谈谈大气颗粒物的分类和命名

刘志荣

（中国环境出版社，北京 100062）

大气颗粒物（Particulate mater）是指大气中固态或液态的悬浮性物质。其来源有自然源和人为源两个方面，前者主要来自地面扬尘、海水溅沫蒸发而成的盐粒、火山喷发的散落物、森林火灾产生的烟尘，以及生物释放的花粉、菌类孢子和微生物等；后者主要来自燃料燃烧、冶炼、粉碎、筛分、输送、爆破、农药喷洒等工农业生产过程，以及人们生活活动等排放的大气颗粒物。

大气颗粒物主要是自然过程产生的，但在局部地区（如人口集中的大城市和工矿区），人类活动释放的大气颗粒物较多，并成为这些地区大气污染的首要污染物。因此，大气颗粒物受到人们日益广泛的关注。但是，其分类和命名至今尚无统一的标准和方法。本文试就这一问题进行一点探讨，以供研究参考。

一 分类与定义

大气颗粒物的大小、形状和性质各异，按其特性、测量方法和研究目的等不同，有多种分类和描述方法。就大气颗粒物粒径的描述来说，可因测量方法不同而表述为光学等效直径、体积等效直径、空气动力学等效直径等。其中空气动力学等效直径较常用，即在气流中，如果待测大气颗粒物与一个有单位密度的球形颗粒物的空气动力学效应相同，则这个球形颗粒物的直径就被定义为待测颗粒物的空气动力学等效直径（本文所采用的大气颗粒物的直径数据，均为空气动力学等效直径）。而大气颗粒物的分类和定义，常见的则有以下几种：

1.按物理状态分类

按大气颗粒物的物理状态分类，可分为固态、液态和固液混合态颗粒物。

固态大气颗粒物主要是烟（smoke）和粉尘（dust）。烟是指燃烧过程产生的或燃烧产生的气体转化形成的颗粒物，其粒径为0.01～1μm（微米）；粉尘是指工业生产中的破碎和运转作业所产生的颗粒物，其粒径大于1μm。也有学者认为，粉尘是指1～75μm的大气颗粒物，而小于1μm的粉尘称为亚微粉尘[1]。

液态大气颗粒物主要是雾（fog）和雾尘或尘雾（dust fog）。雾是大量微小水滴或冰晶形成的悬浮体系，按其对大气能见度的影响可分为浓雾和轻雾，其粒径分别小于10μm和大于40μm。尘雾是工业生产中的过饱和蒸气为凝结核凝聚，以及化学反应和液体喷雾所形成的悬浮体系。一般认为尘雾的粒径小于10μm[1]。

固液混合态颗粒物主要是烟尘（flue dust），是指燃烧、冶炼等工业生产过程中释放的尘粒为凝结核所形成的烟、雾混合体系，其粒径一般小于1μm。

2.按沉降特性分类

按大气颗粒物的沉降特性分类，可分为降尘（dustfall）和飘尘（floating dust）。

降尘是指在重力作用下能较快沉降的大气颗粒物，其粒径大于30μm以上，自然沉降速度一般在1cm/s以上。也有学者认为，粒径10μm以上的大气颗粒物，均能在较短时期内沉降，如粒径为10μm的颗粒物，其沉降速度为0.3cm/s左右，因此，将10μm以上的大气颗粒物统称为降尘。飘尘是指能在相当长的时期内漂浮在大气中的颗粒物，其粒径小于10μm，自然沉降很难，有的需要数月或数年的时间[2]。

3.按粒径大小分类

大气颗粒物的粒径与其沉降速度密切相关。一般情况下，颗粒物粒径越小，沉降速度越慢；反之，则越快。因此，大气颗粒物按粒径大小分类与其沉降特性相混合，形成降尘（dustfall）、飘尘（floating dust）、细粒子（fine Particle；fine Particulate matter）、超细粒子（ultrafine Particle；ultrafine Particulate matter）等术语概念[3]。其中细粒子、超细粒子分别指粒径小于2.5μm和0.1μm的大气颗粒物。也有学者将大气颗粒物按其粒径分为粗粒子（coarse Particle）和细粒子两大类，将粒径大于2.5μm的大气颗粒物统称为粗粒子。

4.按可进入呼吸系统的粒径范围分类

不同粒径的大气颗粒物可进人和沉积于呼吸系统的不同部位，并以此为依据，引人了可吸人颗粒物（inhalable Particles）的概念。国际标准化组织建议可吸人颗粒物的粒径定义为小于或等于10μm的粒子，有关研究资料说明，可吸人颗粒物中，粒径大于5μm的多阻留于上呼吸道；粒径小于5μm的可进人下呼吸道，并在气管、支气管和肺泡中滞留或沉积，尤其是粒径小于2.5μm的颗粒物，可进人肺泡中，对人体造成的危害尤为严重[4-5]。

5.按其他特性分类

仍有多种分类和命名，如大气颗粒物按其主要成分，分为有机、无机和生物性颗粒物；按其物理化学性状在大气环境中的变化分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物是指自然或人类活动直接释放到大气中的颗粒物；二次颗粒物是指进人大气中的颗粒物通过化学反应或物理化学过程转化形成的颗粒物。此外，大气颗粒物还可以按其吸湿性，分为吸湿性、亲水性和非吸湿性、憎水性大气颗粒物；按大气颗粒物的形成状态，分为分散性、凝聚性大气颗粒物；按大气颗粒物的粒度模态，分为爱根核模、积聚核模和粗粒子模等。

二 原则与方法

大气颗粒物的各种粒子，按其分类和定义进行命名，须满足专有名词术语的基本要求。一般说来，其命名主要应具有单义性和科学性。其命名方法主要是在这一专业的知识体系，运用系统性原理进行全面、统一的分析研究，并按系统性原则确定其命名。

1.关于术语的单义性和科学性

专有术语所表达的概念应具有特定含义和准确的语义范围。它不仅应与相近的术语概念相区别，在其专业范围内具有单义性；而且其定义所标记的概念应反映其本质特征，其知识内容具有科学性。比如在大气颗粒物研究中，粒径大于10μm的颗粒物称为降尘，小于10μm的称为飘尘，其语义范围是准确的。当然，从定义科学性和完整性考虑，将降尘定义为“粒径大于10μm，自然沉降速率0.3cm/s以上的大气颗粒物”，将飘尘定义为“粒径小于10μm，自然沉降速率0.3cm/s以下的大气颗粒物”，不仅反映了降尘和飘尘的本质差异，而且揭示了降尘和飘尘所存在的现象的不同，有利于强化降尘和飘尘与其定义的联系，是一个科学、完整的定义。

中国在1982 年首次颁布的《大气环境质量标准》中，将大气环境的飘尘浓度限值作为大气环境质量的参考标准。在1996 年修订的《环境空气质量标准》中，将飘尘改称为可吸人颗粒物（inhalable Particles）作为正式标准。此后，飘尘和可吸人颗粒物在一些文献中被作为同义词或术语，笔者认为是不准确的。实际上，飘尘和可吸人颗粒物尽管都是指粒径小于10μm的颗粒物，但前者所涵盖的知识内容是能较长时间内飘浮于大气中的颗粒物，而后者则是指能进人人类呼吸系统的颗粒物，其概念是不应混淆的。当然，有些术语可用于不同专业范围，如描述大气颗粒物的烟和雾等术语，虽然同属于描述大气颗粒物的物理状态的术语，但这些术语，在其他专业领域也被使用，这是常见的术语现象，并不会因此而损害其单义性，也不会因此而影响其概念的科学性。

2.术语的系统性命名

在一个学科或知识门类中，每个术语的地位和命名，只有在其专业范围的概念体系中，依据其本质特性进行统一的区分，才能加以规定。在大气颗粒物研究的专业范围内，如按大气颗粒物的粒径大小这一本质特征分类和命名，分为降尘、飘尘，或是分为粗粒子、细粒子，都是符合系统性的统一分类和命名原则的。而将其分为降尘和可吸人颗粒物，或分为可吸人颗粒物和细粒子，显然是把不同分类方法所确定的术语混编在一起，是不具有术语的系统性，也不利于知识概念体系的标记[6]。

三 问题与思考

在大气颗粒物研究中，人们从各自的研究角度采用不同分类方法，确定和使用不同的术语，这是无可非议的。但在实际应用仍存在一些值得探讨的问题，主要是：

1.术语的系统结构问题

一个学科或知识门类，其知识概念是通过相应的术语为载体进行规范的。知识概念系统和结构，也相应形成术语的系统和结构。例如，大气颗粒物按其粒径大小，采用超粗粒子、粗粒子、细粒子和超细粒子等术语来描述和标记，就是按统一的分类原则，形成的科学术语系统和结构。在环境科学领域，为定量定性描述和评价大气环境质量，选用总悬浮颗粒物（total susPended Particulate）、可吸人颗粒物和细粒子等术语，并分别记为TSP、IP（或PM10）和PM2.5等。其中TSP是指悬浮于大气中各种不同粒径的颗粒物的总称。是用标准大容量颗粒采样器（流量1.1～1.7m3/min）在采样效率接近100%滤膜上采集已知体积的颗粒物，在恒温恒湿条件下，称量采样前后采样膜质量变化，从而确定采集到的颗粒物质量，再除以采样体积，求得大气颗粒物的质量浓度，这一数据通常被称为总悬浮颗粒物。其粒径在100μm以下，多数在10μm以下。PM10和PM2.5则是用于反映大气颗粒物污染的典型状况。一般情况下，城市大气颗粒物按体积或质量分布，在粒径10μm左右处有一个峰值，主要是地面扬尘和工业粉尘造成的；在粒径2.5μm之后，还有峰值，主要是燃料燃烧及其转化过程产生的颗粒物。从大气环境质量监测和评价角度，选用TSP、PM10、PM2.5等为参数，能较好地反映大气环境质量特性。但从大气颗粒物分类和命名的角度来说，总悬浮颗粒物、可吸人颗粒物、细粒子等术语，是运用不同分类方法所定义的术语，不能形成并不应用于描述大气颗粒物的术语系统结构的。

此外，在大气颗粒物研究中，即使是按系统性和统一性原则对其进行分类和命名，也会形成术语系统结构不完整的问题。例如，按颗粒物沉降特性分类命名，如果将降尘粒径规定为大于30μm的粒子，将飘尘粒径规定为小于10μm的粒子，那么，粒径为10～30μm的粒子，也需要确定一个术语予以标记。否则，也不能形成完整的术语系统结构。

2.术语的层次结构问题

一个学科或知识门类，其知识概念的层次结构，也相应决定了其术语的地位和层次。例如，在大气颗粒物的研究中，引人了可吸人颗粒物这一术语，其含义可认为是可吸人呼吸道（包括鼻、咽、喉、气管、支气管等）和肺（包括肺叶支气管、肺段支气管、细支气管、呼吸性细支气管、肺泡道、肺泡等）的颗粒物的总称。如果再引人可人肺颗粒物这一术语，并将其定义为粒径小于2.5μm的颗粒物，那么也应引人可人呼吸道颗粒物这一术语，并将其定义为粒径为2.5～10μm的颗粒物。显然，这两个术语属于同一层次，并同位于可吸人颗粒物的下一层次的。也就是说，可吸人颗粒物和可人肺颗粒物、可人呼吸道颗粒物是地位不同的、具有层次结构的术语概念。

四 结语

大气颗粒物是大气环境的重要组成部分，它不仅影响人体健康和造成大气污染危害，而且直接参与大气的干沉降、湿沉降（雨、雪、霜、雾等）过程和大气的化学反应和变化。另一方面，大气颗粒物能够吸收或散射太阳光，使大气能见度降低，削弱太阳辐射，影响环境热平衡，进而导致环境温度和生态系统的变化。因此，大气颗粒物的研究成为大气科学和环境科学研究的热点领域，尤其是关于大气颗粒物的浓度和化学组分的测定，其来源和归宿的研究以及产生的环境效应和危害的探索，受到各国科学家高度关注。与此同时，有关大气颗粒物的一些原有的术语被更多人所认识，一些新的术语也接踵进人人们的视野。因此，构建科学的大气颗粒物术语体系，已成为一项亟待强化的基础理论研究工作。本文所谈的内容，只是一点学习心得，不妥之处敬请专家和读者指正。