[科普中国]-空气污染物浓度

表示方法

空气污染物浓度有两种表示法1：一是质量浓度，单位体积空气中含污染物质量，mg/m³；一是体积浓度，污染物体积与整个空气容积之比，ppm为单位，即污染物体积占空气容积的百万分之一，亦可用pph和ppt等。显然，它适用于气体污染物计量浓度。两种浓度单位可以相互转换1：

X = YA/22.4（mg/m³）

Y=22.4X/A（ppm）

式中：X 表示质量浓度单位，Y 表示体积浓度单位，A 表示污染物的摩尔质量。

季节性特征步入秋冬季，我们常感觉到雾霾天数相比夏季明显增多，以2015年全年地级以上城市污染天数监测数据为例，2015年受局地排放和气候因素影响，我国338个地级以上城市1月、2月和12月污染天数最多，分别占17.2%、12.5%和13.3% ； 8月和9月污染天数最少，分别仅占4.4%和3.5%。受不同的季节污染源排放，降水，风速等大气扩散条件影响，PM2.5、PM10、NO2、SO2和CO的浓度总体呈现秋冬季高，夏季低的趋势2。

我国雾霾的主要污染物是PM2.5，影响PM2.5浓度变化的主要有两个原因 2：污染源排放和气象条件。

在我国，污染源排放有以下三个方面 ：1）采暖期燃煤取暖。在冬季，尤其是北方地区气温偏低，采暖，燃煤量显著升高，本地污染物排放浓度增高，污染物容易在不利气象条件下累积使得污染物浓度升高。2）本地工业源。还有冬季生物质燃烧排放，也是可以导致冬季区域性大范围重污染的“元凶”之一。譬如2016年11月初东北区域重污染过程，内在原因就是污染物排放量过大，不利的气象条件是重要诱因，此次重污染主要源自冬季燃煤采暖和生物质燃烧排放。3）机动车尾气排放增加。汽车保有量继续攀升，且相比夏季，冬季机动车尾气排放应该会增加。2

在气象条件上，有以下两个方面原因 ：1）逆温。气象条件影响PM2.5等污染物浓度变化，其中，逆温是一重要因素，这种下冷上热的逆温层结一旦形成，空气无法上下对流，污染物就很难扩散。而秋冬季夜间是最容易形成这种逆温情况的。夏季则相反，大气垂直运动活跃，加上气旋活动频繁，就不易出现逆温现象。2）静风（微风）降水少。冬季气团干燥，降雨量少且持续时间较短，对空气中污染物的冲刷效果不明显，风速和风力较小，污染物不利于扩散且容易累积，导致PM2.5等污染物浓度偏高。2

近期变化趋势《大气十条》由国务院于2013年9月发布。具体目标为到2017年，全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上，优良天数逐年提高 ；京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分别下降25%、20%、15%左右，其中北京市细颗粒物年均浓度控制在60μg/m³左右3。

从环境监测数据看，2013-2015年，全国城市空气质量整体上不断改善，PM2.5、PM10、NO2、SO2和CO年均浓度和超标率逐年下降，2015年京津冀、长三角和珠三角大气PM2.5年均浓度相比2013年分别下降了27.4%、20.9%和27.7%。大多数城市重污染天数减少2。

从监测数据看，2016年1-10月，京津冀区域13个城市优良天数比例范围为40.0%-79.5%，平均为61.2%，同比提高6.9个百分点。平均超标天数比例为38.8%，其中轻度污染为26.4%，中度污染为7.6%，重度污染为4.0%，严重污染为0.7%。秦皇岛、张家口、承德等11个城市的优良天数比例在50%-80%之间，衡水、保定2个城市的优良天数比例低于50%。超标天数中以PM2.5、PM10和O3为首要污染物的天数分别占污染总天数的53.2%、11.0%和35.3%，以NO2、SO2和CO为首要污染物的天数分别占0.4%、0.0%和0.1%。以北京市为例，北京市在2013年时PM2.5年均浓度是89%，到2015年时年均值是80.6%，下降也是非常感观的。2015年北京优良天数比例为56.0%，同比提高3.0个百分点，与2013年相比提高13.4个百分点。2015年出现重度污染17天，严重污染4天，重度及以上污染天数同比减少3天，比2013年减少28天。超标天数中，以PM2.5为首要污染物的天数最多，其次是O32。

2016年1-10月，11个考核PM2.5的省（区、市）PM2.5浓度同比均下降。其中，浙江下降幅度在15%以上，珠三角、河北、上海、内蒙古、山东和江苏下降幅度在10%-15%之间，北京、重庆、天津和山西下降幅度在0-10%之间。与2013年同期相比，11个考核PM2.5的省（区、市）PM2.5浓度均明显下降。其中，河北、天津、内蒙古、山西、山东、珠三角和北京下降幅度在30%以上，浙江、江苏、重庆和上海下降幅度在15% ～ 30%之间2。

但公众对空气质量改善并没有切身感受，2013年1月 及12月、2014年2月 和2015年12月先后发生多次重污染过程，覆盖范围包括了京津冀鲁豫和长三角等省市上百万平方公里的区域。虽然近三年大气重污染天数有所下降，但重污染过程浓度水平高、持续时间长、覆盖面积广，对全年PM2.5年均浓度的抬升作用仍十分明显，也在很大程度上抵消了公众对空气质量改善的感性认识2。

同时，我国城市空气质量面临形势依然严峻，按六项污染物年均值进行评价，2015年全国338个地级以上城市中有265个城市超标，占78.4%，仅有21.6%的城市空气质量达标。按六项污染物的日均指标进行评价，各城市空气质量达标天数比例为76.7%，仍存在不同程度的污染天数，特别是重度污染和严重污染的天数仍高达2.5%和0.7%。东部城市和区域PM2.5及PM10污染负荷高，部分省区PM10年均浓度不降反升，北方冬季重污染问题十分突出，重点区域大气臭氧污染问题显现，冬季重污染问题突出。2

空气污染物以各种方式排放进入大气，有可能对人和生物、建筑材料以及整个大气环境构成危害或带来不利影响的物质称为空气污染物。根据空气污染物的物理形态和化学成分，将其分为以下几类1：

颗粒污染物颗粒污染物是指以固体或液体微粒形式存在于空气介质中的分散体，从分子尺度大小到大于10微米粒径的各种微粒，主要有飘尘、降尘等，总称总悬浮颗粒物（TSP）。总悬浮颗粒物的存在使得大气能见度降低，空气污浊，并且一些半径较小的粒子还能被人类吸入到呼吸系统中，引起呼吸系统疾病。大气中的颗粒物还能影响地气系统的辐射收支，参与非均相的化学反应。1

碳的氧化物主要有二氧化碳、一氧化碳等气体污染物。1

氮氧化物主要有一氧化氮和二氧化氮等气体污染物，以及由此可能产生的二次污染物。氮氧化物主要来源于石油的燃烧，尤其是机动车的废气排放。氮氧化物能与大气中的一些物质反应，并能在太阳紫外线作用下发生光化学反应，生成一些有强烈刺激性和毒性的有机物，形成光化学烟雾，严重污染环境，损害人类健康。1

硫化物最主要是二氧化硫。二氧化硫主要来自于含硫煤炭的大量燃烧、自然界的火山爆发等。二氧化硫被排放到大气中后，会参与氧化过程，与一些氧化性较强的物质发生化学反应，能转变为三氧化硫，三氧化硫溶解于降水中形成酸雨。这是迄今为止认为的最主要的空气污染物。1

卤化物主要有氟化氢、氯气和氯化氢等气体污染物。1

碳氢化合物主要包括烷烃、烯烃和芳烃类复杂多样的含碳含氢化合物。1

氧化剂主要是指在空气中具有高度氧化性质的一些化学物质，例如臭氧及其它过氧化物。1

放射性物质除了上述常见的空气污染物外，还可能由于一些偶然事件使大气受到放射性污染物的污染。例如由于核装置的事故能使大气受到放射性污染，在20世纪80年代，前苏联（现在乌克兰）切尔诺贝利核电站发生反应堆外泄事故，引起大火，使大量的放射性尘埃被排放到大气中，造成大范围长时间的严重空气污染，数千人死亡或病变。1