3 環境空氣中小顆粒物的研究狀況
1988年,王瑋等[4]對廣州、鄭州、云崗3地大氣環境中PM2.5 濃度、離子濃度、酸度和酸化緩沖能力進行了分析;張晶[8]等對北京市大氣中PM2.0的來源進行了分析,董金泉等[9]等對華北清潔地區空氣中PM2.0的來源進行了研究,發現城區與清潔區存在很大差異,城區PM2.0主要來源為汽車尾氣(59.7%),清潔區主要為土壤塵(67.1%),雖然不同的解析源的方法存在著較大的差異,但對宏觀環境的分析有一定的意義和參考價值。李祚泳等[2]對大氣顆粒物(PM10)源解析常用的化學質量平衡法(CMB)、因子分析法(KA)、目標變換因子法(TTFA)、目標識別因子法(TTRA)及投影尋蹤回歸新技術(PPR)進行了比較,指出每種方法的局限性或不足。
魏復盛等[1,3,5,6]對廣州、重慶、武漢和蘭州4個城市大氣中PM10 和PM2.5的組成、顆粒物的污染水平及與人體健康關系等進行了較為系統的研究,通過聚類分析指出城市大氣顆粒物中元素的來源,指出高富集于顆粒物上的金屬和非金屬元素(Cu、Zn、Pb、S、Cl、Se、As、Br)。文獻[5,6]將PM10 、PM2.5污染監測與健康調查相結合,提出了空氣中PM10 、PM2.5與兒童呼吸系統患病發生率呈線性相關,其影響比二氧化硫和氮氧化物更密切。空氣污染嚴重組對兒童呼吸系統疾病的發生率是污染較輕組的1.71~3.95倍。呼吸系統疾病受顆粒物影響大的另一原因應與顆粒物對多種有害物質的吸附有關。朱利中等[10]對城市居民區空氣中多環芳烴污染物氣態和固態分布做出了分析。即使在氣溫高達35℃時,具有強致癌作用的 B[a]P(25ng/m3)在顆粒物上仍占87.0%,被懷疑有致癌性的苯并[k]熒蒽(40ng/m3)在顆粒物上也占87.5%,致癌的四環芳烴苯并[a]蒽在顆粒物上的比例為35%。五環芳烴在PM10 上吸附的量占在總懸浮顆粒物總量的85%以上。若空氣中顆粒物B[a]P濃度為22ng/m3,苯并[k]熒蒽濃度為36ng/m3, 它們在PM2.5上吸附的量約占總量的50%以上;PM2.5約有50%由鼻腔分離[11],按每人每天吸入空氣10m3計,通過細顆粒物吸入身體未被鼻腔分離的B[a]P為55ng,苯并[k]熒蒽為90ng。
在我國南北方城市中,細顆粒物及多環芳烴的污染比較嚴重,超標現象時有發生。有關居住區多環芳烴污染與人體健康水平(特別是癌癥)的關系,不同代表性區域細顆粒物吸附有機物性能,細顆粒物濃度與人體健康的定量關系等尚需系統研究。
4 環境空氣中不同粒徑顆粒物相關性分析
環境空氣中TSP、PM10 和PM2.5之間存在相互聯系,在不同的條件下,PM10、PM2.5在TSP中所占的比例也有所不同。在上海某居民區,PM10≈0.85TSP, 1996年德國,PM10≈0.83TSP,1995年和1996年的蘭州,PM10≈0.25TSP。一般講, 空氣質量較好時, 空氣中小顆粒物所占比例高,其中汽車尾氣貢獻率較高。
唐山市環境空氣中總懸浮顆粒物與PM10 的相關性見圖2。線性方程為:y=0.5048x+0.0254, 相關系數 r=0.8646,n=20,若顯著性水平α=0.001, r0.001=0.6787,r>>r0.001, TSP與PM10線性關系非常顯著。
根據文獻[1]的數據, 建立PM2.5與PM10間的線性方程見圖3。線性方程為:y=0.5385x+0.0102, 相關系數r=0.9569,n=16,若顯著性水平α=0.001, r0.001=0.7420, r>>r0.001, PM2.5與PM10線性關系非常顯著。
從1995、1996年4個城市監測結果看,我國城市環境大氣中PM2.5污染較為嚴重,平均濃度為0.109mg/m3, PM2.5與PM10之比較低為0.59。1996年,德國法蘭克福PM2.5濃度為0.028mg/m3,與PM10之比為0.70,由此可見空氣中顆粒物濃度越低,PM2.5所占比例越高。
5 結論
近20年來,我國城市環境空氣中顆粒物污染變化顯著。顆粒物濃度大幅度減小,小顆粒物所占比例增大。南方與北方城市、東部與西部城市環境空氣中顆粒物濃度差別較大,但這種差距呈縮小趨勢。