陳其勝，韓 錕，薛娟霞*

（1.甘肅省白銀生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，甘肅 白銀 730900；2.靖遠(yuǎn)煤業(yè)集團(tuán)劉化化工有限公司，甘肅 靖遠(yuǎn) 730900）

引言

隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)居住環(huán)境質(zhì)量越來越重視，相關(guān)部門加大了環(huán)境保護(hù)力度。目前，我國許多主要城市已經(jīng)安裝了城市大氣環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)在線發(fā)布監(jiān)測數(shù)據(jù)，讓居民可以隨時(shí)了解城市環(huán)境狀況。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的2022年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)數(shù)據(jù)，PM2.5在337個(gè)地級(jí)及以上城市中是主要污染物，占總超標(biāo)天數(shù)的51.0%，PM2.5年均濃度為33微克/立方米。PM2.5是導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病的主要因素，對(duì)人體健康造成不利影響。因此，加強(qiáng)對(duì)城市大氣環(huán)境中PM2.5濃度變化特征的研究，并根據(jù)其規(guī)律采取有針對(duì)性的防治措施，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 城市空氣PM2.5 污染現(xiàn)狀

1.1 時(shí)間變化特征

在季節(jié)性變化方面，冬季通常是PM2.5濃度較高的季節(jié)，這主要與冷暖空氣交替、穩(wěn)定的氣象條件以及取暖和工業(yè)生產(chǎn)等活動(dòng)增加了顆粒物排放量有關(guān)。夏季通常是PM2.5濃度較低的季節(jié)，因?yàn)橄募镜臍庀髼l件有利于顆粒物的擴(kuò)散和稀釋，同時(shí)降雨等氣象因素也有助于清除大氣中的顆粒物。

在日變化特點(diǎn)方面，城市空氣中的PM2.5濃度通常呈現(xiàn)出明顯的日間高峰和夜間低谷。白天，交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)和建筑施工等活動(dòng)達(dá)到高峰，導(dǎo)致顆粒物排放量增加，從而使PM2.5濃度升高；而夜間這些活動(dòng)減少，加上夜間的穩(wěn)定氣象條件，PM2.5濃度相對(duì)較低[1]。

1.2 空間變化特征

城市大氣環(huán)境中PM2.5濃度的空間變化特征是指不同地區(qū)之間、城市內(nèi)部不同區(qū)域之間的PM2.5濃度分布差異。這些差異受到多種因素的影響，包括地理位置、氣象條件、人口密度、工業(yè)結(jié)構(gòu)等。沿海城市通常比內(nèi)陸城市的PM2.5濃度要低，因?yàn)楹Ｑ罂梢韵♂尶諝庵械念w粒物。同時(shí)，高山地區(qū)的PM2.5濃度也較低，因此山區(qū)空氣通常更加清新；相反，盆地地區(qū)的PM2.5濃度較高，因?yàn)榕璧氐貏莸屯?，容易積聚顆粒物。在氣象條件穩(wěn)定的地區(qū)，PM2.5濃度較高的可能性較大，因?yàn)榉€(wěn)定的氣象條件有助于顆粒物的積聚；相反，氣象條件不穩(wěn)定的地區(qū)，PM2.5濃度較低。人口密度大的地區(qū)通常會(huì)有更多的交通和工業(yè)活動(dòng)，從而導(dǎo)致PM2.5排放量增加。工業(yè)結(jié)構(gòu)也會(huì)影響PM2.5濃度，工業(yè)污染是PM2.5的主要來源之一[2]。

1.3 區(qū)域變化特征

城市大氣環(huán)境中PM2.5濃度的區(qū)域變化特征是指不同城市或地區(qū)之間的PM2.5濃度差異。這些差異受到地理、氣象、人口密度、工業(yè)結(jié)構(gòu)等多種因素的影響，導(dǎo)致不同區(qū)域的空氣質(zhì)量不同。城市所處的地理位置對(duì)PM2.5濃度有顯著影響。沿海城市由于海洋的作用，PM2.5濃度較低、空氣較清新；內(nèi)陸城市或地勢低洼的盆地地區(qū)，受地理位置的限制，容易出現(xiàn)PM2.5積聚、濃度較高的現(xiàn)象。氣象條件對(duì)PM2.5濃度的分布也有重要影響，例如風(fēng)向和風(fēng)速會(huì)影響顆粒物的擴(kuò)散和輸送。風(fēng)向帶人口密度大的城市通常會(huì)有更多的交通和工業(yè)活動(dòng)，導(dǎo)致PM2.5排放量增加。因此，人口密度高的城市往往PM2.5濃度較高。

2 城市空氣中PM2.5的主要來源

2.1 機(jī)動(dòng)車尾氣排放

機(jī)動(dòng)車尾氣排放是指汽車和其他機(jī)動(dòng)車輛在運(yùn)行過程中釋放出的各種氣體和顆粒物。這些排放物包括有害氣體和微小的顆粒物，其中尤以柴油車輛的排放為甚。柴油車輛通常使用柴油作為燃料，其尾氣中含有大量微小顆粒，這些顆粒物被歸類為PM2.5，因?yàn)樗鼈兊闹睆叫∮诨虻扔?.5微米。柴油車輛尾氣排放中PM2.5含量較高，因此成為城市空氣中PM2.5的主要來源之一[3]。

2.2 工業(yè)排放

工業(yè)生產(chǎn)過程中的燃燒、化學(xué)反應(yīng)和生產(chǎn)操作會(huì)釋放出有害廢氣，其中包括各種污染物，如氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）等。這些顆粒物在排放源附近或被風(fēng)力傳播到城市空氣中，增加了城市PM2.5的濃度。工業(yè)生產(chǎn)中的物料處理、搬運(yùn)和加工過程會(huì)產(chǎn)生粉塵，這些粉塵包括各種物質(zhì)，如金屬、化學(xué)物質(zhì)、木材、礦物等。粉塵未經(jīng)有效控制，可以成為PM2.5的來源。廢物焚燒過程中釋放的廢氣和顆粒物也包含PM2.5，焚燒過程不受有效控制，廢氣和顆粒物就會(huì)排放到城市大氣中，影響空氣質(zhì)量。

2.3 建筑施工和揚(yáng)塵

在建筑和道路施工中，挖掘、土方運(yùn)輸、建筑材料的加工和運(yùn)輸?shù)榷紩?huì)產(chǎn)生大量顆粒物和粉塵，其中包括PM2.5。

在建筑工地進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)，經(jīng)常需要挖掘和運(yùn)輸大量的土壤和石料，這些活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量的揚(yáng)塵，特別是在干燥和風(fēng)速較大的天氣條件下。這些揚(yáng)塵中包含PM2.5顆粒物，被風(fēng)力傳播到城市空氣中，增加了PM2.5的濃度。建筑工地通常涉及多種作業(yè)，包括破碎、切割、鉆孔、噴涂和裝飾等，這些作業(yè)會(huì)產(chǎn)生細(xì)小的顆粒物，其中一部分可以成為PM2.5的組成部分。建筑材料如混凝土、磚塊、石料等，要在建筑工地附近加工和運(yùn)輸，也會(huì)產(chǎn)生大量的PM2.5。如果建筑材料的加工和運(yùn)輸不受有效控制，這些顆粒物會(huì)對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響[4]。

2.4 秸稈焚燒

在農(nóng)村地區(qū)或城市郊區(qū)，農(nóng)民處理農(nóng)田秸稈和垃圾，常常采用焚燒的方式，這會(huì)釋放大量的PM2.5。秸稈焚燒是指農(nóng)民將莊稼地里的秸稈和其他農(nóng)作物殘余物燃燒成灰燼，這個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生大量的顆粒物和煙霧，并產(chǎn)生大量的PM2.5。秸稈焚燒不僅釋放PM2.5顆粒物，還排放一系列有害氣體，如一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）等。

2.5 煤炭燃燒

煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的顆粒物主要包括可吸入顆粒物（PM10）和細(xì)顆粒物（PM2.5）。PM2.5是其中更小、更危險(xiǎn)的顆粒物，因其細(xì)小的尺寸能夠深入人體呼吸道并進(jìn)入血液循環(huán)，對(duì)人體健康危害更大。燃煤排放的PM2.5不僅包括固體顆粒物，還含有各種化學(xué)物質(zhì)，如硫化物、氮氧化物、重金屬等，這些物質(zhì)在大氣中與其他氣體發(fā)生反應(yīng)，形成細(xì)顆粒物，會(huì)對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。

3 城市空氣PM2.5 危害分析

3.1 對(duì)呼吸系統(tǒng)的危害

PM2.5顆粒物的吸入可觸發(fā)哮喘，導(dǎo)致人體出現(xiàn)呼吸急促、咳嗽、喘鳴聲等癥狀。慢性阻塞性肺病是一組包括慢性支氣管炎和肺氣腫在內(nèi)的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，長期接觸PM2.5會(huì)加速慢阻肺病的發(fā)展，使患者的肺功能逐漸下降，呼吸變得更加困難。PM2.5顆粒物的刺激作用會(huì)導(dǎo)致支氣管炎，表現(xiàn)為呼吸道黏膜的炎癥和黏液分泌增加，引發(fā)咳嗽和咳痰。PM2.5暴露還會(huì)削弱肺部的免疫功能，增加呼吸道感染的風(fēng)險(xiǎn)，包括細(xì)菌和病毒性感染。肺癌風(fēng)險(xiǎn)增加被認(rèn)為與長期接觸高濃度的PM2.5顆粒物相關(guān)，尤其對(duì)吸煙者的危害更大。

3.2 對(duì)心血管系統(tǒng)的危害

人們長期接觸PM2.5顆粒物時(shí)，這些微小的顆粒物會(huì)對(duì)心血管系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害，特別是對(duì)老年人和已經(jīng)存在心血管疾病的患者。PM2.5顆粒物進(jìn)入人體后，可觸發(fā)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷和血管收縮。長期的PM2.5暴露與冠心病、心絞痛、心肌梗塞等心臟疾病的發(fā)病率和嚴(yán)重程度相關(guān)。PM2.5顆粒物的影響不僅限于心臟，還會(huì)引發(fā)中風(fēng)；PM2.5暴露還會(huì)引發(fā)心律不齊，即心跳節(jié)奏異常。

3.3 對(duì)兒童和老年人的危害

兒童的呼吸系統(tǒng)處于發(fā)育中，呼吸道較窄，免疫系統(tǒng)尚未完全成熟。因此，PM2.5對(duì)兒童的影響更大，高濃度的PM2.5會(huì)出現(xiàn)呼吸系統(tǒng)發(fā)育問題，如氣道炎癥和哮喘等，對(duì)氣道損害更為顯著。老年人免疫系統(tǒng)相對(duì)較弱，器官功能逐漸下降，因此老年人更容易受到PM2.5的危害。高濃度的PM2.5會(huì)導(dǎo)致老年人現(xiàn)有的健康問題加重，如心血管疾病和呼吸系統(tǒng)疾病。PM2.5污染會(huì)導(dǎo)致老年人的生活質(zhì)量顯著下降，因?yàn)槔夏耆丝赡芨菀资艿胶粑到y(tǒng)癥狀的困擾，限制了他們的日?；顒?dòng)和社交參與。

3.4 其他危害

高濃度的PM2.5顆粒物在大氣中懸浮并散播，會(huì)降低大氣能見度，導(dǎo)致霧霾和霾天氣的出現(xiàn)。PM2.5沉降到地面后，會(huì)覆蓋在植被表面，影響植被的正常生長和光合作用，導(dǎo)致植物葉片變黃、過早凋落，影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。PM2.5顆粒物中含有腐蝕性物質(zhì)，如酸性物質(zhì)和氧化物等，這些顆粒物附著在建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施的表面，會(huì)加速其腐蝕和損壞，增加維護(hù)和修復(fù)成本。PM2.5顆粒物在降雨時(shí)會(huì)被沖刷到地表水體中，導(dǎo)致水體污染。大氣中的PM2.5顆粒物能夠影響地球的輻射平衡，導(dǎo)致氣候變化。

4 城市空氣PM2.5 防治措施

4.1 強(qiáng)化交通管理

相關(guān)部門可以實(shí)施激勵(lì)政策，如減免或優(yōu)惠公共交通費(fèi)用、設(shè)立專用公交車道、提供收費(fèi)停車位等，鼓勵(lì)市民選擇公共交通出行。強(qiáng)化機(jī)動(dòng)車輛的排放控制，包括實(shí)行尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)、定期進(jìn)行車輛檢測和維護(hù)等，可以確保車輛在道路上運(yùn)行時(shí)盡量少排放污染物。合理的城市規(guī)劃和土地利用可以減少交通需求，例如合理布局住宅區(qū)與商業(yè)區(qū)和工業(yè)區(qū)，以減少通勤距離。通過教育和宣傳活動(dòng)，可以提升市民對(duì)環(huán)保出行方式的認(rèn)知，鼓勵(lì)他們主動(dòng)選擇環(huán)保出行方式[2]。

4.2 治理工業(yè)污染

工業(yè)企業(yè)可以通過升級(jí)生產(chǎn)工藝和設(shè)備，減少污染物的產(chǎn)生。例如采用低排放的生產(chǎn)方式、更高效的能源利用和更環(huán)保的原材料，有助于降低顆粒物和有害氣體的排放量。安裝煙氣凈化裝置是一種有效的方式，可以捕獲和減少顆粒物的排放，這些裝置包括電除塵器、濕式脫硫裝置和顆粒物過濾器等。相關(guān)企業(yè)可以通過定期檢查和維護(hù)設(shè)備、監(jiān)測廢氣以及采用廢氣處理技術(shù)來確保工業(yè)廢氣的合規(guī)排放。廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行對(duì)于降低PM2.5濃度至關(guān)重要，而投資研發(fā)新的清潔技術(shù)和解決方案，可以提高工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保性，是減少工業(yè)污染的長期策略。

4.3 控制工地?fù)P塵

工地施工時(shí)，裸露的土地容易產(chǎn)生揚(yáng)塵，為了減少土壤顆粒的飄散，相關(guān)人員可以在工地上覆蓋穩(wěn)定性強(qiáng)的材料，如草皮、沙袋、覆蓋布等。這些材料可以有效固定土壤顆粒，防止其被風(fēng)吹散。濕潤施工是減少揚(yáng)塵的有效方法，通過在工地噴水或使用噴水車，可以保持施工場地的濕潤，降低揚(yáng)塵的發(fā)生率。在一些高塵工程中，可以采用專門的防塵設(shè)備，如風(fēng)網(wǎng)、風(fēng)墻、噴霧系統(tǒng)等，這些設(shè)備可以減少空氣中的塵埃顆粒，提高空氣質(zhì)量。在道路施工和運(yùn)輸過程中，車輛輪胎會(huì)攜帶塵土，導(dǎo)致道路塵埃飛揚(yáng)，定期清掃道路可以減少道路上的塵埃，減輕揚(yáng)塵污染。

4.4 控制秸稈燃燒

秸稈焚燒會(huì)釋放大量的PM2.5和其他有害物質(zhì)。為降低秸稈焚燒的影響，相關(guān)部門需推廣替代方法，如秸稈還田、秸稈堆肥等。改進(jìn)垃圾焚燒設(shè)備，安裝高效的煙氣凈化裝置，降低焚燒過程中的PM2.5排放；還可以強(qiáng)化野外用火管理，設(shè)立禁燒區(qū)并規(guī)范用火行為，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)并減少PM2.5的排放。提升公眾對(duì)燃燒控制的認(rèn)識(shí)非常重要，相關(guān)部門可以通過教育和宣傳活動(dòng)，向居民普及燃燒對(duì)空氣質(zhì)量和健康的影響，鼓勵(lì)他們采取環(huán)保的燃燒方式或選擇替代方法。

4.5 使用清潔能源

天然氣是一種清潔能源，在燃燒過程中排放的顆粒物較少，而且?guī)缀醪粫?huì)產(chǎn)生硫氧化物和氮氧化物等有害物質(zhì)。廣泛采用天然氣作為能源，尤其是在城市供暖、電力生產(chǎn)和交通領(lǐng)域，可以顯著減少PM2.5的排放。風(fēng)能和太陽能是可再生清潔能源，通過建設(shè)風(fēng)力發(fā)電和太陽能電池板，可以大幅降低對(duì)高排放能源的依賴，從而減少PM2.5的來源。在建筑領(lǐng)域，采用清潔能源供暖和供電，如采用地源熱泵和太陽能熱水器等，可以降低建筑工地和供暖設(shè)施的顆粒物排放量。相關(guān)部門和企業(yè)需加強(qiáng)清潔能源的研究和開發(fā)，尋求更高效、更經(jīng)濟(jì)的清潔能源技術(shù)，以滿足不斷增長的能源需求，并減少對(duì)高排放能源的依賴。

5 總結(jié)

隨著工業(yè)化和城市化的迅速發(fā)展，各國都采取了一系列措施應(yīng)對(duì)空氣環(huán)境污染。我國自2012年起，將PM2.5作為主要污染物之一進(jìn)行信息監(jiān)測和發(fā)布，并及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。PM2.5對(duì)健康、交通、生態(tài)環(huán)境等都有嚴(yán)重影響，且污染來源廣泛。因此，在后續(xù)的治理過程中，我們需要有針對(duì)性地采取有效措施，綜合施策，提升PM2.5治理效果，確保城市空氣質(zhì)量，創(chuàng)造更宜居的環(huán)境。