生活中不得不知的化学
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1.2 PM2.5

1.2.1 什么是PM2.5

2011年秋季,一场突如其来的连续多日的浓密烟雾笼罩了整个北京城,人们纷纷感受到空气受到了严重的污染。美国驻华大使馆监测的PM2.5表明,北京的空气污染状况多次达到“严重危害健康”和“危险”水平。于是,PM2.5这个词汇进入了公众的视线,并迅速成为了人们广泛关注的热点话题。表1-2是关于PM2.5的介绍。

表1-2 PM2.5简介

1.2.2 什么是雾霾

雾和霾是自然界中的两种天气现象。根据气象学上的定义,霾是指大量极细微的颗粒物等均匀地悬浮在空中,水平能见度小于10km的空气普遍浑浊的现象。当空气中水汽较多时,某些吸水性强的颗粒物会吸水、变大,并最终活化成云雾的凝结核,产生更多、更小的云雾滴,使能见度进一步降低,当能见度低于1 km时被定义为雾,而能见度在1~10km时则被定义为轻雾。雾和霾在一天中可以变换角色,甚至在同一区域内的不同地方,雾和霾也各会有所侧重。一般情况下,人们看到的我国区域性能见度低于10km的空气普遍浑浊的现象被称为“雾霾”天气。

因此,假如空气中没有细颗粒物就不会形成霾,没有吸水性强的细颗粒物就不会形成雾。在过去,当人类活动较弱时,这些干尘粒子主要源于自然过程。但是,随着人类活动的加剧,大气中干尘粒子的数量急剧增加,导致近二三十年我国的雾霾问题日益严重。如今,无论是雾还是霾,都已不再是完全的自然现象,而是人类活动产生的细颗粒物(如PM2.5)引起的环境污染问题。

1.2.3 室外PM2.5的来源

PM2.5的化学组成成分包括有机碳、炭黑、粉尘、硫酸盐、硝酸盐五类物质。

(1)有机碳的成分相对比较复杂,包括多环芳烃、硝基多环芳烃、正构烷烃和醛酮类等有毒物质。

(2)炭黑主要来源于汽车尾气排放、锅炉燃烧、废弃物焚烧、露天烧烤、秸秆焚烧和居民柴草燃烧等过程。

(3)粉尘主要来源于建筑施工、道路交通和工农业生产过程中的扬尘。

(4)硫酸铵由二氧化硫(SO2)转化而来,主要来源于含硫化石燃料的燃烧。

(5)硝酸铵由氮氧化物(NOx)转化而来,主要来源于汽车尾气的排放以及化肥的生产过程。

1.2.4 室内PM2.5的来源

室内PM2.5的来源主要包括吸烟、厨房油烟和装修材料释放的有毒物质三大类,另外还有室外污染物被引入室内。

(1)香烟烟雾是室内PM2.5的重要源头。在有人吸烟的室内,90%以上的PM2.5来源于香烟烟雾,一根香烟燃烧后形成的烟雾可以使室内PM2.5的污染程度达到严重污染的水平。

“史上最严禁烟令”

被称为“史上最严禁烟令”的《北京市控制吸烟条例》于2015年6月1日正式开始实施。之所以被称为最严,是由于其规定了在“凡是带屋顶的”公共区域都不能吸烟,包括公共场所、工作场所的室内区域,以及公共交通工具内。此外,包括幼儿园、中小学校、文物保护单位、体育场、儿童医院在内的室外区域也禁止吸烟。若违反条例,将被处以个人最高200元、单位最高1万元的罚款。

(2)厨房油烟也是PM2.5的重要来源。厨房油烟包括炒菜产生的油烟以及使用的燃料燃烧不完全等,如果没有及时通风排出室外,很容易造成厨房内PM2.5的浓度急剧升高。

(3)室内装修材料包括油漆、胶合板、刨花板、泡沫填料、内墙涂料、塑料贴面、黏合剂等,它们均含有甲醛、苯、氨、甲苯等有机挥发物,会释放出大量有害气体,而且是持续性释放,这些都有可能导致PM2.5颗粒物产生。

1.2.5 PM2.5的危害

首先,PM2.5的直径还不到人头发的1/20,由于粒径非常小,因此可以穿透人体呼吸道的防御毛发状结构(也就是鼻腔中的鼻纤毛)进入人体内部,引发整个人体范围的疾病;其次,PM2.5对大气能见度有强烈的消光能力,使人的视野大大缩短,远处呈现一片暗灰色,从而使美丽的景色黯然失色,影响人的心情;最后,PM2.5浓度太高对气候最显著的影响是日照显著减少,同时还改变了气温和降水模式,导致我国雾天增多。

大气中颗粒物浓度和粒径的不同对人体的健康有着不同的影响,浓度越高,粒径越小,危害程度就越大。常见颗粒物大小如图1-2所示。表1-3所示是颗粒物粒径大小对人体健康的影响。郝吉明.大气污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2010.

图1-2 颗粒物大小示意

表1-3 颗粒物粒径大小对人体健康的影响

1.2.6 PM2.5的防治

PM2.5污染排放源可以分为人为源和自然源。人类对于自然界产生的颗粒物的控制是十分有限的,然而对于人类自身活动产生的颗粒物是完全可以预防和控制的,而且引起环境问题的PM2.5主要来源于人类活动,因此只要控制好人类活动的污染物排放就可以解决当前的颗粒物污染问题。针对人为排放源的特征,可以将PM2.5排放的控制途径和措施分为以下四个方面:

(1)控制煤烟

改造燃煤炉灶,尽可能以天然气或液化石油气替代燃煤;取缔不法的路边烧烤摊。

(2)控制汽车尾气

控制汽车的数量;更新机动车辆,淘汰老旧的车辆;提高机动车尾气排放的标准;提高汽车燃油的品质;开发绿色清洁的能源;提倡绿色出行,鼓励群众优先选择公共交通工具。

(3)控制扬尘

路面适当洒水,减少扬尘,提高清扫频率;扩大城市绿化面积,提高植被覆盖率;建筑施工工地做好裸露地面扬尘防护和控制。

(4)鼓励公众参与环保

提高公众环境保护意识,自觉参与节能减排活动,从自身做起,做好节能减排工作。节约一度电、一盆水、一张纸,少开一天车,少放一点烟花爆竹,少抽一支烟,都是对环境保护的实际贡献。