中國的PM2.5標(biāo)準(zhǔn)和其他*的差別

中國的PM2.5標(biāo)準(zhǔn)擬于2016年生效，雖然比美國落后了一二十年，但和歐盟的2015年生效相比，也不算太晚。如果僅從標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值來看，中國即將發(fā)布的新標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)與WHO過渡期目標(biāo)-1一致，雖然落后于發(fā)達(dá)*，但也算是開始了三步走的*步。然而，即使標(biāo)準(zhǔn)值相同，而評(píng)判是否達(dá)標(biāo)的方式不同，約束力是有極大差異的。舉個(gè)例子，中國現(xiàn)行的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定于1996年，其中PM10的日均標(biāo)準(zhǔn)為150微克/立方米，表面上已和美國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)一樣嚴(yán)格。但是，按照美國的標(biāo)準(zhǔn)，平均每年*多只能有1天超標(biāo)，否則*算不達(dá)標(biāo)，超標(biāo)地區(qū)需要提交改進(jìn)方案并加以實(shí)施。而在中國的標(biāo)準(zhǔn)文件中，沒有類似的規(guī)定。各地區(qū)在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，只是計(jì)算每年的“達(dá)標(biāo)天數(shù)”和“達(dá)標(biāo)率”。PM10的標(biāo)準(zhǔn)至今已經(jīng)執(zhí)行了15年，一個(gè)86.2%的達(dá)標(biāo)率還可以作為正面消息報(bào)道。

在即將發(fā)布的PM2.5新標(biāo)準(zhǔn)中，依然沒有規(guī)定多高的達(dá)標(biāo)率才是可接受的。WHO和其他*是怎么規(guī)定的呢？WHO要求每年*多有3天超標(biāo)（99%的達(dá)標(biāo)率），澳大利亞*多5天，而美國和日本要求的達(dá)標(biāo)率為98%。

如何測定PM2.5？

空氣中漂浮著各種大小的顆粒物，PM2.5是其中較細(xì)小的那部分。不難想到，測定PM2.5的濃度需要分兩步走：（1）把PM2.5與較大的顆粒物分離；（2）測定分離出來的PM2.5的重量。目前，各國環(huán)保部門廣泛采用的PM2.5測定方法有三種：重量法、β射線吸收法和微量振蕩天平法。這三種方法的*步是一樣的，區(qū)別在于第二步。將PM2.5直接截留到濾膜上，然后用天平稱重，這*是重量法。值得一提的是，濾膜并不能把所有的PM2.5都收集到，一些極細(xì)小的顆粒還是能穿過濾膜。只要濾膜對(duì)于0.3微米以上的顆粒有大于99%的截留效率，*算是合格的。損失部分極細(xì)小的顆粒物對(duì)結(jié)果影響并不大，因?yàn)槟遣糠诸w粒對(duì)PM2.5的重量貢獻(xiàn)很小。重量法是*直接、*可靠的方法，是驗(yàn)證其它方法是否準(zhǔn)確的*。然而重量法需人工稱重，程序繁瑣費(fèi)時(shí)。如果要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測，*需要用到另外兩種方法。  

β射線吸收法：將PM2.5收集到濾紙上，然后照射一束β射線，射線穿過濾紙和顆粒物時(shí)由于被散射而衰減，衰減的程度和PM2.5的重量成正比。根據(jù)射線的衰減*可以計(jì)算出PM2.5的重量。

微量振蕩天平法：一頭粗一頭細(xì)的空心玻璃管，粗頭固定，細(xì)頭裝有濾芯。空氣從粗頭進(jìn)，細(xì)頭出，PM2.5*被截留在濾芯上。在電場的作用下，細(xì)頭以一定頻率振蕩，該頻率和細(xì)頭重量的平方根成反比。于是，根據(jù)振蕩頻率的變化，*可以算出收集到的PM2.5的重量。

將PM2.5分離出來的切割器又是怎么工作的呢？在抽氣泵的作用下，空氣以一定的流速流過切割器時(shí)，那些較大的顆粒因?yàn)閼T性大，一頭撞在涂了油的部件上而被截留，慣性較小的PM2.5則能絕大部分隨著空氣順利通過。也許你已經(jīng)覺察到，這和發(fā)生在我們呼吸道里的情形是非常相似的：大顆粒易被鼻腔、咽喉、氣管截留，而細(xì)顆粒則更容易到達(dá)肺的深處，從而產(chǎn)生更大的健康風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于PM2.5的切割器來說，2.5微米是一個(gè)踩在邊線上的尺寸。直徑恰好為2.5微米的顆粒有50%的概率能通過切割器。大于2.5微米的顆粒并非全被截留，而小于2.5微米的顆粒也不是全都能通過。例如，按照《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法》的要求，3.0微米以上顆粒的通過率需小于16%，而2.1微米以下顆粒的通過率要大于84%。

特殊的結(jié)構(gòu)加上特定的空氣流速共同決定了切割器對(duì)顆粒物的分離效果，這兩者稍有變化，*會(huì)對(duì)測定產(chǎn)生很大影響，而使結(jié)果失去可比性。因此，美國環(huán)保局在1997年制定上*個(gè)PM2.5標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，一并規(guī)定了切割器的具體結(jié)構(gòu)。于是，雖然PM2.5的測定儀器有不少品牌，它們外觀卻極為相似。

市面上有些手機(jī)大小的儀器號(hào)稱可以測定PM2.5，科學(xué)嗎？

市面上的非儀器利用光散射的原理測定顆粒物濃度，這種方法并沒有被各國環(huán)保部門采納為標(biāo)準(zhǔn)方法，但是有依據(jù)此原理制成的儀器，在科研中也有運(yùn)用?？諝庵械念w粒物濃度越高，對(duì)光的散射*越強(qiáng)。光的散射相對(duì)容易測，把它測出來，理論上*可以算出顆粒物濃度了。但在實(shí)際運(yùn)用中，事情并沒有這么簡單。光的散射與顆粒物濃度之間的關(guān)系是很不確定的，受到諸多因素的影響，例如顆粒物的化學(xué)組成、形狀、比重、粒徑分布，而這些都取決于污染源的組成。這意味著光散射和顆粒物濃度之間的換算公式隨時(shí)隨地都可能在變，需要儀器使用者不斷地用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行校正，沒有經(jīng)過科學(xué)訓(xùn)練的業(yè)余人士不大可能辦得到。有研究者做過理論計(jì)算：利用光散射儀測定PM2.5，至少有30-40%的不確定性。這種不確定性是這類儀器固有的，質(zhì)量可靠的儀器尚且如此，更何況市面上儀器的質(zhì)量并不都是理想的呢。

由于我國未將PM2.5、臭氧等污染物納入檢測體系，常常會(huì)出現(xiàn)空氣質(zhì)量指數(shù)與公眾觀感相悖的狀況。然而，靠非人員操作非的或質(zhì)量不高的儀器去監(jiān)測空氣質(zhì)量，并不能從根本上解決這個(gè)問題。更有效的監(jiān)督手段，也許是呼吁環(huán)保部門早日在更多地點(diǎn)監(jiān)測PM2.5，并讓全部數(shù)據(jù)對(duì)民眾更為公開、透明。現(xiàn)在新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》正在向公眾征求意見，并擬于2016年實(shí)施，公眾的聲音也許能使這一時(shí)間大大提前。

霾是PM2.5引起的嗎？

雖然肉眼看不見空氣中的顆粒物，但是顆粒物卻能降低空氣的能見度，使藍(lán)天消失，天空變成灰蒙蒙的一片，這種天氣*是灰霾天。根據(jù)《2010年灰霾試點(diǎn)監(jiān)測報(bào)告》，在灰霾天，PM2.5的濃度明顯比平時(shí)高，PM2.5的濃度越高，能見度*越低。

雖然空氣中不同大小的顆粒物均能降低能見度，不過相比于粗顆粒物，更為細(xì)小的PM2.5降低能見度的能力更強(qiáng)。能見度的降低其本質(zhì)上是可見光的傳播受到阻礙。當(dāng)顆粒物的直徑和可見光的波長接近的時(shí)候，顆粒對(duì)光的散射消光能力*強(qiáng)。可見光的波長在0.4-0.7微米之間，而粒徑在這個(gè)尺寸附近的顆粒物正是PM2.5的主要組成部分。理論計(jì)算的數(shù)據(jù)也清楚地表明這一點(diǎn)：粗顆粒的消光系數(shù)約為0.6平方米/克，而PM2.5的消光系數(shù)則要大得多，在1.25-10平方米/克之間，其中PM2.5的主要成分硫酸銨、硝酸銨和有機(jī)顆粒物的消光系數(shù)都在3左右，是粗顆粒的5倍。所以，PM2.5是灰霾天能見度降低的主要原因。

值得一提的是，灰霾天是顆粒物污染導(dǎo)致的，而霧天則是自然的天氣現(xiàn)象，和人為污染沒有必然聯(lián)系。兩者的主要區(qū)別在于空氣濕度，通常在濕度大于90%時(shí)稱之為霧，而濕度小于80%時(shí)稱之為霾，濕度在80-90%之間則為霧霾的混合體。