《空气颗粒物与健康》邓芙蓉主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《空气颗粒物与健康》

【作　者】邓芙蓉主编

【丛书名】环境污染与健康研究丛书

【页 数】 204

【出版社】 武汉：湖北科学技术出版社 , 2018.09

【ISBN号】978-7-5706-0341-1

【价 格】158.00

【分 类】空气污染-影响-健康

【参考文献】 邓芙蓉主编. 空气颗粒物与健康. 武汉：湖北科学技术出版社, 2018.09.

图书封面：

图书目录：

《空气颗粒物与健康》内容提要：

本书内容包括空气颗粒物的人群暴露评价、人群疾病负担计算和健康风险评价，空气颗粒物对各系统的健康影响如呼吸系统、心血管系统、神经系统和生殖系统等的研究进展，力图深入、全面系统地阐述我国近十几年来室内外颗粒物与人体健康的影响现状、机制和干预的研究，并提出一些该领域未来的研究展望。

《空气颗粒物与健康》内容试读

第一章

我国空气颗粒物污染及其健康影响概况

第一节空气颗粒物的污染水平和特征

气溶胶中散在的各种固态粒子称为颗粒物，是主要的空气污染物类别之一。近年来我国经济社会发展迅速，城镇化率从1990年至2016年实现翻番，从26.4%增长到57.3%。截至2016年底，我国城镇常住人口达7.93亿人。城镇人口的迅速增长促进了我国城市化和工业化的发展，特别是机动车保有量及能源消耗量的快速增长（图1-1）。上述以资源消耗为主的粗放式经济增长方式导致大量污染物排入大气，特别是其中直接排放和间接生成的颗粒物数量巨大，严重影响我国空气质量。颗粒物污染以京津冀、长江三角洲和珠江三角洲等经济发达地区较为显著，以大范围的区域性雾霾天气为典型代表

性事件。雾霾期间，大气PM2.5浓度显著超过我国《环境空气质量标准》(GB3095一2012)，造成了严

重的人群健康危害。此外，我国室内燃料使用类型多样，在城市主要以天然气、煤气、液化石油气等为主，造成的室内污染相对较轻，而在广大农村地区则以固体燃料如煤、柴草为主，可造成严重的室内颗粒物污染，由此对暴露人群造成的不良健康影响也是我国面临的主要公共卫生问题之一。

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一一·国民生产总值（万亿人民币）

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城镇人口比例(%)

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◆一民用汽车数量（百万辆）

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◆一能源消费总量（百万吨标准煤）

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年份

图1-1我国1990一2016年国民生产总值、城镇人口比例、民用汽车数量及能量消费总量变化趋势

目前颗粒物已经成为我国多数城市，特别是中东部地区城市的首要大气污染物，其污染特征及健康危害等成为国内学界研究的重点问题，也是社会公众关注的热点。国内学者近年针对空气颗粒物尤

其是PM2.5的排放特征、质量浓度特征、化学组成特征、污染源特征、输送特征等进行了广泛深入的研

究，为治理空气颗粒物污染及评价其健康影响奠定了良好基础。相关研究建立了我国包括电力、工业、

民用和交通四大类、745个排放源在内的大气PM2.及其前体物的人为源排放清单数据库，为有目的性

地控制相关污染排放提供了重要依据。

针对严峻的空气颗粒物污染形势，环境保护部设立了新的环境空气质量标准并在全国逐步开展大

气PM2监测，相关监测数据向社会公开发布。部分研究者也对重点区域及城市的颗粒物及其前体物的

空气颗粒物与健康

质量浓度特征进行了深入细致的观测，揭示了污染变化的深层规律。

空气颗粒物的化学组成特征随区域性排放源及气象条件的不同而有差异。研究发现二次污染成分(铵根、硫酸根和硝酸根)和有机物是我国城市PM2.s中最重要的两类成分，二者共同贡献比例为54%~85%。此外颗粒物中还含有一些水溶性离子、无机形式的碳元素及数量可观的地壳物质和痕量元素（包括近40种金属及非金属元素）等。

2014一2015年，由环境保护部组织，北京、天津、石家庄、上海、南京、杭州、宁波、广州和深

圳9个城市完成并公布了本市PM2.5来源解析结果，发现污染主要由本地排放主导，机动车、燃煤、工

业生产和扬尘是这些城市PM2.s的主要来源。

形成区域性雾霾的主要原因是大气排放量过量。研究发现雾霾污染范围及出现频率受到大气系统的制约，后者在空间和时间上包含多尺度的复杂系统，导致了区域性环境污染形成不同形式的污染物输送通道。

除此之外，近年针对我国广大农村地区的室内颗粒物污染及其健康影响也开展了一些研究。本章将对我国空气颗粒物的污染特征、近年来我国开展的颗粒物对健康影响的研究进行综合分析和阐述，并对未来的发展方向进行展望。

一、理化及生物学特征

(一)物理性质

1.形态颗粒物的形态包括颜色、形状、表面特征等，可因颗粒物来源不同而有所差异。电镜分析可见，燃煤排放的颗粒物一般呈灰褐色，表面比较光滑，含有硫、硅、铁、铝等元素，形状以球形居多；冶金工业排放的颗粒物呈红褐色，表面具有金属光泽，富含锰、铁、镍等金属元素，形态不规则；而建筑行业排放的颗粒物，通常呈灰色，表面暗淡，富含钙元素，形状多变。

2.比表面积颗粒物的表面积与体积之比，称为颗粒物的比表面积。颗粒物的粒径越小，其比表面积越大。小粒径颗粒物常常表现出更显著的物理和化学活动性，如氧化、溶解、蒸发、吸附以及生理效应等都可因比表面积大而被加速。比表面积大的颗粒物也易于吸附空气中其他有毒有害物质，从而增加颗粒物的可能健康危害。

3.空气动力学直径颗粒物的粒径通常采用空气动力学直径Dp(particle diameter)表示。空气动力学直径可以表征颗粒物在空气中的停留时间、沉降速度、进人呼吸道的可能性以及在呼吸道沉积的部位等特点，因此在国际上得到了广泛应用。根据颗粒物空气动力学直径与人体健康的关系，可将颗粒物分为以下几种类型。

(1)总悬浮颗粒物(total suspended particle,TSP)。空气动力学直径≤100um的颗粒物，是气溶胶中各种悬浮颗粒物的总称，为既往评价空气质量的常用指标之一。

(2)可吸人颗粒物(inhalable particle,IP)。空气动力学直径≤l0um的颗粒物，又称PMo,可直接被人体吸人呼吸道。

(3)细颗粒物(fine particle.,PM2.s)。空气动力学直径≤2.5um的颗粒物，可直接被人体吸入呼吸道深部甚至肺泡区。由于PM2.s粒径小、比表面积大、吸附性强，易于携带空气中的有毒有害物质，因此PM2.s比PM1。对人体健康的危害更大。

(4)超细颗粒物(ultrafine particle,UFP)。又称PMa.1,指空气动力学直径≤0.1um的颗粒物。

由于PM.:更易被人体吸入呼吸道深部并渗透至肺部组织，因此其对人体健康的危害大于同等质量较大

粒径的颗粒物。对其相关性质及人体健康危害的认识目前仍在探索之中。

2

第一章我国空气颗粒物污染及其健康影响概况

(二)化学组成

颗粒物是一种化学成分复杂的混合物，其化学组成主要包括含碳组分、水溶性离子和无机多元素(包括地壳元素和微量元素)三大类。

1.含碳组分含碳组分是空气颗粒物的重要化学成分，一般占PM2.5浓度的20%~60%。含碳组

分主要包括有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(element carbon,EC)。

(1)有机碳。有机物颗粒物中的有机成分主要来源于化石燃料燃烧、生物质燃烧、垃圾焚烧、烹调油烟和烟草燃烧等高温过程，具体成分包括成百上千种不同物质，如多环芳烃、苯系物、持久性有

机污染物等常见化合物。通过测定颗粒物中的OC,乘以一定系数补偿分子中的氢、氧、氮等元素含量

可得出颗粒物中有机物的大致含量，一般占其总质量的20%~40%。

污染源直接排放的有机物多以VOCs形式存在，经光氧化过程和气态/粒子态均分过程形成二次有机物，是构成颗粒物的重要成分之一。全球模型模拟的结果显示，在中纬度地区，二次有机物平均可以占到总颗粒有机物的一半左右。由于二次有机颗粒物有很强吸水性、光学性质和反应活性等特点，对区域空气质量、人体健康、气候变化均有重要影响。

(2)元素碳。元素碳又称黑碳(black carbon,BC),是由化石燃料和生物质等含碳物质的不完全燃烧发生热解的产物，含有纯碳、石墨碳以及黑色、不挥发的高分子量有机物质（如焦油、焦炭等）

大气环境中的E℃尤其是城市地区大气中的EC主要来源于化石燃料的不完全燃烧，尤其是柴油的燃

烧，因此是交通相关空气污染的指示成分。

2.水溶性离子颗粒物中的水溶性离子主要包括铵根(NH)、硫酸根(SO,2-)和硝酸根

(NO,),此外还含有少量氯(Cl厂)、钾(K)、镁(Mg2+)等。空气中的氨气(ammonia,NH)、

二氧化硫(sulfur dioxide,SO2)和氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)气体经氧化还原反应生成铵根、硫酸根和硝酸根，与其他阴离子或阳离子组合形成盐类。铵根与硫酸根或硝酸根相互组合形成的盐类是颗粒物中比较常见的二次污染成分，包括(NH)zSO4、NH,HSO,和NH,NO,等。

3.无机多元素包括地壳元素和微量元素。

(1)地壳元素。颗粒物中的地壳元素主要为钾、钠、钙、镁、铝、硅、铁、锰等。其中铝和硅元素通常主要由土壤源贡献，其他元素则具有相对广泛的排放来源，如矿山开采、冶金、炼钢、水泥生产等过程也可大量排放上述金属元素。

(2)微量元素。除了上述地壳元素外，颗粒物中还含有铜、铬、钒、钼、镍、铅、钡、砷、硒、锡、锑等多种金属及类金属微量元素，广泛来源于交通排放、工业生产和扬尘等。

(三)生物性质

颗粒物表面附着有多种微生物以及孢子、花粉、菌丝等活性生物成分，可能来源于道路扬尘、水滴、植物碎片、人或动物体表的干燥脱落物、呼吸道的分泌物和消化系统的排泄物等。颗粒物表面附着的微生物包括细菌、真菌、病毒、放线菌、藻类以及原生动物等多种微生物群落。因为颗粒物中通常缺乏可直接利用的营养物质，微生物不能在其上繁殖生长，所以颗粒物中的微生物群落通常并不固定。吸附或黏附于颗粒物表面的微生物可以随着颗粒物进人人体呼吸道，诱发呼吸道感染性疾病。微生物代谢产生的毒性物质（如内毒素）附着在颗粒物表面，也会对颗粒物的生物学效应产生重要影响。颗粒物上附着的生物成分具有明显的季节性，例如春季颗粒物中含有较多的花粉和孢子，人体接触后容易发生哮喘和皮肤过敏症等疾病。

二、近年总体污染水平及变化趋势

目前我国城市空气颗粒物污染水平总体较高。根据国家统计局公布的《中国统计年鉴》的数据，

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空气颗粒物与健康

21世纪前10余年全国31个省会城市的大气PM。年平均浓度总体水平均保持在90g/m3以上，接近或超过国家原《环境空气质量标准》(GB3095一1996)中二级标准100ug/m。随着近年来我国对大气

污染问题的逐渐重视，政府采取了一系列控制措施，大气PM。浓度有逐年降低的趋势。然而近年来

PM2.s进入公众视线，成为当前我国大气污染控制面临的主要问题。PM2.5是导致雾霾的主要污染物。近年来我国多次发生大范围的雾霾事件，尤其以2013年1月涉及我国整个华北及华东地区的雾霾事件为代表，其持续时间之长、覆盖范围之广、受影响人数之多均为历史罕见。

为应对大气PM2.5污染的严峻形势，政府出台了一系列控制措施，于2012年颁布实施了《环境空

气质量标准》(GB3095一2012)，新增PM2.s为重要监测污染物，并在我国各城市逐步开展PM2s的监测工作。2012年在京津冀、长江三角洲城市群、珠江三角洲城市群等重点区域以及直辖市和省会城市

开展PM2.5监测，2013年在环境保护重点城市和环保模范城市开展PM2.5监测，2015年在所有地级以上

城市开展PM2.5监测，2016年全国各地均按照新标准监测和评价PM2.5,并向社会发布监测结果。监测

结果显示，我国空气颗粒物污染水平呈现逐年改善趋势，其中74个新标准第一阶段监测实施城市2013年PM2.s平均浓度（范围）为72g/m(26~160g/m3),2016年PMs平均浓度（范围）降至50g/m(21~99g/m3)(图1-2)。

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图1-2全国74个新标准第一阶段监测实施城市2013一2016年空气颗粒物年均浓度变化趋势

虽然我国政府采取了一系列大气污染治理措施，取得了一定成效，然而大气污染的总体形势仍然不容乐观。环境保护部公布的《2016中国环境状况公报》显示，2016年全国338个地级及以上城市中有254个城市环境空气质量超标，占比75.1%。338个城市平均超标天数比例为21.2%，其中发生重度污染2464天次，严重污染784天次，以PM2s为首要污染物的天数占重度及以上污染天数的80.3%。此外，我国大气污染存在区域性差异，东部经济发达及人口密集地区的PM2.s污染水平总体上高于国内其他地区，提示颗粒物污染与人为因素密切相关。我国空气颗粒物污染同时也有明显的季节性特征，总体上秋冬季节污染水平高于春夏季节。这与我国北方秋冬季节因采暖导致污染排放严重，且气象条件不利于污染物扩散有关。雾霾事件也主要发生在采暖期，影响范围较大。

室内颗粒物污染方面，目前尚无全国范围的常规监测网络，多数已有的室内颗粒物数据来源于不同研究者的零星报道，缺乏系统性。我国近年研究报道的室内PM1。浓度范围在145~450ug/m3,PM2.s浓度范围在55~3004g/m3,总体污染水平严重。这与农村地区多使用传统旧炉灶，热效率低，且使用的炉灶没有加排污烟道有关。与室外颗粒物污染相似，室内颗粒物污染也是冬季高于夏季，这与冬季采暖导致固体燃料使用量增加且房屋密闭性增强有关。

第一章我国空气颗粒物污染及其健康影响概况

三、污染的区域分布特征

我国城市空气颗粒物污染水平分布与社会经济发展程度和人口密集程度紧密相关，同时受北方秋冬季节采暖政策的影响，总体上呈现东部高于中西部、北方高于南方的趋势。按照环境空气质量综合指数评价，2016年74个新标准第一阶段监测实施城市（包括京津冀、长江三角洲城市群、珠江三角洲城市群等重点区域地级城市及直辖市、省会城市和计划单列市)环境空气质量最差的10个城市包括衡水、石家庄、保定、邢台、邯郸、唐山、郑州、西安、济南和太原，其中除西安和太原为中部城市外，其余均为东部城市，且上述10个城市均为北方城市。74个城市中空气质量最好的10个城市包括海口、舟山、惠州、厦门、福州、深圳、丽水、珠海、昆明和台州，均为南方城市。

京津冀、长江三角洲城市群和珠江三角洲城市群三个重点区域近年来的空气颗粒物污染水平变化与全国类似，呈现逐年改善趋势（图1-3）。重点区域中，京津冀区域13个城市2016年平均超标天数

比例为43.2%，其中以PM2.5和PM1。为首要污染物的天数占污染总天数的63.1%和10.8%；长江三角

洲城市群地区25个城市2016年平均超标天数比例为23.9%，其中以PM2.5和PM1。为首要污染物的天

数占污染总天数的55.3%和3.4%；珠江三角洲城市群地区9个城市2016年平均超标天数比例为

10.5%,其中以PM2.5为首要污染物的天数占污染总天数的19.6%，未出现以PMo为首要污染物的污染天。从上述三个重点区域的情况可见我国颗粒物污染水平从北至南呈现逐渐降低的趋势。

此外，2018年1月，环境保护部公布了2017年1一12月全国和重点区域的空气质量状况，结果显示全国338个地级及以上城市PM1o和PM2.s的年平均浓度分别为75ug/m3和43g/m3,同比下降

5.1%和6.5%，提示我国空气质量持续改善。京津冀地区2017年1一12月大气PM。和PM2.5年平均浓

度分别为119g/m3和73ug/m3,仍超过全国平均水平一半以上，1一12月全国平均优良天数比例为

78.0%,而京津冀地区优良天数比例仅为56.0%，提示京津冀地区的空气颗粒物污染水平仍然较高。从污染最严重城市排名中看，石家庄、邯郸、邢台、保定、唐山、太原、西安、衡水、郑州和济南排在我国污染最严重城市的前10位，其中6座城市位于京津冀地区，且均位于河北省境内。

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■PM2

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20132016

20132016

京津冀

长三角

珠三角

地区及年份

图1-3京津冀、长江三角洲城市群、珠江三角洲城市群城市2013一2016年空气颗粒物年均浓度变化趋势

室内颗粒物方面，不同区域之间的污染水平差异相对不明显。污染程度与当地使用的固体燃料类型有较大关系，不同类型燃料的家庭室内颗粒物水平是燃煤>木柴和秸秆>沼气。

空气颗粒物与健康

四、污染来源

空气颗粒物的污染来源包括自然来源和人为来源两大类。其中自然来源包括土壤风化、火山爆发、森林火灾、海盐渍溅、宇宙尘埃等，而人为来源主要指人类的生产生活活动，包括燃煤排放、交通排放、工业生产过程、扬尘和生物质燃烧等。其中人为来源是城市地区颗粒物污染的主要来源。与颗粒物相关的主要污染来源主要包括以下几类。

(一)燃煤排放

我国是世界煤炭生产和消费的第一大国。2016年我国能源使用总量达43.6亿吨标准煤当量，其中煤炭消费量占能源消费总量的62%，达世界煤炭消费总量的一半左右。然而我国能源消费结构不合理，用于发电的煤炭量仅占总量的一半左右，其他煤炭则用于工业和民用燃烧，燃烧效率低下。在我国北方城镇地区的冬季采暖季节，采暖锅炉通常使用煤炭作为燃料，由于燃烧技术和除尘设施不完善，容易造成采暖期室内外颗粒物污染加重。

(二)交通排放

近年我国城市交通快速发展，机动车保有量迅速增长。2000一2016年，全国民用汽车保有量从1609万辆增至16284万辆，增长约10倍，导致交通排放成为我国城市地区大气污染的主要来源之一，部分大城市的污染已经从煤烟型污染转变为煤烟加机动车尾气的复合型污染。机动车尾气中含有的污染物种类繁多，包括一次颗粒物以及可以经过二次转化形成颗粒物的NOx和挥发性有机物(volatile or-ganic compounds,VOCs)等。

(三)工业生产

在工业生产过程中，从原料处理到形成成品的各个环节都可能产生污染物排放。如水泥厂可排放出粉尘、SO2、NOx等，金属冶炼厂可排放出含重金属及其化合物的废气。我国废气中两种颗粒性污染物（烟尘、粉尘）的排放量均较大，且以工业来源排放为主，是造成颗粒物污染的重要因素之一。

(四)扬尘

城市建筑工地、道路、堆放场以及裸露土壤经过风等自然力和生产、搬运、交通等人为作用产生扬尘进入大气环境，成为颗粒物来源之一。此外，在北方部分城市常见沙尘暴天气，是由西北部地区的大量沙尘经风力远距离输送进入城市，造成跨区域的颗粒物污染。

(五)生物质燃烧

农村的生物质燃料燃烧包括农作物秸秆燃烧和生物质燃料的使用，能源使用效率低下，容易造成污染。生物质燃料中的木质素、纤维素和半纤维素等易燃物质在燃烧过程中可部分转化为含碳颗粒物，燃烧过程也可产生大量NOx并转化为二次颗粒物。秸秆作为燃料使用以及露天燃烧在我国较为常见，而农村室内使用生物质燃料做饭则可产生大量颗粒物，造成严重的室内污染并逸散至大气中。

(六)其他

颗粒物的污染来源除上述来源外，还包括烹调油烟、烟草燃烧、畜禽养殖、建筑涂装等来源。烹调油烟是指油烟食用油和食物高温加热后产生的烟气和燃料燃烧烟气的混合物，其化学成分复杂，含有致癌和致突变的多环芳烃类物质。烟草燃烧产生的烟雾也是混合物，其中含有众多的致癌物质，如多环芳烃、挥发性亚硝胺等。

(七)污染源解析

来源不同的颗粒物化学成分不同，导致其健康影响有所差别。准确认识颗粒物污染来源，才能为

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···试读结束···