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PM2.5產(chǎn)生的主要來源，是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物，大多含有重金屬等有毒物質(zhì)。

一般而言，粒徑2.5~10微米的粗顆粒物主要來自道路揚(yáng)塵、風(fēng)沙、工農(nóng)業(yè)活動等機(jī)械過程;PM2.5中一次顆粒物(直接排放到大氣中的顆粒物)主要來自化石燃料燃燒和生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的飛灰以及多種無機(jī)和有機(jī)化合物，如機(jī)動車尾氣、燃煤、揮發(fā)性有機(jī)物、森林野火等；PM2.5中二次顆粒物(間接生成的顆粒物)主要來源是大氣中的氣態(tài)物質(zhì)(二氧化硫、氮氧化物、氣態(tài)氨以及揮發(fā)性有機(jī)物等)通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成的顆粒物(如硫酸銨顆粒、***顆粒、有機(jī)化合物顆粒等)。在世界上大多數(shù)地區(qū)，PM2.5的二次來源比例往往高于一次來源。

懸浮顆粒（Particulate），泛指懸浮在氣體當(dāng)中的微細(xì)固體或液體。在城市空氣質(zhì)量日報或周報中的可吸入顆粒物和總懸浮顆粒物是人們較為熟悉的兩種大氣污染物?？晌腩w粒物又稱為PM10指直徑≤10微米，可以進(jìn)入人的呼吸系統(tǒng)的顆粒物。總懸浮顆粒物也稱為PM100，即直徑大于等于100微米的顆粒物。

對于環(huán)境科學(xué)來說懸浮粒子特指空氣中那些微細(xì)污染物它們是空氣污染的一個主要來源。當(dāng)中小于10微米直徑的懸浮粒子被定義為可吸入懸浮粒子它們能夠聚積在肺部危害人類健康。直徑≤2.5微米的顆粒對人體危害*大因為它可以直接進(jìn)入肺泡?？茖W(xué)家用PM2.5表示每立方米空氣中這種顆粒的含量這個值越高就代表空氣污染越嚴(yán)重。

細(xì)顆粒物又稱細(xì)粒、細(xì)顆粒。PM2.5：指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5 微米的顆粒物，也稱細(xì)顆粒物。能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量（濃度）越高，就代表空氣污染越嚴(yán)重?？晌腩w粒物又稱為PM10，指空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤10微米的顆粒物。在職業(yè)危害相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，將能夠較長時間懸浮于空氣中的固體顆粒統(tǒng)稱為“粉塵”。

雖然細(xì)顆粒物只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。細(xì)顆粒物粒徑小，比表面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)（例如，重金屬、微生物等），且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。

細(xì)顆粒物的化學(xué)成分主要包括有機(jī)碳（OC）、元素碳（EC）、硝酸鹽（NO3-）、硫酸鹽（SO4 2-）、銨鹽（NH4 +）、鈉鹽（Na+）等。

pm2.5的這個檢測標(biāo)準(zhǔn)*早是由美國人提出來的，主要是為了檢驗工業(yè)而提出這個數(shù)值的，而現(xiàn)在pm2.5指數(shù)已經(jīng)是空氣污染一個重要的參數(shù)了，現(xiàn)在PM2.5寫入"國標(biāo)"，納入各省市強(qiáng)制監(jiān)測范疇，要求隨時對其進(jìn)行檢測。

隨著現(xiàn)代化社會不斷的發(fā)展，pm2.5的標(biāo)準(zhǔn)值是在不斷的提高，在十幾年前的所制定的pm2.5的指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)是65微克每立方米，在十年后又將標(biāo)準(zhǔn)制定在35微克每立方米，而現(xiàn)在中國的pm2.5指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是在75微克每立方米。這主要是參考國家發(fā)展的水平以及技術(shù)條件來決定的。[5]

基于MODIS原始觀測信號實現(xiàn)近地表大氣顆粒物濃度遙感監(jiān)測，可避免傳統(tǒng)AOT-PM2.5關(guān)系模型中AOT反演過程中的誤差傳播。目前，已實現(xiàn)遙感反演大氣顆粒物濃度多種空間分辨率產(chǎn)品(10KM、1KM、500m、250m)的算法，其中，PM2.5濃度1KM遙感反演系統(tǒng)已在江蘇省環(huán)境監(jiān)測總站業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

1.算法設(shè)計

為滿足環(huán)保部門業(yè)務(wù)化運(yùn)行的需求，PM2.5遙感監(jiān)測平臺[7]輸入數(shù)據(jù)為MODIS 1B數(shù)據(jù)，其技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 基于DOS-MODIS數(shù)據(jù)直收系統(tǒng)的大氣顆粒物濃度遙感估算技術(shù)流程圖

將經(jīng)過云處理的MODIS觀測信號通過奇異分解(SVD)的方法獲得協(xié)方差矩陣，以之作為輸入數(shù)據(jù)，考慮衛(wèi)星-太陽幾何角，以地面觀測的PM2.5數(shù)據(jù)作為目標(biāo)數(shù)據(jù)，同樣將匹配得到的數(shù)據(jù)集L-M算法優(yōu)化的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行PM2.5濃度反演模型。在構(gòu)建模的過程中，發(fā)現(xiàn)MODIS的第五通道(1230-1250nm)觀測數(shù)據(jù)經(jīng)常會出現(xiàn)條帶，不能直接用于PM2.5的反演計算，如圖2所示。

圖2 2013年1月28日MODIS Channel-5影像

本項目構(gòu)建了基于LM-BP算法的3層神經(jīng)元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其組成為輸入層、隱藏層和輸出層，每層都可以包含多個節(jié)點或神經(jīng)元。輸入層包括6個節(jié)點(輸入?yún)?shù))：MODIS L1B數(shù)據(jù)的6個波段;輸出層為PM2.5濃度。輸入層與輸出層之間被稱為隱藏層，通過調(diào)整訓(xùn)練過程中的權(quán)重減小誤差。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(神經(jīng)元)之間通過輸出信號和權(quán)重相聯(lián)系，輸出信號和權(quán)重通過一個正弦激活函數(shù)來調(diào)整。訓(xùn)練的過程是將輸入數(shù)據(jù)反復(fù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)據(jù)每次通過時計算輸出數(shù)據(jù)，并與目標(biāo)數(shù)據(jù)相比得到一個誤差，再將這個誤差反饋給網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)的迭代訓(xùn)練調(diào)整權(quán)重值直至得到*小方差的**權(quán)重，此時訓(xùn)練完成，所得網(wǎng)絡(luò)即可根據(jù)新的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行估算或者預(yù)報。圖3表示的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整個訓(xùn)練的流程圖。

圖3 多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型估算大氣顆粒物濃度流程度

2.算法解讀評價

對于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表現(xiàn)使用**誤差百分比(APE)及實際值與估算值之間的相關(guān)性分析來衡量。

江蘇省地面PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)(站點分布如圖4所示)用來進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練、測試和驗證，將這些數(shù)據(jù)隨機(jī)分配到三個子集，訓(xùn)練(40%)和測試數(shù)據(jù)集(20%)和驗證數(shù)據(jù)集(40%)。訓(xùn)練數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中隱含的多層感知器;測試數(shù)據(jù)用于測試各次迭代訓(xùn)練后學(xué)習(xí)過程的表現(xiàn);驗證數(shù)據(jù)集則是用來執(zhí)行*終驗證神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計得到的大氣顆粒物濃度。

圖4 2013年3月8日MODIS遙感合成影像及江蘇省PM2.5地面監(jiān)測站點分布

2010年數(shù)據(jù)及損失

2010年北京、上海、廣州、西安因PM2.5污染分別造成早死人數(shù)為2724、3247、1984、742人，共計8797，分別占當(dāng)年死亡總?cè)藬?shù)的比例為2.0%、1.7%、2.3%、1.6%，經(jīng)濟(jì)損失分別為18.6、23.7、13.6、5.8億元，共計61.7億元。

其中上海因PM2.5造成的早死人數(shù)*多。“這里面的因素比較復(fù)雜，我認(rèn)為主要有三個因素，一是上海為**人口*多的城市，二是南方人和北方人對環(huán)境因素的靈敏性反應(yīng)程度不同，三是各地PM2.5的成分不同，危害也不同。

與交通死亡比較

值得注意的是，2010年北京、上海兩地因PM2.5污染致死的人數(shù)分別為2349人和2980人，而當(dāng)?shù)禺?dāng)年因交通意外死亡人數(shù)分別為974人和 1009人。

產(chǎn)業(yè)洞察研究報告指出，若四城市PM2.5濃度無改善，在2012年北京、上海、廣州、西安因PM2.5污染分別造成早死人數(shù)會達(dá)到2589、3317、1926、739人，共計8572人，經(jīng)濟(jì)損失分別為20.6、26.5、15.3、5.9億元，共計68.3億元。

顆粒物的成分很復(fù)雜，主要取決于其來源。主要有自然源和人為源兩種，但危害較大的是后者。在學(xué)術(shù)界的分為一次氣溶膠（Primary aerosol）和二次氣溶膠（Secondary aerosol）兩種。

自然源

自然源包括土壤揚(yáng)塵（含有氧化物礦物和其他成分）海鹽（顆粒物的**大來源，其組成與海水的成分類似）、植物花粉、孢子、**等。自然界中的災(zāi)害事件，如火山爆發(fā)向大氣中排放了大量的火山灰，森林大火或裸露的煤原大火及塵暴事件都會將大量細(xì)顆粒物輸送到在室內(nèi)二手煙是顆粒物*主要的來源。大氣層中。

人為源

人為源包括固定源和流動源。固定源包括各種燃料燃燒源，如發(fā)電、冶金、石油、化學(xué)、紡織印染等各種工業(yè)過程、供熱、烹調(diào)過程中燃煤與燃?xì)饣蛉加团欧诺臒焿m。流動源主要是各類交通工具在運(yùn)行過程中使用燃料時向大氣中排放的尾氣。

PM2.5還可以由硫和氮的氧化物轉(zhuǎn)化而成。而這些氣體污染物往往是人類對化石燃料煤、石油等和垃圾的燃燒造成的。在發(fā)展中國家取暖和能源供應(yīng)的主要方式。沒有先進(jìn)廢氣處理裝置的柴油汽車也是顆粒物的來源。

在室內(nèi)二手煙是顆粒物*主要的來源。顆粒物的來源是不完全燃燒、因此只要是靠燃燒的**產(chǎn)品都會產(chǎn)生具有嚴(yán)重危害的顆粒物使用品質(zhì)較佳的香煙也只是吸煙者的自我安慰甚至可能因為臭味較低而造成更大的危害同理也適用于金紙燃燒、焚香及燃燒蚊香。

灰霾的罪魁禍?zhǔn)?/strong>

PM2.5除了直接危害人類及動植物健康，PM2.5還能通過對陽光的吸收和散射效應(yīng)降低能見度，造成灰霾現(xiàn)象。PM2.5降低能見度會影響農(nóng)作物及其他植物的生長。大氣顆粒物對能見度的影響主要通過對光的吸收和散射。

顆粒物中對光吸收*強(qiáng)的是炭黑。而顆粒物對光的散射作用成為影響能見度、形成灰霾的主要因素。發(fā)生光散射（當(dāng)顆粒物的粒徑與光的波長想當(dāng)時發(fā)生的散射）的粒徑范圍屬于PM2.5，而米散射對光波長不太敏感，所以在霧霾天氣里，天空的顏色呈灰白色。另外，空氣濕度大的時候，顆粒物的含水量高，對光的散射作用就強(qiáng)。此時天空*容易變成霧蒙蒙。[8]

負(fù)離子對空氣質(zhì)量的優(yōu)化，無論從原理、適用范圍還是效果上來看，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的濾網(wǎng)式空氣凈化模式。

美國環(huán)保署EPA實驗室研究發(fā)現(xiàn)對于空氣凈化（除塵）而言主要有三種**粉塵的方法：    

1)布朗運(yùn)動(Brownian Diffusion)--對越小的粒子，效應(yīng)越強(qiáng)。                    2)濾網(wǎng)攔截(Interception)--對越大的粒子，效果越好。3）負(fù)氧離子中和沉降（ion Neutralization）--對越小的粒子，效果越好。

2.聯(lián)合國空氣環(huán)保領(lǐng)域的眾多專家研究證實，生態(tài)級負(fù)離子（小粒徑負(fù)離子）可以主動出擊捕捉小粒微塵，使其凝聚而沉淀，有效除去空氣2.5微米（PM2.5）及以下的微塵，甚至1微米的微粒，從而減少PM2.5對人體健康的危害，生態(tài)級負(fù)離子對空氣的凈化作用是源于負(fù)離子與空氣中的**、灰塵、煙霧等帶正電的微粒相結(jié)合，并聚成球降落而消除PM2.5危害。實驗證明，飄塵直徑越小，越易被負(fù)離子沉淀。

3.中國空氣負(fù)離子暨臭氧研究學(xué)會專家組編寫的《空氣負(fù)離子在醫(yī)療保健及環(huán)保中的應(yīng)用》一書中也多次講到：空氣中的輕離子（小粒徑負(fù)離子）對小至0.01微米、在工業(yè)上難以除去的的微粒飄塵，有****的沉降去除效果。

4.中科院專家、清華大學(xué)博導(dǎo)、教授林金明先生編著的《環(huán)境、健康與負(fù)氧離子》一書多次講到：

當(dāng)室內(nèi)空氣中負(fù)離子的濃度達(dá)到每立方厘米2萬個時，空氣中的飄塵量會減少98%以上。對可入肺顆粒物PM2.5效果**。所以在含有高濃度小粒徑負(fù)離子的空氣中，PM2.5中危害*大的直徑1微米以下的微塵、**、病毒等幾乎為零。

5.中國**預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品**所檢測報告認(rèn)定，空氣負(fù)離子生成機(jī)可以有效消滅可入肺顆粒物的危害，負(fù)氧離子生成機(jī)不需要濾網(wǎng)不需要風(fēng)機(jī)，而是通過釋放負(fù)離子**空氣中的小粒徑微粒，從而顯著減少空氣中對人體有害的PM2.5的數(shù)量和顆粒物上所帶有的**及病毒。北美發(fā)達(dá)國家早運(yùn)用負(fù)離子技術(shù)來消除PM2.5帶來的危害，取得了不錯的效果。

6.2011年12月27日日本國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）日本東邦醫(yī)科大學(xué)的淺申蒔博士、日本大學(xué)的中川正吉博士等數(shù)專家發(fā)布研究結(jié)果證實：生態(tài)級負(fù)離子是室內(nèi)環(huán)境應(yīng)對PM2.5*佳方法。

**科技名詞委大氣科學(xué)名詞審定委員會主任王存忠表示：PM2.5是個字母詞，在社會使用中應(yīng)該有一個規(guī)范的中文名稱。但目前的實際情況是多種名稱并存，而且處于比較混亂的狀態(tài)，因此統(tǒng)一命名非常必要。中國辭書學(xué)會顧問周明鑒指出術(shù)語的定名必須符合術(shù)語學(xué)的原則要考慮其科學(xué)內(nèi)涵、系統(tǒng)性、命名原則的統(tǒng)一性以及已有的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，還要適當(dāng)?shù)乜紤]讀者的接受程度。

目前，**科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會召開專家會議規(guī)范“PM2.5”中文名，并正式命名為“細(xì)顆粒物”，但網(wǎng)友不買賬。網(wǎng)友答案百花齊放有網(wǎng)友建議叫“公霧源”、“塵疾思汗”、“塵世美”或“塵慣吸”此外還有網(wǎng)友建議叫“喂人民服霧”。

指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

細(xì)顆粒物的標(biāo)準(zhǔn)，是由美國在1997年提出的，主要是為了更有效地監(jiān)測隨著工業(yè)化日益發(fā)達(dá)而出現(xiàn)的、在舊標(biāo)準(zhǔn)中被忽略的對人體有害的細(xì)小顆粒物。細(xì)顆粒物指數(shù)已經(jīng)成為一個重要的測控空氣污染程度的指數(shù)。

到2010年底為止，除美國和歐盟一些國家將細(xì)顆粒物納入國標(biāo)并進(jìn)行強(qiáng)制性限制外，世界上大部分國家都還未開展對細(xì)顆粒物的監(jiān)測，大多通行對PM10進(jìn)行監(jiān)測。

PM2.5檢測網(wǎng)空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)PM2.5檢測網(wǎng)的空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)，24小時平均值標(biāo)準(zhǔn)值分布如下：

空氣質(zhì)量等級   24小時PM2.5平均值標(biāo)準(zhǔn)值  

優(yōu)   0~50  

良   50~100  

輕度污染   100~150                                                                    

中度污染   150~200  

重度污染   200~300  

嚴(yán)重污染   大于300及以上        

世界衛(wèi)生組織（WHO）2005年《空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》

項目   年均值   日均值  

準(zhǔn)則值   10   25  

過渡期目標(biāo)1   35   75  

過渡期目標(biāo)2   25   50  

過渡期目標(biāo)3   15   37.5  

中國擬于2016年實施《空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》（征求意見中）

項目   年均值   日均值  

準(zhǔn)則值   35   75  

在20世紀(jì)70年代人們開始注意到顆粒物污染與健康問題之間的聯(lián)系。在美國每年由于顆粒物污染造成的死亡人數(shù)約為22000-52000人2000年數(shù)據(jù)在歐洲這一數(shù)字則高達(dá)20萬。PM2.5

現(xiàn)在許多研究已證實顆粒物會對呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成傷害導(dǎo)致**、肺癌、心血管**、出生缺陷和過早死亡。

國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)在里昂的會上，已經(jīng)把大氣污染確認(rèn)定為致癌物，這也得到了專家的公認(rèn)。其實具體細(xì)地講就是大氣顆粒物，也就是所謂的PM2.5，是一種確認(rèn)的人類致癌物，就是這么提的，應(yīng)該說這是一個得到專家公認(rèn)的了，那里面確實有很多詳細(xì)的科學(xué)數(shù)據(jù)來證實，想這一點也是可以的，是沒問題的。[4]

呼吸系統(tǒng)

顆粒物的大小決定了它們*終在呼吸道中的位置。較大的顆粒物往往會被纖毛和黏液過濾無法通過鼻子和咽喉。然而小于10微米的顆粒物即可吸入顆粒物PM10可以穿透這些屏障達(dá)到支氣管和肺泡。而小于2.5微米的顆粒物細(xì)顆粒物PM2.5比表面積大于PM10更易吸附有毒害的物質(zhì)。由于體積更小PM2.5具有更強(qiáng)的穿透力可能抵達(dá)細(xì)支氣管壁并干擾肺內(nèi)的氣體交換。更小的微粒直徑小于等于100納米會通過肺部傳遞影響其他器官。

心血管問題

發(fā)表于《美國醫(yī)學(xué)會雜志》的一項研究表明PM2.5會導(dǎo)致動脈斑塊沉積引發(fā)血管炎癥和動脈粥樣硬化*終導(dǎo)致心臟病或其他心血管問題。這項始于1982年的研究證實當(dāng)空氣中PM2.5的濃度長期高于10 μg/m3就會帶來死亡風(fēng)險的上升。濃度每增加10 μg/m3總的死亡風(fēng)險會上升4%，心肺**帶來的死亡風(fēng)險上升6%，肺癌帶來的死亡風(fēng)險上升8%。此外PM2.5極易吸附多環(huán)芳烴等有機(jī)污染物和重金屬使致癌、致畸、致突變的機(jī)率明顯升高。

*小的顆粒物直徑小于等于100納米帶來的危害更為嚴(yán)重。有證據(jù)表明這些顆粒物可以傳過細(xì)胞膜到達(dá)其他器官包括大腦。有研究指出這些微?？赡芤l(fā)腦損傷包括老年癡呆癥。值得注意的是柴油發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的微粒直徑通常在 100 納米左右。