大氣和廢氣監(jiān)測.顆粒物大氣污染指數(shù)

知識點(diǎn)4大氣顆粒物大氣顆粒物由各種固體或液體微粒均勻地分散在空氣中形成的一個龐大的分散體系，稱為氣溶膠體系。氣溶膠體系中分散的各種粒子稱為大氣顆粒物。一、大氣顆粒物的分類（一）按粒徑、狀態(tài)及來源劃分（8種）1、粉塵（微塵、Dust）顆粒直徑：1~100μm，固體。機(jī)械粉碎的固體微粒，風(fēng)吹揚(yáng)塵，風(fēng)沙。

2、煙(煙氣，F(xiàn)ume)顆粒直徑：0.01~

1μm，固體。生成、現(xiàn)象：由升華、蒸餾、熔融及化學(xué)反應(yīng)等產(chǎn)生的蒸氣凝結(jié)而成的固體顆粒。如熔融金屬、凝結(jié)的金屬氧化物、汽車排氣、煙草燃煙、硫酸鹽等。3、灰（Ash）顆粒直徑：1~200μm；物態(tài)：固體；生成、現(xiàn)象：燃燒過程中產(chǎn)生的不燃性微粒，如煤、木材燃燒時產(chǎn)生的硅酸鹽顆粒，粉煤燃燒時產(chǎn)生的飛灰等。4、霧（Fog）顆粒直徑：2~

200μm；物態(tài)：液體；生成、現(xiàn)象：水蒸氣冷凝生成的顆粒小水滴或冰晶，水平視程小于1km。5、靄[ǎi]（Mist）顆粒直徑：大于10μm；物態(tài)：液體；生成、現(xiàn)象：與霧相似，氣象上規(guī)定稱輕霧，水平視程在1~2km之內(nèi)，使大氣呈灰色。6、霾[mái]

（Haze）顆粒直徑0.1μm左右

，固體。生成、現(xiàn)象：干的塵或鹽粒懸浮于大氣中形成，使大氣混濁呈淺藍(lán)色或微黃色。水平視程小于2km。7、煙塵(熏煙，Smoke)包含0.01~5μm的固體或液體。一般為含碳物質(zhì)，如煤燃燒時產(chǎn)生的固體碳粒、水、焦油狀物質(zhì)及不完全燃燒的灰分所形成的混合物。如果煤煙中失去了液態(tài)顆粒，即成為煙炭。8、煙霧（Smog）0.001~2μm的固體?，F(xiàn)泛指各種妨礙視程(能見度低于2km)的大氣污染現(xiàn)象。光化學(xué)煙霧產(chǎn)生的顆粒物，粒徑常小于0.5μm使大氣呈淡褐色。（二）按監(jiān)測和粒徑劃分1、總懸浮顆粒物(TotalSuspendedParticulate，

TSP)用標(biāo)準(zhǔn)大容量顆粒采樣器，在濾膜上所收集的顆粒物的總質(zhì)量，是大氣質(zhì)量評價中的一個通用的重要污染指標(biāo)。2、飄塵和降塵長期飄泊在大氣中顆粒直徑小于l0μm的懸浮物稱為飄塵(Airborneparticle)；大于l0μm的微粒，由于自身的重力作用而很快沉降下來的這部分微粒稱為降塵（Dustfall）。（二）按監(jiān)測和粒徑劃分3、可吸入顆粒物（InhalableParticulate，IP）易于通過呼吸過程而進(jìn)入呼吸道的粒子，小于10微米。PM10：空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于或等于10微米的顆粒物；PM10（二）按監(jiān)測和粒徑劃分P

PM10測定

利用二段沖擊式小流量采樣器，在采樣器規(guī)定流量下采樣，空氣中的顆粒物經(jīng)慣性沖擊分離，將空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于10um的顆粒收集于已恒重的濾料上。取下，稱量，根據(jù)采樣前后濾料的質(zhì)量差及采樣體積計算空氣中可吸入顆粒物的濃度。（二）按監(jiān)測和粒徑劃分4、可入肺顆粒物（InhalableParticulate，IP）易于通過呼吸過程而進(jìn)入肺部的粒子，小于5微米。PM5：空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于或等于5微米的顆粒物；PM5（二）按監(jiān)測和粒徑劃分5、細(xì)顆粒物（InhalableParticulate，IP）PM2.5指懸浮在空氣中，空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5um的顆粒物。大多數(shù)PM2.5能進(jìn)入呼吸道，由于表面積大，容易吸附許多空氣中的有毒物質(zhì)。因此，PM2.5對人體健康的危害非常大，越來越受到人們的重視。美國在1996年制定了PM2.5顆粒物的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。12PM2.5對健康有什么影響？

PM2.5的濃度過高，主要會對呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成傷害，包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困難、降低肺功能、加重哮喘、導(dǎo)致慢性支氣管炎、心律失常、非致命性的心臟病、心肺病患者的過早死。老人、小孩以及心肺疾病患者是PM2.5污染的敏感人群。如果空氣中PM2.5的濃度長期高于10微克/立方米，死亡風(fēng)險就開始上升。濃度每增加10微克/立方米，總的死亡風(fēng)險就上升4%，得心肺疾病的死亡風(fēng)險上升6%，得肺癌的死亡風(fēng)險上升8%。

13從全社會的角度出發(fā)，降低PM2.5這些看似不大的風(fēng)險，收益卻是很大的。美國環(huán)保局在2003年做了一個估算：“如果PM2.5達(dá)標(biāo)，全美國每年可以避免數(shù)萬人早死、數(shù)萬人上醫(yī)院就診、上百萬次的誤工、上百萬兒童得呼吸系統(tǒng)疾病”。相比當(dāng)前的中國，美國當(dāng)時的空氣質(zhì)量已經(jīng)相當(dāng)不錯，只有很少的地區(qū)略微超標(biāo)。如果中國的PM2.5能夠達(dá)標(biāo)，社會收益無疑將會是巨大的。

上述關(guān)于PM2.5死亡風(fēng)險的數(shù)據(jù)源自2002年發(fā)表于《美國醫(yī)學(xué)會雜志》的一篇論文。

二、大氣顆粒物的源和匯

（一）大氣顆粒物的來源1、天然來源

1）一次顆粒物可起因于地面揚(yáng)塵(風(fēng)吹灰塵)，與地殼、土壤的成分相似；海浪濺出的浪沫，火山爆發(fā)的噴出物，森林火災(zāi)的燃燒物，宇宙來源的隕星塵，生物界產(chǎn)生的顆粒物如花粉、孢子等。2）二次顆粒物森林中排出的碳?xì)浠衔?主要是萜烯類)進(jìn)入大氣后經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的微小顆粒；與自然界硫、氮、碳循環(huán)有關(guān)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，如由H2S、SO2氧化生成的硫酸鹽，由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。

2、人為來源燃料燃燒過程中產(chǎn)生的固體顆粒物，如煤煙、飛灰等。各種工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的固體微粒，汽車尾氣排出的鹵化鉛凝聚而形成的顆粒物。人為排放SO2在一定條件下轉(zhuǎn)化為硫酸鹽粒子等的二次顆粒物。(二)大氣顆粒物的匯（匯集——干沉降和濕沉降）1、干沉降：干沉降是指顆粒物通過重力作用或與其它物體碰撞后發(fā)生沉降。沉降機(jī)制1：一種通過重力對顆粒物的作用。沉降的速率與顆粒的粒徑、密度、空氣運(yùn)動粘滯系數(shù)等有關(guān)。粒子的沉降速度可應(yīng)用斯托克斯定律求出：

v=(ρ-ρ0)gd2/1.8η

其中，v表示沉降速度；g為重力加速度；d為粒子直徑；ρ和ρ0分別為顆粒及空氣的密度；η空氣的粘度，以泊(Pa·s)表示。結(jié)論：粒徑和密度愈大，則沉降速率也愈大。沉降機(jī)制2：另一種是粒徑小于0.lμm的顆粒，靠布朗運(yùn)動擴(kuò)散、互相碰撞而凝集成較大的顆粒，通過大氣湍流擴(kuò)散到地面或碰撞而消除。干沉降對粒徑小于1m的顆粒物去除效率較高。2、濕沉降：指降雨、下雪使顆粒物消除的過程。

存在雨除和沖刷兩種機(jī)制；對粒徑為4m~5m的顆粒物去除效率較高。18（1）氣溶膠對全球氣候的影響：吸收、散射太陽輻射和地面長波輻射，影響地-氣輻射平衡，從而直接影響全球氣候；氣溶膠還可以作為云凝結(jié)核，通過改變云的光學(xué)特征和壽命，來間接影響氣候；三、顆粒物對環(huán)境及人體健康的影響19（2）對人體健康的危害

顆粒物通過呼吸道進(jìn)入人體，較大的粒子可能停留在鼻腔及鼻咽部，很小的顆?？梢赃M(jìn)入并停留在肺部。

20不同粒徑的顆粒物可到達(dá)呼吸系統(tǒng)的部位

（2）對人體健康的危害：

氣溶膠對人體健康有很大的危害，其中有機(jī)物是危害最大的氣溶膠組分，它對生物和人體的危害主要是參與機(jī)體的新陳代謝作用，具有“致癌、致畸和致基因突變”作用?？晌腩w粒物對人體的危害據(jù)英國環(huán)境部(1995)統(tǒng)計結(jié)果，隨著PM10在空氣中的含量上升，哮喘病患病率、住院人數(shù)以及死亡人數(shù)都會上升。PM10每增加50μg/m3，那么哮喘病患病率會上升20%，住院人數(shù)上升10%，死亡率增加5%。（3）對氣象和環(huán)境的影響：隨著氣溶膠增加，致使大氣能見度降低；使空氣質(zhì)量惡化，造成大氣污染，對局部環(huán)境的影響很大。產(chǎn)生酸沉降，對生態(tài)環(huán)境危害很大。24氣溶膠對大氣能見度、大氣光化學(xué)煙霧、酸沉降有極大的影響。北京市區(qū)全年能見度低于4公里的天數(shù)

知識點(diǎn)5大氣污染物監(jiān)測我國空氣中的污染物主要是什么？我國空氣中的污染物：二氧化硫、二氧化氮及可吸入顆粒物26環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)新增PM2.5和O3指標(biāo)

據(jù)新華社北京2012年2月29日電國務(wù)院總理溫家寶29日主持召開國務(wù)院常務(wù)會議，同意發(fā)布新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，部署加強(qiáng)大氣污染綜合防治重點(diǎn)工作。為使環(huán)境空氣質(zhì)量評價結(jié)果更加符合實(shí)際狀況，更加接近人民群眾切身感受，會議同意發(fā)布新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。新標(biāo)準(zhǔn)增加了細(xì)顆粒物（PM2.5）和臭氧（O3）8小時濃度限值監(jiān)測指標(biāo)。會議要求2012年在京津冀、長三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域以及直轄市和省會城市開展細(xì)顆粒物與臭氧等項目監(jiān)測，2013年在113個環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)城市和國家環(huán)境保護(hù)模范城市開展監(jiān)測，2015年覆蓋所有地級以上城市。2728分期實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)我國不同地區(qū)的空氣污染特征、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和環(huán)境管理要求差異較大，新增指標(biāo)監(jiān)測需要開展儀器設(shè)備安裝、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、專業(yè)人員培訓(xùn)等一系列準(zhǔn)備工作。為確保各地有儀器、有人員、有資金，做到測得出、測得準(zhǔn)，決定在全國分期實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)。2.空氣污染指數(shù)API（AirPollutionIndex）空氣污染指數(shù)(API)是一種向社會公眾公布的反映和評價空氣質(zhì)量狀況的指標(biāo)。它將常規(guī)監(jiān)測的幾種主要空氣污染物濃度經(jīng)過處理簡化為單一的數(shù)值形式，分級表示空氣質(zhì)量和污染程度，具有簡明、直觀和使用方便的優(yōu)點(diǎn)。

空氣污染指數(shù)計算根據(jù)我國城市空氣污染的特點(diǎn)，開始是以SO2、NO2和PM10作為計算API的暫定項目。

我國的大氣污染指數(shù)是借鑒了美國的污染物標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)而提出的。根據(jù)我國空氣污染的特點(diǎn)和污染防治重點(diǎn)，目前計入大氣污染指數(shù)地污染物有SO2、NO2、PM10、CO和O3，其中SO2、NO2、PM10三項以日均值計，CO和O3兩項以1小時均值計。

空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量級別污染指數(shù)質(zhì)量級別質(zhì)量描述對健康的影響對應(yīng)空氣質(zhì)量的適用范圍0～50Ⅰ優(yōu)可正常活動自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保護(hù)的地區(qū)51～100Ⅱ良可正常活動為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村101～200Ⅲ輕污染長期接觸，易感人群癥狀有輕度加劇，健康人群出現(xiàn)刺激癥狀特定工業(yè)區(qū)201～300Ⅳ中污染一定時間接觸后，心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇，運(yùn)動耐受力降低，健康人群普遍出現(xiàn)癥狀≥300Ⅴ重污染健康人明顯強(qiáng)烈癥狀，降低運(yùn)動耐受力，提前出現(xiàn)某些疾病32空氣污染指數(shù)的確定①測定空氣中各種污染物②根據(jù)污染物的濃度換算成污染指數(shù)③選取污染指數(shù)最大的為首要污染物④首要污染物的指數(shù)為該地區(qū)的空氣污染指數(shù)⑤根據(jù)空氣污染指數(shù)確定空氣等級各種污染物的空氣污染分指數(shù)計算出來后，其中最大者對應(yīng)的污染物為該區(qū)域的首要污染物，其分指數(shù)即為該區(qū)域的空氣污染指數(shù)API例題：浙江省瑞安市**工業(yè)區(qū)2008年9月4日空氣各種污染物的污染指數(shù)分別為：二氧化硫66，二氧化氮185，可吸入顆粒145請你宣讀該地區(qū)的空氣質(zhì)量報告空氣污染指數(shù)為185，空氣質(zhì)量等級為輕度污染，首要污染物為二氧化氮。【例題】某城市環(huán)境空氣質(zhì)量經(jīng)監(jiān)測后綜合整理，該城市當(dāng)日主要污染物數(shù)據(jù)如下：

CS02

＝0.210(mg/m3)，CTSP＝0.453(mg/m3),

CN02

＝0.200(mg/m3)，試確定該城市的環(huán)境空氣污染指數(shù)、首要污染物和環(huán)境空氣質(zhì)量級別。

解：

得知該城市的API＝212。首要污染物是N02，環(huán)境空氣質(zhì)量的級別為Ⅳ級，屬中度污染。

2.空氣質(zhì)量指數(shù)AQI（AirQualityIndex）空氣質(zhì)量指數(shù)3940第一步：計算各污染物的空氣質(zhì)量分指數(shù)IAQIAQI的計算與評價方法42第二步：選出最大的IAQI作為空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI），并確定首要污染物

AQI大于50時，IAQI最大的污染物為首要污染物。若IAQI最大的污染物為兩項或兩項以上時，并列為首要污染物。IAQI大于100的污染物為超標(biāo)污染物。第三步：對照AQI分級標(biāo)準(zhǔn)，確定空氣質(zhì)量級別AQI的計算與評價方法43

根據(jù)全國城市空氣質(zhì)量實(shí)時發(fā)布平臺，查出2013.11.23日0:00的各污染物實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)如下表。以上蘭站點(diǎn)為例，計算實(shí)時AQI。SO2的IAQI=（相鄰高指數(shù)-相鄰低指數(shù)）/(相鄰高值-相鄰高值）×（監(jiān)測值-相鄰低值）+相鄰低指數(shù)

=(150-100)/(475-150)×(174-150)+100=104NO2的IAQI=(100-50)/(80-40)×(57-40)+50=72CO的IAQI=(100-50)/(4-2)×(3.7-2)+50=93O3-1h的IAQI=(50-0)/(160-0)×(5-0)+0=2O3-8h的IAQI=(50-0)/(100-0)×(7-0)+0=4PM10的IAQI=(100-50)/(150-50)×(140-50)+50=95PM2.5