互动科普

生活在国内大中城市里的人们总是感叹现在的天空没有以前那么蓝，从国外回来的人也常常发现飞机一开始降落就钻入一片灰雾当中。近一二十年来，随着经济的迅猛发展，空气质量问题日益突出。大家感受最明显的就是“灰霾天气”的增多。在这种天气里，天空灰蒙蒙的，能见度很差，呼吸道和心血管疾病发病率增加，有时人们还会感到眼睛受到刺激。去年秋冬季，包括北京在内的华北地区再次受到大范围灰霾天气的影响，引发公众的关注。一个非常专业的名词成为人们热议的话题，这就是PM2.5。

那么，到底什么是PM2.5？它对环境和健康有什么影响？它是从哪里来的，我们应当如何应对这种污染？

图：灰霾天气，PM2.5污染严重，大气能见度很差。

PM2.5是一种空气污染物。进入工业化时代以来，环境污染问题就一直作为社会经济高速发展的代价困扰着人类。空气、水、土壤，这些我们赖以生存的环境要素，无不受到人类自身排放的污染物的威胁。生活在大都市地区的人们，感受最强烈的就是空气污染。根据世界卫生组织（WHO）的评估，全球城市的室外和室内空气污染导致每年有超过200万人过早死亡。

人类和自然界时时刻刻都在向大气中排放着各种各样的物质，这些物质会在大气中停留一定的时间，同时发生物理、化学等方面的反应和变化。当大气中某种物质积累到一定浓度，会对人类造成危害时，就形成了污染。在经济高速发展的今天，人类活动向大气中排放的物质越来越多，成为大气污染的主要来源。

空气污染物可以分为两类：痕量气体（即空气中含量非常微小的气态物质，其体积分数浓度通常不到百万分之一）和颗粒物。大气中的痕量气态污染物通常包括二氧化硫、氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）、一氧化碳、臭氧、碳氢化合物、氟氯烃等，它们会对环境和健康产生各种危害。大气颗粒物可能是固态颗粒，也可能是液滴，它们的化学组成更为复杂，且由于具有特殊的物理和化学特性，对大气能见度、人体健康和气候等会产生很大的影响。这些大气颗粒物均匀分散在空气中，构成一个相对稳定的悬浮体系，又称为大气气溶胶（aerosol）。

大气颗粒物的来源、组成和对健康的危害，与它们的尺寸大小有很大的关系，所以科学家通常按颗粒物的直径（粒径）将其分类。例如粒径小于等于100微米（1微米是1米的100万分之1）的颗粒物，就称为PM100 。PM是颗粒物的英文名称particulate matter的缩写。PM100又称为总悬浮颗粒物，代表大气颗粒物污染的总体水平。比PM100大的颗粒物很难较长时间地悬浮在空气中，会很快沉降到地表。PM10则指粒径小于等于10微米的颗粒物，它们很容易进入人的肺部，故被称为可吸入颗粒物，因为对健康危害较大，一直是科学家关注的对象。近十几年来，科学家发现在可吸入颗粒物中，粒径小于2.5微米的粒子更可怕，它们会深入人的肺泡，其中的超细颗粒甚至会穿过肺泡进入血液，所以又特别提出PM2.5的概念，并专门对此类细颗粒进行了大量的研究和分析。可吸入颗粒物中粒径较大的部分，即PM2.5〜10，被称作粗粒子，而PM2.5则称作细粒子。

实际上，大气颗粒物的形状很不规则，并非均匀对称的球形。我们谈到颗粒物的粒径时，指的并不是它们的实际尺寸，而是它们的“空气动力学等效直径”，也就是与颗粒物在大气中具有相同的最终沉降速度、密度为1克/立方厘米的球体的直径。研究人员在分离、检测不同粒径的大气颗粒物时，就是利用它们的空气动力学特性。具有不同空气动力学直径的颗粒物，在一定的气体流速下具有不同的偏转半径，利用这个原理就可以把不同粒径的颗粒物分开了。常用的串级冲击式大气颗粒物采样器可以将0.1〜10微米的颗粒物按粒径大小分成10级左右采集下来。

（本文发表于《科学世界》2012年第6期）