[参考]PM2.5郝院士讲座

热烈欢迎郝院士莅临我院讲学！城市发展中的大气环境问题郝吉明清华大学环境科学与工程研究院2012.06.041.空气污染是全球特大城市面临的共同问题2.PM2.5逐渐进入空气质量标准3.我国大气PM2.5污染特征4.如何防治大气PM2.5污染主要内容伦敦烟雾事件：发生于英国伦敦的多起大气污染公害事件。有据可查的重大烟雾事件12起。最为严重、影响最大的是1952年的烟雾事件。1952年的12月4日，原本晴朗的天空，渐渐变得灰蒙蒙的。此时，受到气旋的影响，伦敦的风速逐渐转小，云层慢慢地将整个天空遮蔽了。到中午时，天空已经阴霾弥漫。12月5日，伦敦的风速几乎为零，整个城市被连日不散的雾气紧紧包裹，能见度缩小到1米之内。空气污染是全球特大城市面临的共同问题伦敦烟雾事件：此后的3天情况继续恶化。可吸入颗粒物浓度达到了3000至14000微克/立方米。二氧化硫浓度比正常情况高出7倍。孩子不能上学，以免在大雾中走失。伦敦机场烟雾弥漫，飞机无法起降。官方统计，在大雾封城的几天中，共导致了5000多人的死亡，之后的两个月内有8000多人相继死亡。死因调查发现：因支气管炎死亡的人数为正常时期的9倍，因肺结核死亡人数为正常期的5.8倍，因冠心病死亡的人数为正常期的2.4倍。空气污染是全球特大城市面临的共同问题61952年12月伦敦烟雾事件中死亡人数与大气中烟尘和二氧化硫浓度的相关性伦敦烟雾事件：伦敦烟雾事件的起因：主要归咎燃煤排出的烟尘。除工业外，每到冬天，约100万个烟囱排入成千上万吨的黑色烟尘。烟尘中的三氧化二铁成分，使空气中的二氧化硫变成硫酸，并附着在烟尘和雾滴上，一旦被人们吸入，就会导致胸口窒闷，并伴有咳嗽、喉痛、呕吐等症状。烟雾事件之后，英国颁布“清洁空气法案”，以及空气污染控制法案。20多年后，伦敦的雾天变少了。1975年，只有15天；1980年降到了5天。空气污染是全球特大城市面临的共同问题洛杉矶烟雾事件：洛杉矶烟雾事件是发生于美国的一起大气污染公害事件。洛杉矶海滨城市，自36年开发石油工业以后，工业迅速发展，人口急剧增加，全市汽车250多万辆，每天消耗1600万升汽油，每天向城市上空排放大量的碳氢化合物、氮氧化物和一氧化碳。这些污染物排入大气后，在强烈阳光下，发生化学反应，形成刺激性强的光化学烟雾。光化学烟雾是一种混合烟雾，含有多种成分，其中臭氧是最重要的，约占85%以上。主要成分都是氧化剂。空气污染是全球特大城市面临的共同问题洛杉矶烟雾事件：洛杉矶西面临海，三面环山，5-10月阳光强烈，一年约有300天出现逆温层，市区空气在水平方向流动缓慢。光化学烟雾在这种情况下不易扩散，刺激人的眼、喉、鼻，引起眼病、喉头炎、肺水肿等疾病。1955年，洛杉矶严重的光化学烟雾事件中，近500人死亡。以后又曾发生使半数市民受到不同程度危害的严重情况。空气污染是全球特大城市面临的共同问题10洛杉矶烟雾事件城市化进程加剧复合型大气污染重要污染源1990s以前煤烟1990s以后煤烟+机动车关键污染物一次污染TSPSO2一、二次复合污染TSP、SO2PM10、NO2、VOCsPM2.5、O3空气污染是全球特大城市面临的共同问题发达国家：二次污染突出(PM2.5和O3)发展中国家：一次污染严重二次污染凸显Gurjaretal.,2008AC：污染物浓度GC：污染物浓度标准大气灰霾已成为许多地区的重大民生问题14北京大气污染受到关注北京天津空气质量较好区域污染严重2005.10.29API482005.10.26API1761.空气污染是全球特大城市面临的共同问题2.PM2.5逐渐进入环境空气质量标准3.我国大气PM2.5污染特征4.如何防治大气PM2.5污染主要内容颗粒物大小5到10微米的颗粒物可以在咽喉通过物理机制去除。小于5微米的颗粒物会到达支气管。直径小于2.5微米的颗粒物会通过呼吸进入肺部最深处，所以从人类健康讲是最受关注的颗粒物种类.颗粒物大小影响其在大气和人体中的特性，并决定颗粒物是否会进入肺部，以及其被肺部吸收的潜能。大于10微米的颗粒物可以被鼻子和咽喉截住，而不会进入肺部。NationalCouncilonRadiationProtectionModel(NCRP,1997)空气动力学直径,μm沉积效率，%肺泡区气管支气管区合计外胸腔区（鼻到咽喉区域）RatioofdeathratestothatinPortage,WI,asafunctionoffineparticleconcentration.HereP=Portage,WI;T=Topeka,KA;W=Watertown,MA;L=St.Louis,MO;H=Harriman,TN;andS=Steubenville,OH.AfterDockeryetal.,“AnAssociationbetweenAirPollutionandMortalityinSixU.S.Cities”,NewEnglandJ.ofMedicine,Vol.329,pp.1753-1759,1993.Copyright©1993MassachusettsMedicalSociety,Allrightsreserved.Annualaveragefineparticulateconcentration(μg/m3)RatioofannualdeathratetothatinPortage,WI与颗粒物有关的健康危害由心脏病和肺病造成的过早死亡使心脏病和肺病恶化，并和以下疾病有关：心血管疾病心律失常心脏病呼吸系统疾病：哮喘、支气管炎以上可导致入院率，急诊病历，病假率和限制活动天数的上升。儿童和老年人，及有呼吸和心脏问题的人可能会对PM2.5特别敏感与颗粒物有关的健康危害美国ArdenPope教授和他的同事们研究了美国1980年-2000年期间随着空气污染的减少人类预期寿命的变化。研究发现，在所研究的大城市中，PM2.5由每降低13-14微克/立方米，预期寿命会增加0.82年。长期减少空气污染，将会带来5-7个月的预期寿命增加。PM2.5每增加10ug/m3居民死亡增加的百分比（均数与95%CI）PM2.5环境影响：人体健康（阚海东等，2010）吴兑等中国环科院张凯、柴发合等大气能见度下降趋势显著05101520253000.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5PM2.5c/mg•m-3能见度/kmRH70%70%RH80%80%RH90%RH90%乘幂(RH70%)乘幂(70%RH80%)乘幂(80%RH90%)乘幂(RH90%)广州y=1.2639x-0.6077R2=0.6591y=0.8072x-0.646R2=0.7102y=0.5548x-0.6324R2=0.6069y=0.2185x-0.7401R2=0.8067能见度与PM2.5呈对数负相关关系,以广州为例当PM2.5每下降10%,能见度可改善6-8%美国大气颗粒物标准的演变231971-TSP24-hour:260µg/m3Annual:75µg/m31987-PM1024-hour:150µg/m3Annual:50µg/m31997-PM1024-hour:150µg/m3Annual:50µg/m31997-PM2.524-hour:65µg/m3Annual:15µg/m32006-PM1024-hour:150µg/m32006-PM2.524-hour:35µg/m3Annual:15µg/m32000s1980s1990s1970s美国PM2.5标准加严的过程年指标时间限值要求1971TSP24小时260µg/m3Nottobeexceededmorethanonceperyear年均75µg/m3AnnualAverage1987PM1024小时150µg/m3Nottobeexceededmorethanonceperyearonaverageovera3-yearperiod年均50µg/m3Annualarithmeticmean,averagedover3years1997PM2.524小时65µg/m398thpercentile,averagedover3years年均15µg/m3Annualarithmeticmean,averagedover3yearsPM1024小时150µg/m3Initiallypromulgated99thpercentile,averagedover3years;when1997standardsforPM10werevacated,theformof1987standardsremainedinplace(nottobeexceededmorethanonceperyearonaverageovera3-yearperiod)年均50µg/m3Annualarithmeticmean,averagedover3years2006PM2.524小时35µg/m398thpercentile,averagedover3years年均15µg/m3Annualarithmeticmean,averagedover3yearsPM1024小时150µg/m3Nottobeexceededmorethanonceperyearonaverageovera3-yearperiod2005年世界卫生组织(WHO)引入PM2.5我国大气环境保护的战略目标2050年全国大气环境保护的总体目标：通过大气污染综合防治，大幅度降低环境空气中各种污染物的浓度，城市和重点地区的大气环境质量得到明显改善，全面达到国家空气质量标准，基本实现世界卫生组织(WHO)环境空气质量浓度指导值，满足保护公众健康和生态安全的要求。（希望与世界卫生组织的标准体系接轨。）新时期《环境空气质量标准》的特征针对性：应以保护人体健康为第一目标战略性：为实现环境宏观战略目标服务可比性：与WHO/发达/发展中国家参比（去年11月23日《中国环境报》对话栏目专访：新标准更加关注公众健康）28总悬浮颗粒物飘尘（参考）二氧化硫氮氧化物光化学氧化剂1979年环保法（试行）1982年大气环境质量标准(GB3095-82)1987年大气法1996年环保法1989年2000年环境空气质量标准(GB3095-1996)2012年环境空气质量标准修改单总悬浮颗粒物可吸入颗粒物二氧化硫氮氧化物一氧化碳臭氧铅氟化物二氧化氮苯并[a]芘环境空气质量功能区维持不变取消氮氧化物；放宽二氧化氮和臭氧二级限值与国际接轨，适当增加项目一类区：自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。二类区：城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。三类区：特定工业区。一类区：国家规定的自然保护区、风景游览区、名胜古迹和疗养地等。二类区：城市规划中确定的居民区、商业交通居民混合区、文化区、名胜古迹和广大农村等。三类区：大气污染程度比较重的城镇和工业区以及城市交通枢纽、干线等。1、为适应社会经济发展，环境空气质量标准分功能区制定；2、逐渐缩小三类区，扩大二类区；3、局地污染物，由地方制定标准。中国环境空气质量标准演变过程环境空气质量标准(GB3095-2012)取消第三类功能区增加PM2.5和臭氧8小时平均，收紧PM10和NO2限值，加严数据有效性2012年环境空气质量标准的修订要点PM10：二级标准年平均浓度限值由目前的100μg/m3调整为70μg/m3；PM2.5：二级标准年和24小时平均浓度限值分别为35μg/m3和75μg/m3；O3：增加二级标准8小时平均浓度限值160μg/m3；NO2：二级标准年、24小时和1小时平均浓度限值分别从80μg/m3、120μg/m3和240μg/m3降到40μg/m3、80μg/m3和200μg/m3；2012年环境空气质量标准的修订要点将三类功能区调整并入二类；加严了苯并[a]芘的