互动科普

PM2.5的化学成分非常复杂，而且会随着地点和季节而改变。世界各地的科学研究表明，PM2.5的主要化学成分有硫酸盐、硝酸盐、铵盐、炭黑、有机碳化合物、微量金属和地壳矿物质比如锌、钾、钙、镁、硅等。在不同的时间和地点，PM2.5里面的这些化学成分的比例会有显著差异。比如冬季燃煤取暖较多的北方城市，PM2.5中的硫酸盐比例会偏高；而机动车密集的都市地区，PM2.5中有机碳化合物的比例会偏高。

由于PM2.5来源众多，形成机制错综复杂，要准确定量地判别特定时间和地点空气中PM2.5的来源是极具挑战的前沿科学研究课题。科学家通常使用的方法之一是利用颗粒物中的特征“示踪物”来辨别PM2.5的来源。例如利用PM2.5中锌的含量可以揭示其是否来源于汽车尾气贡献，钾的含量可以示踪其是否来源于生物质燃烧。另外，科学家还利用同位素碳14的分析，揭示PM2.5中的有机碳成分是来源于化石燃料（燃烧或者二次生成）还是来源于生物质燃烧或天然挥发性有机物的二次生成。

图：几种PM2.5颗粒的电子显微镜照片

然而要准确定量地研究不同来源对PM2.5浓度的贡献，还要进一步借助于科学家开发的空气质量数值模型，利用“数值示踪”工具，在空气质量模型描述的数字空间里，标记和追踪各种污染物自污染源排放出来以后在大气中的所有迁移转化过程，从而清晰地分辨特定时间和地点的空气中的PM2.5究竟源自何方。这类“数值示踪”方法的准确性是建立在空气污染物“源排放清单”的准确性之上的。源排放清单指的是，在一个特定的时间和区域内不同类型的排放源所排放出来的污染物的种类及其浓度数据。遗憾的是，目前世界各国编制的源排放清单本身都具有很高的不确定性。我国在这方面的工作也比较落后，迄今还没有颁定任何一个权威的“国家源排放清单”。

虽然大气颗粒物的来源纷繁复杂，其去除途径却并不多，主要有两个：自身沉降（干沉降）和雨雪的清除（湿沉降）。粗粒子比较容易沉降，但PM2.5因其粒径微小，干沉降速率相对很小，主要是靠雨雪等降水除去的。降水也有两方面的作用：一方面，一些细粒子会作为云的凝结核形成云滴，当云滴形成降水时就自然将这部分颗粒物清除了；另一方面，雨雪在降落过程中也会将大气中的很多颗粒物冲刷下来。另外，PM2.5的干沉降速率还与地面的“粗糙程度”有关。比如在裸露的地面上空，PM2.5的干沉降速率特别小，但是森林等植被冠层会使颗粒物的碰撞附着几率大为增加，从而提高PM2.5的干沉降速率。因此，在城市和空旷地区增加绿化面积可以有效减轻PM2.5污染。

当然，PM2.5和PM10还有另一个“去除”途径，那就是被动物和人类吸入体内。而这正是为什么PM2.5这么受公众关注的最主要原因。

（本文发表于《科学世界》2012年第6期）