时

,二次粒子散射率增加的现象就更为明显(Rogers and Watson, 1991)。二次粒子散射率随相

对湿度变化函数可表达为

:

  f(RH) = bs(RH) /bs(0%)
式中

bs(RH)为相对湿度大于 0%时的湿散射率; bs(0%)为相对湿度为 0%时的干散射率。在美

国

,由于东部的相对湿度较高(年平均为 70%-80%),西部的相对湿度较低(年平均为 50%-60%),

加上东部地区硫酸铵

(亚硫酸铵)的水平较高,结果导致东部地区的能见度明显低于西部地区

(OAR,1996)。
由此可知

,在影响大气能见度的粒子中, PM-2.5 占有极其重要的主导地位。由于 PM-2.5 的原

因

,美国大部分地区的能见度只有天然能见度的 30%。在美国的许多地方(例如国家森林公园

和自然保护区

),尽管大气中常规的污染物指标均达到规定的标准,但仍被能见度的问题所困

扰。所以在

1985 年,美国在联邦层次建立了保护能见度的多部门监测计划(IMPROVE),并从

1987 年开始在全国 20 个一类地区陆续采集数据。从 1991 年开始,美国的一些地方政府也加
入了能见度的监测行列。在这些长期的监测计划中

,PM-2.5 是核心的监测指标。

1.2 PM-2.5 是城市大气污染物中损害人体健康的元凶
我国

1996 年颁布的空气质量标准规定中新增加了 PM-10(粒径小于 10 微米的颗粒物)的标准,

 因为 PM-10 易进入人的呼吸道, 对人体健康构成威胁。而美国的大量研究表明, 对人体健康
危害最大的颗粒物是

PM-2.5, 因为这些细颗粒物可以穿过肺部并存留在肺的深处。PM-2.5 除

了本身对人体呼吸系统具有刺激作用、致敏作用及其它有害作用外

,同时它还可能作为携带

细菌微生物、病毒和致癌物的载体侵入人体肺部，严重危害人体健康。研究资料表明

: 北京市

城区颗粒物中近

90%的有害有机化学成分、近 80%的有害无机化学成分分布在径粒小于 3 微

米的细粒中

(葛启坛,1993)。可吸入颗粒物已成为大气污染物中对北京市城区居民健康威胁最

大污染物

(汪晶,1993)。美国自 1987 年实施 PM-10 标准以来, 共有 2000 多项研究指出:对人体

健康危害最大的是

PM-2.5。所以, 美国在 1997 年 7 月又颁布了 PM-2.5 标准, 以切实保护人体

健康。

2. PM-2.5 的基本组成与来源
2.1 PM-2.5 的基本组成 
PM-2.5 由直接排入空气中的一次微粒和空气中的气态污染物通过化学转化生成的二次微粒
组成。一次微粒主要由尘土性微粒和由植物和矿物燃料燃烧产生的碳黑

(有机碳)粒子两大类

组成。二次微粒主要由硫酸铵和硝酸铵

(由大气中的 SO2 和 NOX 与 NH3 反应生成)组成,其形

成的主要过程是大气中的一次气态污染物

SO2 和 NOX 通过均相或非均相的氧化形成酸性

气溶胶

,再和大气中唯一的偏碱性气体 NH3 反应生成硫酸铵(亚硫酸铵)和硝酸铵气溶胶粒子。

大气中的水滴为这些化学转化过程提供了重要的前提条件。硫酸铵和硝酸铵是水溶性盐类

,

在水中的溶解度均较高。所以

,大气中的水滴就易成为二次污染物在 1000M 以下低空不断累

积的重要媒介。北京在秋、冬季多雾天气和连阴天气时产生的

“灰锅盖”就是这种累积的典型

现象。
PM-2.5 中一次粒子与二次粒子的比例因地而异,主要取决于污染源的特征和气象、气侯特征。
例如

,美国东部的华盛顿地区由于 SO2 浓度较高(主要由火力发电厂排出),相对湿度较高,所

以二次粒子的比例较高。美国西部干旱的菲尼克斯由于有大量与燃烧有关的排放源

,所以一

次粒子的比例较高

(见表 1)。

表

1 华盛顿地区与菲尼克斯大气中 PM-2.5 的组成(%) 

粒子成分

 

硫酸铵粒子