可吸入颗粒物污染源

可吸入颗粒物污染源【可吸入颗粒物污染源】大气环境中可吸入颗粒物（Inhalable particulate matter，PM10）的来源多样，成分複杂，与地理条件、气象因素等自然因素以及经济水平、能源结构、管理水平等社会因素有很大关係。可分为自然源和人为源两类。
污染物源可吸入颗粒物的来源大气环境中可吸入颗粒物的来源多样，成分複杂，与地理条件、气象因素等自然因素以及经济水平、能源结构、管理水平等社会因素有很大关係。可分为自然源和人为源两类。自然源是指由于自然因素所产生的颗粒物，如火山爆发、沙尘暴、森林火灾、宇宙尘埃、海盐渍溅及土壤颗粒；人为源是指在人类生产和生活活动中所产生的颗粒物，如煤炭、石油及木材的燃烧产生的颗粒物，汽车和飞机等交通工具排放的颗粒物以及工业生产产生的尘粒等。家庭内煤炭燃烧、钢铁厂、有色金属冶炼厂、火力发电厂、水泥厂、石油化工厂、工业和城市垃圾焚烧场等的燃料燃烧和生产过程都是常见污染源。人为源的分布更为广泛，且一般集中于一定的地域，往往是人口集中的城市。对于室内空气，可吸入颗粒物主要来源于菸草烟雾和烹调等室内污染源，当缺乏明显室内污染源时，室外空气是室内颗粒最主要的来源。机械过程主要产生粗颗粒，如建筑活动、道路扬尘和风等。燃烧过程主要产生细颗粒，如汽车尾气、电厂废气、木材燃烧、工业生产以及柴油机等。而燃烧产物在空气中发生化学反应，所产生的二次颗粒主要是极细颗粒物。按照颗粒物的形成过程，可吸入颗粒物的来源分为一次来源和二次来源。一次颗粒物是直接由污染源排放到大气中的。二次颗粒物则是由于排放出的气体产物如SOx、NOx、挥发性的有机化合物及其他化合物在大气中的化学反应或物理过程转化形成的，如二氧化硫、氮氧化物、氯化氢和氯气、氨、有机气体等经化学反应形成的硫酸盐、硝酸盐、氯化物、铵盐和有机气溶胶等。他们的化学和物理组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。可吸入颗粒物的成分化学组分多达数百种以上，可分为有机和无机两大类。有机组分包括碳氢化合物，羟基化合物，含氮、含氧、含硫有机化合物，有机金属化合物，有机卤素等。无机组分指元素及其化合物，如金属、金属氧化物、无机离子等。颗粒物的化学组分与其来源有关。来自自然源颗粒物含无机组分较多，特别是元素Al，Ca，Fe，Si，Mg，Ba等较丰富，这些元素含量随粒径的减小而急剧下降，70%～90%分布于大于2μm的粗颗粒上。反之，燃料燃烧排放的颗粒物中有机组分含量高，排放的亲气性元素（如As，Br，Cu，Zn，Pb，F等）可被吸附或凝集在颗粒物表面，这些元素的浓度随粒径减小而增加，50%～70%分布在粒径小于2μm的颗粒中。多环芳烃（PAHs）是有机物不完全燃烧的产物，90%分布在可吸入颗粒物中。大气颗粒物中还含有多种硝基-PAHs，由大气中PAHs与NOx反应生成，也可在燃料燃烧中产生。硝基-PAHs的很多化合物有致癌变、致突变作用，从而增加了颗粒物的毒性作用。燃煤排放的颗粒物多是灰褐色，形似球形且较平滑，表面主要含有Al、Si、Fe、S等元素；燃油排放的颗粒物多呈黑色，凹凸不平，表面含Pb、V、Si、S等元素；冶金工业排放的颗粒物呈红褐色，不规则且具金属光泽，含Fe、Al、Mn等元素；建筑工业排放的水泥尘多呈灰色，形态多样，含Si、Ca等元素。碳元素是可吸入颗粒物中含量最高、危害最大、成分也最複杂的元素，可吸入碳颗粒物可分为有机碳（OC）和元素碳（EC）两大类。可通过研究大气颗粒物的理化组成和特徵，或者运用同位素示蹤等多种方法来判别其来源。可吸入颗粒物的源解析从20世纪60年代中期美国科学家的开创性工程算起来，来源解析研究和套用已经有超过30年的历史，到现在源解析出现了多种方法和技术。利用显微镜等技术，分析污染源的矿物组成及形貌特徵，结合其标誌性矿物组成及颗粒物形貌，可以确定大气颗粒成因和来源。污染源一般都由其标誌性矿物组成，如：地表扬尘以黏土矿物为标誌；大气化学次生气溶胶以石膏、碳酸盐和易溶盐类为标誌；汽车尾气排放的烟尘以炭球为标誌；燃煤烟尘排放以球形玻璃珠为特徵等。目前，源解析的主要手段是针对标誌性化学元素的受体模型。利用大气颗粒物中所含有的标誌性化学元素、元素含量比率或元素化合形态和有机物成分来判别污染源来源。许多污染源都有标誌性元素，如：Br、Pt、Ba是交通运输污染的标誌性元素；Se、As、Cr、Co、Cu、Al是燃煤污染的标誌性元素；V是农药和精炼厂污染的标誌性元素；Mn是钢铁厂污染的标誌性元素、Ca是水泥污染的标誌性元素等。利用这些特徵元素可以大致判别污染来源。这种判别方法往往不是直接的单一套用，而是结合“受体模型”和统计分析方法来判断污染来源及其对受体贡献量的大小。高载荷的多环芳烃（PAHs）及铅、溴和元素碳来源于道路扬尘和机动车排放；低分子量的PAHs来源于柴油发动机，而大分子量的多环芳烃，如苯并[