大氣霧霾中的氣溶膠粒子主要分為一次氣溶膠和二次氣溶膠。一次氣溶膠指由排放源直接排放到大氣中的顆粒物;二次氣溶膠則是由一次氣溶膠在大氣中通過(guò)與氣體組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的顆粒物。
大氣氣溶膠從來(lái)源還可以分為自然源和人為源。自然源包括火山噴發(fā)、植物排放、海洋氣溶膠以及沙塵暴等;人為源則涵蓋了工業(yè)排放、交通尾氣、燃燒排放以及建筑施工等。
根據(jù)顆粒的組成、來(lái)源和大小,大氣氣溶膠可以被分為不同的類(lèi)別。主要的類(lèi)別包括硫酸鹽氣溶膠、硝酸鹽氣溶膠、有機(jī)氣溶膠、黑碳(也稱(chēng)為炭黑)、微量元素氣溶膠、生物氣溶膠、粉塵顆粒等,按粒徑大小可分為總懸浮顆粒物,飄塵,降塵,PM10,PM2.5,超細(xì)顆粒物。這些氣溶膠在大氣中的存在形式復(fù)雜多樣,既有液態(tài)也有固態(tài),它們的屬性直接影響著它們的環(huán)境效應(yīng)。
這些氣溶膠中,二次有機(jī)氣溶膠(SOA)尤為重要,它是城市和郊區(qū)環(huán)境空氣中細(xì)顆粒物的重要組成。SOA主要是由大氣中一些中等和半揮發(fā)性有機(jī)物(I/SOCs)通過(guò)氧化降解過(guò)程形成。近期研究表明在城市地區(qū)SOA對(duì)有機(jī)氣溶膠的貢獻(xiàn)大約為30~60%,在農(nóng)村以及對(duì)流層中的貢獻(xiàn)占到70%以上。SOA對(duì)于大氣能見(jiàn)度、空氣質(zhì)量、氣候變化、對(duì)流層的氧化能力以及公共健康都有很大危害。
大氣顆粒物是懸浮在大氣中的固體和液體顆粒,粒徑范圍一般在0.001~100微米之間。在衡量顆粒物的標(biāo)準(zhǔn)中,根據(jù)顆粒物粒徑大小可分為總懸浮顆粒物(TSP)、PM10、PM2.5、超細(xì)顆粒物(UFPs)。
TSP是分散在大氣中的各種粒子的總稱(chēng),TSP濃度是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于100微米顆粒物(多數(shù)在10微米以下)的質(zhì)量濃度,單位為微克/立方米。它的來(lái)源很復(fù)雜,植物產(chǎn)生的花粉和孢子、包括燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙塵、生產(chǎn)加工過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵、建筑和交通揚(yáng)塵、風(fēng)沙揚(yáng)塵以及氣態(tài)污染物經(jīng)過(guò)復(fù)雜物理化學(xué)反應(yīng)在空氣中生成的相應(yīng)的鹽類(lèi)顆粒。
PM10是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于10微米的顆粒物,通常用質(zhì)量濃度表示,單位為微克/立方米。由于粒徑較小,能被人直接吸入呼吸道而造成健康危害,所以PM10也稱(chēng)為可吸入顆粒物。
PM2.5也稱(chēng)細(xì)顆粒物或可入肺顆粒物,是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于2.5微米的顆粒物。通常用質(zhì)量濃度表示,單位為微克/立方米。PM2.5粒徑小,富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn),因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。
UFPs是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于0.1微米的顆粒物。通常用數(shù)濃度表示,單位為個(gè)/立方厘米。UFPs粒徑小,質(zhì)量濃度不明顯,但是卻貢獻(xiàn)了大部分的顆粒物總數(shù)濃度。UFPs粒徑小,容易沉積在呼吸系統(tǒng)深處,并且突破人體中的防護(hù)屏障而進(jìn)入人體深處,造成更大的危害。并且UFPs和PM2.5的來(lái)源有很大差異,UFPs主要來(lái)自燃燒過(guò)程,新粒子生成過(guò)程,其中交通是一個(gè)主要的排放源。UFPs難以通過(guò)沉降的方式去除,主要通過(guò)生長(zhǎng)成更大的顆粒物而去除。
大氣氣溶膠在地球的能量平衡、氣候變化以及大氣光學(xué)方面發(fā)揮著重要作用。首先,它們能夠散射和吸收太陽(yáng)輻射,影響地球表面的能量收支。其次,氣溶膠在云的形成和性質(zhì)方面起著關(guān)鍵作用,影響降水和云的輻射效應(yīng)。最后,某些類(lèi)型的氣溶膠還能夠影響大氣中的化學(xué)反應(yīng),進(jìn)而影響大氣質(zhì)量。
大氣氣溶膠對(duì)人類(lèi)健康也有重要影響。細(xì)小的氣溶膠顆粒可以被吸入到肺部,導(dǎo)致呼吸道疾病和心血管問(wèn)題。尤其是直徑小于2.5微米的顆粒物(PM2.5)尤為危險(xiǎn),因?yàn)樗鼈兛梢陨钊敕尾坎⑦M(jìn)入血液循環(huán),對(duì)健康產(chǎn)生更嚴(yán)重的影響。
飄浮在空氣中的氣溶膠粒子很容易被吸附并沉積在支氣管和肺部,粒子越小,越容易通過(guò)呼吸道進(jìn)入肺部,其中粒徑小于1微米的粒子可以直達(dá)肺泡內(nèi)。進(jìn)入肺部的粒子,由于其本身的毒性(如硫酸液滴、PbO和PbBr等)或攜帶有毒物質(zhì)(如煙炱吸附的SO2等多種有毒氣體)會(huì)造成人體的危害。
對(duì)人體健康影響最大的是粒徑在2.5微米以下的粒子。這部分粒子粒徑小,更容易進(jìn)入人體的循環(huán)系統(tǒng),比表面積大,更能吸附有毒有害物質(zhì),因此它對(duì)人體健康的危害也將更大。如小粒子上吸附的石棉和以苯并芘為代表的芳香族化合物進(jìn)入人體后能引起組織細(xì)胞發(fā)生癌變,硫酸液滴進(jìn)入人體后,能負(fù)載于肺泡上刺激肺泡,增加氣流阻力,使呼吸困難。因此,在霧霾天氣下,我們應(yīng)該盡量呆在室內(nèi),減少戶(hù)外活動(dòng),以減少顆粒物對(duì)人體的傷害。
為了減輕大氣氣溶膠的影響,我們可以采取多種措施。
1、 減少人為源的排放,包括改進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、提倡清潔能源和加強(qiáng)交通管理等。
2、 加強(qiáng)大氣氣溶膠的監(jiān)測(cè)和研究,以便更好地了解其影響機(jī)制和變化趨勢(shì)。
3、 普及公眾環(huán)保意識(shí),倡導(dǎo)低碳生活方式也是降低大氣氣溶膠影響的關(guān)鍵。
4、 一些生活中的小習(xí)慣也會(huì)減小暴露風(fēng)險(xiǎn),例如早晚交通高峰遠(yuǎn)離道路,戴好口罩,關(guān)好車(chē)窗;霧霾天關(guān)好窗戶(hù),減少出行等等。
大氣氣溶膠雖然微小,卻有著巨大的影響。從氣候變化到人體健康,它們?cè)谖覀兊纳钪邪缪葜匾巧Mㄟ^(guò)深入了解氣溶膠的來(lái)源、類(lèi)型以及影響,我們可以更好地采取措施來(lái)保護(hù)我們的環(huán)境和健康。讓我們共同努力,創(chuàng)造更加清潔、健康的未來(lái)。