污染事件對(duì)空氣質(zhì)量的影響研究

張瓊

摘 要：空氣污染物標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)中有5種主要污染物，分別為懸浮微粒（PM10）、二氧化硫（SO2）、臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）。我國(guó)近年來(lái)亦將細(xì)懸浮微粒（PM2.5）納入空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，采用每日空氣質(zhì)量指針的細(xì)懸浮微粒（PM2.5）預(yù)警分級(jí)制度，提醒民眾指標(biāo)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)需開始注意戶外活動(dòng)的強(qiáng)度，空氣質(zhì)量已成為國(guó)民關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：污染 事件 空氣 質(zhì)量 影響

中圖分類號(hào)：R122.26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）11（a）-0125-02

大氣中的懸浮微粒對(duì)于環(huán)境及人體健康都會(huì)有嚴(yán)重的影響，在環(huán)境方面的影響包含酸性或毒性物質(zhì)的沉降、能見(jiàn)度降低；而人體健康方面的影響，易造成呼吸道系統(tǒng)及心臟系統(tǒng)產(chǎn)生病變，對(duì)于敏感族群的影響更為嚴(yán)重。

盡管已有許多專家學(xué)者對(duì)環(huán)境中的粒狀污染物進(jìn)行研究，但對(duì)于人為事件所造成的空氣質(zhì)量影響差異性的探討則較少。因此，本研究將探討某地區(qū)鞭炮施放期間及農(nóng)業(yè)廢棄物燃燒期間，兩個(gè)事件所產(chǎn)生的粒狀污染物對(duì)空氣質(zhì)量的沖擊及量化進(jìn)行探討。

1 懸浮微粒與黑碳

1.1 懸浮微粒

粒狀污染物可源自于原生性氣膠及衍生性氣膠，原生性氣膠主要來(lái)源可分為人為活動(dòng)排放或自然界產(chǎn)生，衍生性氣膠為原生性氣膠經(jīng)由化學(xué)作用而生成。

大氣中的懸浮微粒通常是指懸浮在空氣中的固體、液體或是固液共存顆粒。依粒徑的大小作為區(qū)分，主要分為懸浮微粒PM10（氣動(dòng)直徑小于10?m）、細(xì)懸浮微粒PM2.5（氣動(dòng)直徑小于2.5?m）及超細(xì)微粒（粒徑小于100nm以下）。本研究以細(xì)懸浮微粒PM2.5質(zhì)量濃度及微粒數(shù)目濃度作為主要探討目標(biāo)。

而微粒的化學(xué)成分通常包含無(wú)機(jī)水溶性、金屬化合物、元素碳、有機(jī)化合物及地殼元素的化學(xué)物等，部分氣膠具有吸濕的性質(zhì)并包含與微粒結(jié)合的水分，而氣膠中的有機(jī)成分通常非常復(fù)雜，包含數(shù)百種有機(jī)化合物，而本研究將針對(duì)黑碳微粒的濃度進(jìn)行探討。

1.2 黑碳

空氣懸浮微粒中的黑碳主要來(lái)自于燃料中所含的碳因不完全燃燒而生成[1]，而在交通污染源中，汽機(jī)車所排放的廢氣就含有大量的黑碳成分。

（1）總碳：懸浮微粒所含碳的物質(zhì)，假設(shè)TC=EC+OC，而無(wú)機(jī)碳通常會(huì)忽略不計(jì)。

（2）有機(jī)碳：任何含碳的化合物像氧、硫、氮、氯等一樣，和氫與其他元素化學(xué)結(jié)合。

（3）元素碳：基本上為純碳的一種形式，可以存在晶體或非晶體兩者之間，而不是和氫或氧產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合[1]。元素碳可于接近4000K的高溫惰性環(huán)境中呈現(xiàn)熱穩(wěn)定狀況，且僅在340℃以上的溫度才會(huì)開始?xì)饣C為惰性物質(zhì)而且在大氣環(huán)境中不易揮發(fā)及不溶于任何溶劑[2]。

（4）黑碳（BC）：由化石燃料和生質(zhì)燃燒不完全而所產(chǎn)生不純的元素碳或是燃燒產(chǎn)生類似石墨結(jié)構(gòu)的黑色微粒。黑碳約含有60%的碳及其他元素如氫、氧、氮和硫。黑碳的特性包含：對(duì)可見(jiàn)光具強(qiáng)烈的吸收性；具有耐火的性質(zhì)，揮發(fā)溫度接近4000K；不溶于水、有機(jī)溶劑包含甲醇和丙酮；由直徑<10nm到約50nm的碳球體聚結(jié)而成。

2 污染事件對(duì)空氣質(zhì)量的影響

中國(guó)某市的霧霾、沙塵暴、燃燒稻草、過(guò)年煙火共4種不同的事件跟平常日（NDs）進(jìn)行空氣品質(zhì)的比較。其結(jié)果顯示在這4個(gè)污染事件中除了沙塵暴外，PM2.5質(zhì)量平均濃度均較平常日高出許多，PM2.5的濃度大小依序?yàn)槿紵静荩?04.1?g/m3）>霧霾（351.2?g/m3）>煙火（298.8?g/m3）>沙塵暴（137.6?g/m3）。結(jié)果指出該市在施放煙火當(dāng)天PM2.5的平均濃度較平常日高約2～3倍，能見(jiàn)度也從平常日的13.1km降至11.8km，因此施放煙火當(dāng)天的PM2.5質(zhì)量濃度增加亦導(dǎo)致該市區(qū)的能見(jiàn)度明顯降低。這些污染事件期間PM2.5質(zhì)量濃度都遠(yuǎn)超過(guò)美國(guó)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)24小時(shí)平均標(biāo)準(zhǔn)濃度35?g/m3和年平均標(biāo)準(zhǔn)濃度15?g/m3。

煙火及鞭炮的燃燒會(huì)對(duì)北京空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響，在2006年元宵節(jié)期間測(cè)定PM2.5和PM10中所含的18種離子、20種元素及黑碳。

節(jié)慶當(dāng)天晚上2月12日為樣品#1；節(jié)慶次日，2月13日白天為樣品#2；2月13日夜間為樣本#3；與正常日2月14-15日為樣品#4，在施放煙火的夜晚PM2.5和PM10中每克的微粒所含鉀的平均濃度為131和103mg/g，高于正常日大約3倍。實(shí)際上鉀鹽，如硝酸鹽、氯酸鹽和高氯酸鹽被廣泛作為煙火的氧化劑。

另外，PM2.5和PM10中6種氣膠主要成分的質(zhì)量百分比，結(jié)果顯示二次無(wú)機(jī)氣膠、有機(jī)物、地表?yè)P(yáng)塵以及煙火顆粒為主要成分，這4種成分總共占83.6-95.9%。此4個(gè)成分占24.5%～48.0%、16.1%～37.7%、5.0%～37.2%和5.17%～19.6%，其余部分的<11%為水。元宵節(jié)期間PM2.5和PM10的主要來(lái)源為煙火，PM2.5和PM10的濃度在煙火施放當(dāng)天可高達(dá)184.3和466.2?g/m3，比平常的PM2.5與PM10的質(zhì)量濃度26.1和85.6?g/m3分別高出7倍和5倍。

3 結(jié)語(yǔ)

在歷史上曾發(fā)生過(guò)數(shù)次嚴(yán)重的空氣污染事件，造成空氣質(zhì)量嚴(yán)重的影響，如大量施放煙火，產(chǎn)生的煙霧及煙塵籠罩整個(gè)城市，造成空氣懸浮微粒濃度增加，影響空氣質(zhì)量惡化。大量燃燒木材所產(chǎn)生的煙霧造成黑碳濃度增加等。由以往事件可知特定事件會(huì)造成空氣質(zhì)量的惡化而造成人類生活的不方便及導(dǎo)致對(duì)人體健康的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 洪也，馬雁軍，韓文霞，等.冬季大氣顆粒物元素濃度及富集因子的粒徑分布[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011（11）：2336-2346.

[2] 張小玲，徐敬，李臘平.不同氣象條件下煙花爆竹燃放對(duì)空氣質(zhì)量的影響研究[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2008（4）：6-12.endprint