1.4　國內外大氣顆粒物污染現狀

1.4.1　大氣顆粒物環境標準進展

隨著經濟的發展和城市化進程的不斷加快，以城市為中心的大氣污染問題日趨嚴重。許多大中城市，由于日益增多的汽車尾氣排放和工業及采暖燃煤排放造成一次氣溶膠和通過氣粒轉化形成的二次氣溶膠排放量增加，可吸入顆粒物超標十分嚴重，并且污染程度具有持續上升趨勢。可見大氣顆粒物已成為我國大多數城市的首要污染物，是影響城市空氣質量的主要因素。

由于不同粒徑范圍內的顆粒物對人體健康的危害存在差異性，經過不斷深入的研究之后，人們也逐漸認識到粒徑在10μm以下的顆粒物才是對環境和人體健康危害最大的一類污染物，而且細顆粒的危害性要比粗顆粒更加嚴重，因此各國開始重新看待顆粒物粒徑和健康危害的關系，對其制定的排放標準也日趨嚴格。中國及主要國家或組織大氣顆粒物環境空氣質量標準見表1-3。

注：過渡值-1指相對于準則值水平而言，在這個水平長期暴露會增加大約15%的死亡風險；除其他健康利益外，過渡值-2比過渡值-1約降低6%的死亡風險，過渡值-3比過渡值-2約降低6%的死亡風險。對可吸入顆粒物長期暴露，準則值是一個最低水平，在這個水平，總死亡率、心肺病死亡率和肺癌的死亡率會增加。

美國國家環保局在1996年實施了“EMPACT（Environmental Monitoring for Public Access and Community Tracking）”計劃，該計劃確立了系統的研究思路和設計方案，通過環保立法使有關部門關注超細顆粒物，其目的是提高民眾的生存質量；我國也于1999年在國家環保科技發展指南中將細顆粒對人體健康的危害和污染防治列為主要研究方向，同時國家衛生部也頒布了居住區內大氣可吸入顆粒物等14個環境質量標準。如美國國家環保局USEPA所制訂的環境空氣質量標準對大氣顆粒物的控制指標就歷經了TSP到PM10再到PM2.5的轉變，開始在1985年將大氣顆粒物指示物質由TSP修改為PM10。20世紀 70 年代，美國哈佛大學倡導發起了“哈佛 6 城市研究”，結果顯示，死亡率與PM2.5濃度呈現線性正比，基于調查報告，1997年美國在原有PM10的控制標準上增加了PM2.5的濃度標準，并且規定PM2.5的3年內年均濃度應低于15μg/m3，3年中99%的24h平均濃度低于65μg/m3，成為第一個制定 PM2.5 濃度標準并開始檢測的國家，達到此標準才能降低細顆粒物對人體健康、氣候和環境的危害。隨著對空氣質量要求的嚴格，2006年，美國修訂 PM2.5 標準，年平均值仍為 15μg/m3，但要求24h平均值降低到35μg/m3。

世界衛生組織（WHO）根據哈佛大學和美國癌癥協會等機構的一系列研究結果，于2005年發布的 《空氣質量準則》，要求PM2.5的平均濃度為10μg/m3，24h平均25μg/m3。世界衛生組織認為PM2.5小于10μg/m3是安全的。同時設立了3個過渡期目標值，為目前還無法一步到位國家提供階段性目標，分別是年平均35μg/m3、25μg/m3和 15μg/m3。

歐盟委員會于2008年通過《環境空氣質量指令》，設定了 PM2.5標準和達標日期，該指令是基于歐盟委員會2005年所提出的提高歐盟環境空氣質量的建議做出的。根據該指令，到2015年，PM2.5年平均濃度控制在25μg/m3以下；到2020年，PM2.5年平均濃度控制在20μg/m3以下。

日本于1999年開始進行“PM2.5暴露影響調查研究”，經過近10年的研究，認定PM2.5危害人類健康。據此，日本中央環境審議會大氣環境部提出設定PM2.5的指導值及測定方法。于 2009 年 9 月 9 日正式公布了 PM2.5環境標準，即年平均值 15μg/m3，24h平均值35μg/m3。

1952年，英國倫敦空氣污染導致 1.2 萬人喪生，造成震驚世界的“煙霧事件”。英國政府吸取慘痛教訓，在1952年通過“清潔空氣法案”，控制空氣污染，數十年間不斷更新完善。2007年，英國修訂《空氣質量戰略》，將PM2.5納入檢測范圍，并提出在2020年前將PM2.5平均值控制在25μg/m3以下，即使是高污染區域也不得超過這一限值，對于鄉村等空氣質量較好的地區，將實行更嚴格的標準。

近年來，印度等部分發展中國家也開始將PM2.5納入檢測范圍。1994年印度制定空氣質量標準開始對總懸浮顆粒物和 PM10 進行檢測，2009年新標準修訂后，廢除了總懸浮顆粒物指標，增加了PM2.5，要求工業區、居住區、農村等地的年平均值和24h平均值都在40μg/m3以下。

我國對大氣顆粒物濃度控制指標的建立較晚，于1996年頒布的《環境空氣質量標準》（GB 3095—1996）中規定了PM10的標準，并統一在空氣質量日報中取消了TSP質量指數，采用PM10指標，而對PM2.5的排放標準（GB 3095—2012）是2012年2月29日的國務院常務會議上，由國家環保部和國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布，主要對《環境空氣質量標準》（GB 3095—1996）中的PM2.5和臭氧（O3）8h監測指標濃度限值進行了修訂，目前還處于試行階段。會議要求2012年在京津冀、長三角、珠三角等重點區域以及直轄市和省會城市開展細顆粒物與臭氧等項目監測，2013年在113個環境保護重點城市和國家環境保護模范城市開展監測，2015年覆蓋所有地級以上城市，并將于2016年1月1日起在全國實施。

由此可見，我國新國標雖然增設了PM2.5濃度限值和臭氧8h濃度值，但PM2.5僅達世界衛生組織（WHO）第一階段目標值。新標準強調以保護人體健康為首要目標，調整了污染物項目及限值；收緊了PM10等污染物的濃度限值，收嚴了監測數據統計的有效性規定，更新了二氧化硫、二氧化氮、臭氧、顆粒物等污染物項目的分析方法等。可以說，中國以新的空氣質量標準實施為標志，環境保護工作開始從污染物總量控制管理階段向環境質量管理和風險控制階段轉變，這對中國環境管理的思路和理念都將帶來深刻影響。

然而，環境保護部相關官員同時表示，中國是一個發展中國家，經濟技術發展水平決定了PM10、PM2.5等污染物的限值目前僅能與發展中國家空氣質量標準普遍采用的世界衛生組織第一階段目標值接軌。從這個意義上說，新標準僅僅是與世界“低軌”相接，要真正實現與世界衛生組織提出的指導值接軌，中國還將有更長的路要走。

1.4.2　國內城市污染現狀

從對大氣顆粒物控制標準的不斷嚴格化可以看出，各國對大氣顆粒物污染的預防和控制越來越重視，但目前我國對大氣顆粒物污染的控制效果并不樂觀。2003年我國檢測的340個城市中，達到國家環境空氣質量二級標準（居住區標準）的城市142個（占41.7%），空氣質量為三級標準的城市107個（占31.5%）；低于三級標準的城市91個（占26.8%）。影響城市空氣質量的主要污染物是顆粒物。近年來全國城市空氣質量有所好轉，但可吸入顆粒物污染仍然突出。根據國家環保總局發布的2008年《中國大氣環境狀況》顯示，2008年度監測的519個城市中，達到一級標準的城市21個（占4.0%），二級標準的城市378個（占72.8%），三級標準的城市113個（占21.8%），低于三級標準的城市7個（占1.4%）。全國地級及以上城市的達標比例為71.6%，縣級城市的達標比例為85.6%。PM10年均濃度達到二級標準城市占81.5%，低于三級標準的占0.6%。2009年，全國113個環保重點城市中1/3空氣質量不達標，很多城市尤其是大中城市空氣污染已經呈現出煤煙型和汽車尾氣復合型污染的特點，加劇大氣污染治理難度。同時，全國一些地區酸雨、灰霾和光化學煙霧等區域性大氣污染問題頻發，部分地區甚至出現了每年200多天的灰霾天氣，這些都與機動車排放的氮氧化物、細顆粒物等污染物直接相關。據報道，截至2011年6月底，全國機動車總保有量達2.17億輛，其中汽車9846萬輛，摩托車1.02億輛。數據顯示，北京、深圳、上海、成都、天津等11個城市汽車保有量超過100萬輛，其中，北京達到464萬輛。

目前全國約1/5的城市大氣污染嚴重，113個重點城市中1/3以上空氣質量達不到國家二級標準，機動車排放成為部分大中城市大氣污染的主要來源。當然，一些污染企業增加也是造成空氣質量下降的原因之一。據資料統計，中國大量綠地和農田被工廠和道路所占用，一些地區的環境承載能力因此下降。僅珠三角地區的汽車尾氣排放的細粒子顆粒物已經占到污染物比例的20%～40%，和工業排放一起成為污染源的前兩位。

中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所大氣環境專家說：“工業發展超過環境負荷，珠三角從機械污染、化學污染過渡到多種污染并存局面。國外發達國家完成這一污染過程花了200年，而我們只花了30年，就完成了三個污染階段的演變。”在珠三角、長三角以及更多的地方，近20年來城市發展很快，現在基本上隔幾十千米就會有一座城市。城市密集成群，減少了以前存在于城鄉結合部的空氣污染緩沖區，一方面造成污染物不易擴散，另一方面也把很多城市連成污染關聯度越來越密切的整體。據介紹，在工業集中的華北地區，PM2.5就占了整個空氣懸浮顆粒物質量的大半。

從連續幾年的環境質量調查報告中顯示，我國仍有一部分城市環境質量問題十分嚴峻，許多學者也對一些重要城市顆粒物污染特性進行了深入的研究。表1-4所示為調研收集中國近10年16個直轄市和省會城市等大中城市大氣顆粒物質量濃度數據，這些數據均來自各城市具有代表性的采樣點，采樣點一般位于城市人口密集的與人類生活息息相關生活區，能夠代表這座城市的大氣顆粒物污染水平。所有數據均選自各城市冬季12～來年1月采暖期監測，對大氣顆粒物污染嚴重的冬季具有一定的代表性和表征性。

由近10年中國16個主要大中城市冬季采暖期大氣顆粒物文獻數據統計可知，中國大氣PM10質量濃度在47.3～644μg/m3 范圍內變化，平均質量濃度為189.777μg/m3，總體上，PM10的質量濃度高于中國現行的環境空氣質量標準（GB 3095—2012）日均值150μg/m3，是WHO標準限值50μg/m3的3.79倍。大氣PM2.5是中國環境空氣質量標準中新增加的指標，而從對中國近10年各城市PM2.5統計結果顯示，PM2.5在各城市冬季采暖期的濃度非常高，質量濃度在29～371.6μg/m3變化，平均質量濃度為149.565μg/m3。尤其太原市對PM2.5觀測濃度最高達797.2μg/m3，對太原市進行研究的研究人員認為質量濃度高是觀測期間沙塵暴影響的結果。由以上數據分析知，在中國PM2.5污染非常嚴重，高于現行質量標準限值日均值濃度75μg/m3。

1.4.3　北方寒冷城市污染現狀

我國寒冷地區城市由于受地理位置、氣象條件及工業特點的影響與其他城市在大氣污染特性方面有著明顯的不同，特別是存在長達幾個月的供暖期，燃煤取暖產生大量的大氣顆粒物，并在低氣溫和低氣壓的雙重作用擴散非常困難，因此城市大氣顆粒物污染十分嚴重。本書選擇了典型寒地城市——哈爾濱市進行大氣顆粒物污染特性的研究。哈爾濱市位于我國最北端，是我國東北北部地區最大中心城市，也是我國緯度最高、氣溫最低的特大城市。作為我國北方典型寒地城市的代表，哈爾濱四季分明，冬季漫長寒冷，夏季短暫涼爽。哈爾濱市作為我國老工業基地之一，城市重工業所占比例較大，特別是近年來受國家經濟傾斜政策影響，工業經濟迅速發展，城市化進程加快，而隨之帶來的是城市空氣污染情形的不斷惡化，同時受冬季低溫影響，哈爾濱冬季供暖期可長達6～7個月時間，此期間的懸浮顆粒物污染更為嚴重。

根據課題組前期研究數據顯示，哈爾濱市TSP的年均濃度值為150～200μg/m3，基本上能達到國家二級標準200μg/m3，但高于在長期暴露時對人體產生可能影響的最低年均濃度110～180μg/m3，而在冬季供暖期最高月均濃度可達到250μg/m3，最高日均濃度可達到300μg/m3，若遇天氣條件不利時，日均濃度更可達到400μg/m3；PM10的年均濃度值為100～150μg/m3，比國家二級標準100μg/m3高0.5倍左右，在冬季供暖期最高月均濃度可達到200μg/m3，最高日均濃度可達到250μg/m3，若遇天氣條件不利時，日均濃度則可達到300μg/m3；PM2.5的年均濃度值為50～100μg/m3，比美國國家環保局EPA制訂的質量標準15μg/m3高出4～7倍，而在冬季供暖期最高日均濃度可達到150μg/m3。可見哈爾濱市由于地域特征和城市特點，大氣顆粒物污染形式相比于其他城市具有顯著寒地城市特征。但目前國內針對哈爾濱市大氣顆粒物污染特性的相關研究處于起步階段，特別是以PM2.5為主的細顆粒物污染特性和大氣顆粒物污染源解析研究仍屬空白。由此可見，大氣顆粒物污染將是我國寒地城市相當長一段時期內重點要解決的環境問題，而深入研究顆粒物的污染特性及污染來源是解決問題的關鍵。