的是收集数据,以便检讨这一标准是否合理,并准备于2005年开始考虑制定强制标准。在征求意见的过程中,有反对者认为应该直接设立强制标准,否则缺乏约束力,意义也就不大。澳大利亚环保委员会(NEPC)认为当时缺乏足够的PM2.5监测数据,没法很好地评估不达标会带来怎样的影响,坚持了原先的做法[9]。直到今年(2011年),澳大利亚的PM2.5仍然不是强制指标[17],不过这期间一直在做大量的监测和基础研究工作[18]。 中国的PM2.5强制标准正在征求意见中,并拟于2016年实施,“实施”的含义应该是指开展常规检测并公布结果。美国从1997年发布标准到2000年全国监测常规化花了两三年的时间。澳大利亚2003年发布非强制标准,随后即开展全国监测。考虑到中国的国情,延后几年“实施”有其合理性,但是四五年的时间是否太长了呢? 8. […]

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