大气颗粒物理化特征和影响效应的研究进展及展望

宋军军

【摘  要】大气颗粒物当中的细颗粒物PM2.5属于毒害物质载体，不仅会对气候和环境产生影响，还会导致人体健康受到损伤，并对区域和地球化学循环造成不良影响。研究针对性地总结大气颗粒物理化特征及影响相应的相关研究，旨在为大气颗粒物的监测和分析提供依据，促进相关技术的有效应用，促使大气颗粒物污染情况得到改善。

【关键词】大气颗粒物;影响效应;理化特征;研究进展

大气颗粒物指的是分散于大气当中的固态及液态颗粒，从来源区分有自然来源及人为来源两种。空气中排放的纳米-微米级颗粒物达到一定程度后，就会超出大气循环能力及承载容量，这种情况下，颗粒物浓度显著提升，当在静稳天气时，很容易形成大规模雾霾。大气颗粒物对于自然及人文环境、气候变化和人类健康，均有较为显著的影响，针对性地分析其理化性质及影响效应，并制定针对性的管控措施，是十分必要的。

1.大气颗粒物理化特征研究

大气颗粒物的物理及化学特征是其对环境和人体健康产生影响的根源。研究指出，大气颗粒物具有吸湿性特点，具体来说是在周边环境相对湿度上升后，大气颗粒物具备的吸水能力。大气颗粒物吸湿性能够影响能见度及云的形成，从而影响地区及更大范围的天气。大气颗粒物还有云凝结核活性，间接对气候效应产生影响。大气颗粒物质量浓度对于空气质量具有显著影响，目前PM2.5、PM10均被纳入到空气质量评价体系中。大气颗粒物中的化学组成由于地域差异而有所不同，其中重金属属于影响人体健康的主要成分。牛婷等（2019）研究中，选取乌鲁木齐市作为研究对象，分析大气颗粒物金属污染情况，为大气污染的防控提供依据。研究采用大流量采样器进行研究，在2016年-2017年期间，采集了乌鲁木齐市的492份大气颗粒物样本进行研究。研究发现，乌鲁木齐市2016年至2017年的大气颗粒物样本中，铝的质量浓度平均值是172.84ng/m3，铅的质量浓度平均值是28.83ng/m3，镉的质量浓度平均值是0.68ng/m3，并且这三种金属成分的质量浓度具有一定的季节变化特征。研究还发现，2016年和2017年乌鲁木齐市的大气颗粒物中铝质量浓度存在显著差异，铅、镉质量浓度和日均湿度温度和风速均存在一定的相关性。研究认为，乌鲁木齐市2016年至2017年的部分金属质量浓度和季节、气候等因素存在密切关系。

2.大气颗粒物源解析方法和技术

源解析指的是定量或是定性分析大气颗粒物来源的研究方法，大气颗粒物的来源较为多样和复杂，检测分析城市大气污染的主要来源及特征，应当采用适当的源解析技术。目前大气颗粒物源解析技术主要可以分为三类，首先是化学法，主要包括化学质量平衡法、正定矩阵因子分析方法以及主成分分析法和富集因子法等。其次是顯微法，将单颗粒作为分析对象，观测其微观结构，以此确定颗粒物的来源。联合使用电子显微镜和能谱属于十分便捷高效的显微分析方法，能够实现迅速分析单颗粒表征，再依据来源进行区分。最后是物理法，其中X射线衍射技术属于较为常用的方法，可以针对性地分析晶质矿物颗粒物相，确定颗粒物矿物组成，分析其来源。马志儒（2018）研究指出，基于大气颗粒物在环境污染及人身体健康方面的影响，采取高效、准确的源分析方法进行针对性研究，是至关重要的。研究强调在大气颗粒物源分析中合理使用相应计算机软件。研究中选用源解析软件CMB2.0分析城市大气颗粒物源成分，再通过相应的文献数据资料研究城市大气颗粒物，并研究源解析中的影响因素及软件设置应用。研究认为，大气颗粒物源解析中需要强化对软件的有效应用，研究人员应当掌握相应的使用方法，以此提升大气颗粒物源解析质量，为相应防控政策的制定奠定基础。

3.大气颗粒物影响效应研究

3.1光学效应与地球化学循环

大气颗粒物能够导致局部地区环境恶化，对人类生产、生活活动产生不良影响，最为显著的是大气颗粒物影响能见度。除去气象原因之外，大气颗粒物吸收及散射光，形成的消光效应，属于影响城市能见度水平的重要因素。刘姝岩等（2018）研究指出，大气颗粒物会对地球化学循环产生一定的影响。在大气循环作用下，重金属等大气颗粒污染物进行远距离传送，甚至有可能达到北极地区，之后颗粒污染物在海洋或是陆地沉降，从而对地球化学循环产生影响。统计数据显示，每年被带入到对流层中的矿物颗粒多达1000至3000Tg，在强大地表风作用下，矿物颗粒大量进入大气中，且能够实现远距离传输，导致海洋和陆地化学进程受到影响。大气颗粒污染物会污染大气环境，自然界当中大部分生物生存和发展，均对降尘要求较高，当大气环境当中的颗粒污染物增多之后，大气正常降尘会受到较为显著的影响，从而是大气相关物质交换受到影响，使得环境污染和生物生长受到不良影响。

3.2健康效应和气候效应

王彦文等（2018）研究指出，大气颗粒物对于人体健康会产生十分直观的作用，研究针对性地进行定群分析，选取社区人群作为研究对象，在研究期间重复测量入组人员的血压水平，并与环境监测站点的气象和污染物数据相结合，同时分析研究对象的活动模式等。研究认为PM2.5和人群血压水平上升存在弱正相关效应，其中相较于女性人群，男性的血压水平受大气颗粒物影响更加显著，证实了大气颗粒物对人体健康产生的影响。大气颗粒污染物对于人体会产生较为显著的损伤，其中大气颗粒污染物对于呼吸道系统的损伤是较为严重的，颗粒污染物会导致呼吸道及肺部损伤，并导致相应器官与系统性疾病。当空气中存在大量颗粒污染物时，人进行呼吸时，难免会使污染物随之经由呼吸道进入人体。颗粒污染物通常均具有较强的黏着性，进入到人体后，会在鼻腔、肺部等呼吸系统当中沉积，进而造成较为严重的器官损伤。另外，大气颗粒物能够对气候变化产生直接与间接影响。自然来源的海盐离子、沙尘以及人为来源的有机物和烟尘等，被排放到空气中之后，会对太阳辐射进行吸收与散射，导致地球大气系统能量平衡受到影响，从而直接导致气候变化。同时，大气颗粒物的云凝结核活性能够使云的寿命及光学特征被改变，间接地影响气候。

4.结论与展望

随着环保意识和相应监测、管理技术的进步，大气颗粒物相关研究和实践日渐丰富，大量的研究人员针对其理化特征、污染源和影响效应进行研究，并取得了一定的研究进展。但值得注意的是目前的研究、实践中还存在一定不足，对于颗粒物形成及演变机制等进行研究时，往往是通过单一污染事件展开的，影响因素较多。后续的研究中，应当注意针对大气颗粒物污染事件进行系统的统计分析，同时要强化相应设备仪器的优化与创新，并加大学科融合及交叉探究的力度，以更加全面、高效的方式对大气颗粒物进行分析。

参考文献

[1]牛婷，刘健，康玲，等.2016-2017年乌鲁木齐市大气细颗粒物中部分金属含量及其污染特征分析[J].预防医学情报杂志，2019，35（03）：63-68+73.

[2]马志儒.大气颗粒物源解析技术的应用研究[J].数字化用户，2018，024（017）：86.

[3]刘姝岩，包云轩，金建平，等.重霾天气气溶胶辐射效应对近地面臭氧峰值的影响[J].高原气象，2018，37（001）：296-304.

[4]王彦文，许丹丹，张翼，等.大气颗粒物短期暴露对人群血压影响效应的定群研究[J].环境与健康杂志，2018（8）：663-666.