1.4　国内外大气颗粒物污染现状

1.4.1　大气颗粒物环境标准进展

随着经济的发展和城市化进程的不断加快，以城市为中心的大气污染问题日趋严重。许多大中城市，由于日益增多的汽车尾气排放和工业及采暖燃煤排放造成一次气溶胶和通过气粒转化形成的二次气溶胶排放量增加，可吸入颗粒物超标十分严重，并且污染程度具有持续上升趋势。可见大气颗粒物已成为我国大多数城市的首要污染物，是影响城市空气质量的主要因素。

由于不同粒径范围内的颗粒物对人体健康的危害存在差异性，经过不断深入的研究之后，人们也逐渐认识到粒径在10μm以下的颗粒物才是对环境和人体健康危害最大的一类污染物，而且细颗粒的危害性要比粗颗粒更加严重，因此各国开始重新看待颗粒物粒径和健康危害的关系，对其制定的排放标准也日趋严格。中国及主要国家或组织大气颗粒物环境空气质量标准见表1-3。

注：过渡值-1指相对于准则值水平而言，在这个水平长期暴露会增加大约15%的死亡风险；除其他健康利益外，过渡值-2比过渡值-1约降低6%的死亡风险，过渡值-3比过渡值-2约降低6%的死亡风险。对可吸入颗粒物长期暴露，准则值是一个最低水平，在这个水平，总死亡率、心肺病死亡率和肺癌的死亡率会增加。

美国国家环保局在1996年实施了“EMPACT（Environmental Monitoring for Public Access and Community Tracking）”计划，该计划确立了系统的研究思路和设计方案，通过环保立法使有关部门关注超细颗粒物，其目的是提高民众的生存质量；我国也于1999年在国家环保科技发展指南中将细颗粒对人体健康的危害和污染防治列为主要研究方向，同时国家卫生部也颁布了居住区内大气可吸入颗粒物等14个环境质量标准。如美国国家环保局USEPA所制订的环境空气质量标准对大气颗粒物的控制指标就历经了TSP到PM10再到PM2.5的转变，开始在1985年将大气颗粒物指示物质由TSP修改为PM10。20世纪 70 年代，美国哈佛大学倡导发起了“哈佛 6 城市研究”，结果显示，死亡率与PM2.5浓度呈现线性正比，基于调查报告，1997年美国在原有PM10的控制标准上增加了PM2.5的浓度标准，并且规定PM2.5的3年内年均浓度应低于15μg/m3，3年中99%的24h平均浓度低于65μg/m3，成为第一个制定 PM2.5 浓度标准并开始检测的国家，达到此标准才能降低细颗粒物对人体健康、气候和环境的危害。随着对空气质量要求的严格，2006年，美国修订 PM2.5 标准，年平均值仍为 15μg/m3，但要求24h平均值降低到35μg/m3。

世界卫生组织（WHO）根据哈佛大学和美国癌症协会等机构的一系列研究结果，于2005年发布的 《空气质量准则》，要求PM2.5的平均浓度为10μg/m3，24h平均25μg/m3。世界卫生组织认为PM2.5小于10μg/m3是安全的。同时设立了3个过渡期目标值，为目前还无法一步到位国家提供阶段性目标，分别是年平均35μg/m3、25μg/m3和 15μg/m3。

欧盟委员会于2008年通过《环境空气质量指令》，设定了 PM2.5标准和达标日期，该指令是基于欧盟委员会2005年所提出的提高欧盟环境空气质量的建议做出的。根据该指令，到2015年，PM2.5年平均浓度控制在25μg/m3以下；到2020年，PM2.5年平均浓度控制在20μg/m3以下。

日本于1999年开始进行“PM2.5暴露影响调查研究”，经过近10年的研究，认定PM2.5危害人类健康。据此，日本中央环境审议会大气环境部提出设定PM2.5的指导值及测定方法。于 2009 年 9 月 9 日正式公布了 PM2.5环境标准，即年平均值 15μg/m3，24h平均值35μg/m3。

1952年，英国伦敦空气污染导致 1.2 万人丧生，造成震惊世界的“烟雾事件”。英国政府吸取惨痛教训，在1952年通过“清洁空气法案”，控制空气污染，数十年间不断更新完善。2007年，英国修订《空气质量战略》，将PM2.5纳入检测范围，并提出在2020年前将PM2.5平均值控制在25μg/m3以下，即使是高污染区域也不得超过这一限值，对于乡村等空气质量较好的地区，将实行更严格的标准。

近年来，印度等部分发展中国家也开始将PM2.5纳入检测范围。1994年印度制定空气质量标准开始对总悬浮颗粒物和 PM10 进行检测，2009年新标准修订后，废除了总悬浮颗粒物指标，增加了PM2.5，要求工业区、居住区、农村等地的年平均值和24h平均值都在40μg/m3以下。

我国对大气颗粒物浓度控制指标的建立较晚，于1996年颁布的《环境空气质量标准》（GB 3095—1996）中规定了PM10的标准，并统一在空气质量日报中取消了TSP质量指数，采用PM10指标，而对PM2.5的排放标准（GB 3095—2012）是2012年2月29日的国务院常务会议上，由国家环保部和国家质量监督检验检疫总局联合发布，主要对《环境空气质量标准》（GB 3095—1996）中的PM2.5和臭氧（O3）8h监测指标浓度限值进行了修订，目前还处于试行阶段。会议要求2012年在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市开展细颗粒物与臭氧等项目监测，2013年在113个环境保护重点城市和国家环境保护模范城市开展监测，2015年覆盖所有地级以上城市，并将于2016年1月1日起在全国实施。

由此可见，我国新国标虽然增设了PM2.5浓度限值和臭氧8h浓度值，但PM2.5仅达世界卫生组织（WHO）第一阶段目标值。新标准强调以保护人体健康为首要目标，调整了污染物项目及限值；收紧了PM10等污染物的浓度限值，收严了监测数据统计的有效性规定，更新了二氧化硫、二氧化氮、臭氧、颗粒物等污染物项目的分析方法等。可以说，中国以新的空气质量标准实施为标志，环境保护工作开始从污染物总量控制管理阶段向环境质量管理和风险控制阶段转变，这对中国环境管理的思路和理念都将带来深刻影响。

然而，环境保护部相关官员同时表示，中国是一个发展中国家，经济技术发展水平决定了PM10、PM2.5等污染物的限值目前仅能与发展中国家空气质量标准普遍采用的世界卫生组织第一阶段目标值接轨。从这个意义上说，新标准仅仅是与世界“低轨”相接，要真正实现与世界卫生组织提出的指导值接轨，中国还将有更长的路要走。

1.4.2　国内城市污染现状

从对大气颗粒物控制标准的不断严格化可以看出，各国对大气颗粒物污染的预防和控制越来越重视，但目前我国对大气颗粒物污染的控制效果并不乐观。2003年我国检测的340个城市中，达到国家环境空气质量二级标准（居住区标准）的城市142个（占41.7%），空气质量为三级标准的城市107个（占31.5%）；低于三级标准的城市91个（占26.8%）。影响城市空气质量的主要污染物是颗粒物。近年来全国城市空气质量有所好转，但可吸入颗粒物污染仍然突出。根据国家环保总局发布的2008年《中国大气环境状况》显示，2008年度监测的519个城市中，达到一级标准的城市21个（占4.0%），二级标准的城市378个（占72.8%），三级标准的城市113个（占21.8%），低于三级标准的城市7个（占1.4%）。全国地级及以上城市的达标比例为71.6%，县级城市的达标比例为85.6%。PM10年均浓度达到二级标准城市占81.5%，低于三级标准的占0.6%。2009年，全国113个环保重点城市中1/3空气质量不达标，很多城市尤其是大中城市空气污染已经呈现出煤烟型和汽车尾气复合型污染的特点，加剧大气污染治理难度。同时，全国一些地区酸雨、灰霾和光化学烟雾等区域性大气污染问题频发，部分地区甚至出现了每年200多天的灰霾天气，这些都与机动车排放的氮氧化物、细颗粒物等污染物直接相关。据报道，截至2011年6月底，全国机动车总保有量达2.17亿辆，其中汽车9846万辆，摩托车1.02亿辆。数据显示，北京、深圳、上海、成都、天津等11个城市汽车保有量超过100万辆，其中，北京达到464万辆。

目前全国约1/5的城市大气污染严重，113个重点城市中1/3以上空气质量达不到国家二级标准，机动车排放成为部分大中城市大气污染的主要来源。当然，一些污染企业增加也是造成空气质量下降的原因之一。据资料统计，中国大量绿地和农田被工厂和道路所占用，一些地区的环境承载能力因此下降。仅珠三角地区的汽车尾气排放的细粒子颗粒物已经占到污染物比例的20%～40%，和工业排放一起成为污染源的前两位。

中国气象局广州热带海洋气象研究所大气环境专家说：“工业发展超过环境负荷，珠三角从机械污染、化学污染过渡到多种污染并存局面。国外发达国家完成这一污染过程花了200年，而我们只花了30年，就完成了三个污染阶段的演变。”在珠三角、长三角以及更多的地方，近20年来城市发展很快，现在基本上隔几十千米就会有一座城市。城市密集成群，减少了以前存在于城乡结合部的空气污染缓冲区，一方面造成污染物不易扩散，另一方面也把很多城市连成污染关联度越来越密切的整体。据介绍，在工业集中的华北地区，PM2.5就占了整个空气悬浮颗粒物质量的大半。

从连续几年的环境质量调查报告中显示，我国仍有一部分城市环境质量问题十分严峻，许多学者也对一些重要城市颗粒物污染特性进行了深入的研究。表1-4所示为调研收集中国近10年16个直辖市和省会城市等大中城市大气颗粒物质量浓度数据，这些数据均来自各城市具有代表性的采样点，采样点一般位于城市人口密集的与人类生活息息相关生活区，能够代表这座城市的大气颗粒物污染水平。所有数据均选自各城市冬季12～来年1月采暖期监测，对大气颗粒物污染严重的冬季具有一定的代表性和表征性。

由近10年中国16个主要大中城市冬季采暖期大气颗粒物文献数据统计可知，中国大气PM10质量浓度在47.3～644μg/m3 范围内变化，平均质量浓度为189.777μg/m3，总体上，PM10的质量浓度高于中国现行的环境空气质量标准（GB 3095—2012）日均值150μg/m3，是WHO标准限值50μg/m3的3.79倍。大气PM2.5是中国环境空气质量标准中新增加的指标，而从对中国近10年各城市PM2.5统计结果显示，PM2.5在各城市冬季采暖期的浓度非常高，质量浓度在29～371.6μg/m3变化，平均质量浓度为149.565μg/m3。尤其太原市对PM2.5观测浓度最高达797.2μg/m3，对太原市进行研究的研究人员认为质量浓度高是观测期间沙尘暴影响的结果。由以上数据分析知，在中国PM2.5污染非常严重，高于现行质量标准限值日均值浓度75μg/m3。

1.4.3　北方寒冷城市污染现状

我国寒冷地区城市由于受地理位置、气象条件及工业特点的影响与其他城市在大气污染特性方面有着明显的不同，特别是存在长达几个月的供暖期，燃煤取暖产生大量的大气颗粒物，并在低气温和低气压的双重作用扩散非常困难，因此城市大气颗粒物污染十分严重。本书选择了典型寒地城市——哈尔滨市进行大气颗粒物污染特性的研究。哈尔滨市位于我国最北端，是我国东北北部地区最大中心城市，也是我国纬度最高、气温最低的特大城市。作为我国北方典型寒地城市的代表，哈尔滨四季分明，冬季漫长寒冷，夏季短暂凉爽。哈尔滨市作为我国老工业基地之一，城市重工业所占比例较大，特别是近年来受国家经济倾斜政策影响，工业经济迅速发展，城市化进程加快，而随之带来的是城市空气污染情形的不断恶化，同时受冬季低温影响，哈尔滨冬季供暖期可长达6～7个月时间，此期间的悬浮颗粒物污染更为严重。

根据课题组前期研究数据显示，哈尔滨市TSP的年均浓度值为150～200μg/m3，基本上能达到国家二级标准200μg/m3，但高于在长期暴露时对人体产生可能影响的最低年均浓度110～180μg/m3，而在冬季供暖期最高月均浓度可达到250μg/m3，最高日均浓度可达到300μg/m3，若遇天气条件不利时，日均浓度更可达到400μg/m3；PM10的年均浓度值为100～150μg/m3，比国家二级标准100μg/m3高0.5倍左右，在冬季供暖期最高月均浓度可达到200μg/m3，最高日均浓度可达到250μg/m3，若遇天气条件不利时，日均浓度则可达到300μg/m3；PM2.5的年均浓度值为50～100μg/m3，比美国国家环保局EPA制订的质量标准15μg/m3高出4～7倍，而在冬季供暖期最高日均浓度可达到150μg/m3。可见哈尔滨市由于地域特征和城市特点，大气颗粒物污染形式相比于其他城市具有显著寒地城市特征。但目前国内针对哈尔滨市大气颗粒物污染特性的相关研究处于起步阶段，特别是以PM2.5为主的细颗粒物污染特性和大气颗粒物污染源解析研究仍属空白。由此可见，大气颗粒物污染将是我国寒地城市相当长一段时期内重点要解决的环境问题，而深入研究颗粒物的污染特性及污染来源是解决问题的关键。