空氣污染物濃度

空氣污染物濃度可以用質量濃度或體積濃度表示，適用於氣體污染物計量濃度。空氣污染物濃度具有明顯的季節性變化特徵。近年來，我國空氣污染濃度逐年下降，但城市空氣品質仍然面臨形勢依然嚴峻，北方冬季重污染問題十分突出，重點區域大氣臭氧污染問題顯現，冬季重污染問題突出。

基本介紹

• 中文名：空氣污染物濃度
• 外文名：air pollutant concentration
• 學科：空氣污染氣象學
• 表示方法：質量濃度、體積濃度
• 季節性特徵：秋冬季高、夏季低趨勢
• 變化趨勢：有所下降，但形勢仍嚴峻

表示方法

空氣污染物濃度有兩種表示法：一是質量濃度，單位體積空氣中含污染物質量，mg/m³；一是體積濃度，污染物體積與整個空氣容積之比，ppm為單位，即污染物體積占空氣容積的百萬分之一，亦可用pph和ppt等。顯然，它適用於氣體污染物計量濃度。兩種濃度單位可以相互轉換：

X = YA/22.4（mg/m³）

Y=22.4X/A（ppm）

式中：X 表示質量濃度單位，Y 表示體積濃度單位，A 表示污染物的摩爾質量。

季節性特徵

步入秋冬季，我們常感覺到霧霾天數相比夏季明顯增多，以2015年全年地級以上城市污染天數監測數據為例，2015年受局地排放和氣候因素影響，我國338個地級以上城市1月、2月和12月污染天數最多，分別占17.2%、12.5%和13.3% ； 8月和9月污染天數最少，分別僅占4.4%和3.5%。受不同的季節污染源排放，降水，風速等大氣擴散條件影響，PM2.5、PM10、NO₂、SO₂和CO的濃度總體呈現秋冬季高，夏季低的趨勢。

我國霧霾的主要污染物是PM2.5，影響PM2.5濃度變化的主要有兩個原因 ：污染源排放和氣象條件。

在我國，污染源排放有以下三個方面 ：1）採暖期燃煤取暖。在冬季，尤其是北方地區氣溫偏低，採暖，燃煤量顯著升高，本地污染物排放濃度增高，污染物容易在不利氣象條件下累積使得污染物濃度升高。2）本地工業源。還有冬季生物質燃燒排放，也是可以導致冬季區域性大範圍重污染的“元兇”之一。譬如2016年11月初東北區域重污染過程，內在原因就是污染物排放量過大，不利的氣象條件是重要誘因，此次重污染主要源自冬季燃煤採暖和生物質燃燒排放。3）機動車尾氣排放增加。汽車保有量繼續攀升，且相比夏季，冬季機動車尾氣排放應該會增加。

在氣象條件上，有以下兩個方面原因 ：1）逆溫。氣象條件影響PM2.5等污染物濃度變化，其中，逆溫是一重要因素，這種下冷上熱的逆溫層結一旦形成，空氣無法上下對流，污染物就很難擴散。而秋冬季夜間是最容易形成這種逆溫情況的。夏季則相反，大氣垂直運動活躍，加上氣旋活動頻繁，就不易出現逆溫現象。2）靜風（微風）降水少。冬季氣團乾燥，降雨量少且持續時間較短，對空氣中污染物的沖刷效果不明顯，風速和風力較小，污染物不利於擴散且容易累積，導致PM2.5等污染物濃度偏高。

近期變化趨勢

《大氣十條》由國務院於2013年9月發布。具體目標為到2017年，全國地級及以上城市可吸入顆粒物濃度比2012年下降10%以上，優良天數逐年提高 ；京津冀、長三角、珠三角等區域細顆粒物濃度分別下降25%、20%、15%左右，其中北京市細顆粒物年均濃度控制在60μg/m³左右。

從環境監測數據看，2013-2015年，全國城市空氣品質整體上不斷改善，PM2.5、PM10、NO₂、SO₂和CO年均濃度和超標率逐年下降，2015年京津冀、長三角和珠三角大氣PM2.5年均濃度相比2013年分別下降了27.4%、20.9%和27.7%。大多數城市重污染天數減少。

從監測數據看，2016年1-10月，京津冀區域13個城市優良天數比例範圍為40.0%-79.5%，平均為61.2%，同比提高6.9個百分點。平均超標天數比例為38.8%，其中輕度污染為26.4%，中度污染為7.6%，重度污染為4.0%，嚴重污染為0.7%。秦皇島、張家口、承德等11個城市的優良天數比例在50%-80%之間，衡水、保定2個城市的優良天數比例低於50%。超標天數中以PM2.5、PM10和O₃為首要污染物的天數分別占污染總天數的53.2%、11.0%和35.3%，以NO₂、SO₂和CO為首要污染物的天數分別占0.4%、0.0%和0.1%。以北京市為例，北京市在2013年時PM2.5年均濃度是89%，到2015年時年均值是80.6%，下降也是非常感觀的。2015年北京優良天數比例為56.0%，同比提高3.0個百分點，與2013年相比提高13.4個百分點。2015年出現重度污染17天，嚴重污染4天，重度及以上污染天數同比減少3天，比2013年減少28天。超標天數中，以PM2.5為首要污染物的天數最多，其次是O₃。

圖1 1 北京市2013年至2016年污染物濃度變化

2016年1-10月，11個考核PM2.5的省（區、市）PM2.5濃度同比均下降。其中，浙江下降幅度在15%以上，珠三角、河北、上海、內蒙古、山東和江蘇下降幅度在10%-15%之間，北京、重慶、天津和山西下降幅度在0-10%之間。與2013年同期相比，11個考核PM2.5的省（區、市）PM2.5濃度均明顯下降。其中，河北、天津、內蒙古、山西、山東、珠三角和北京下降幅度在30%以上，浙江、江蘇、重慶和上海下降幅度在15% ～ 30%之間。

但公眾對空氣品質改善並沒有切身感受，2013年1月 及12月、2014年2月 和2015年12月先後發生多次重污染過程，覆蓋範圍包括了京津冀魯豫和長三角等省市上百萬平方公里的區域。雖然近三年大氣重污染天數有所下降，但重污染過程濃度水平高、持續時間長、覆蓋面積廣，對全年PM2.5年均濃度的抬升作用仍十分明顯，也在很大程度上抵消了公眾對空氣品質改善的感性認識。

同時，我國城市空氣品質面臨形勢依然嚴峻，按六項污染物年均值進行評價，2015年全國338個地級以上城市中有265個城市超標，占78.4%，僅有21.6%的城市空氣品質達標。按六項污染物的日均指標進行評價，各城市空氣品質達標天數比例為76.7%，仍存在不同程度的污染天數，特別是重度污染和嚴重污染的天數仍高達2.5%和0.7%。東部城市和區域PM2.5及PM10污染負荷高，部分省區PM10年均濃度不降反升，北方冬季重污染問題十分突出，重點區域大氣臭氧污染問題顯現，冬季重污染問題突出。

空氣污染物

以各種方式排放進入大氣，有可能對人和生物、建築材料以及整個大氣環境構成危害或帶來不利影響的物質稱為空氣污染物。根據空氣污染物的物理形態和化學成分，將其分為以下幾類：

顆粒污染物

顆粒污染物是指以固體或液體微粒形式存在於空氣介質中的分散體，從分子尺度大小到大於10微米粒徑的各種微粒，主要有飄塵、降塵等，總稱總懸浮顆粒物（TSP）。總懸浮顆粒物的存在使得大氣能見度降低，空氣污濁，並且一些半徑較小的粒子還能被人類吸入到呼吸系統中，引起呼吸系統疾病。大氣中的顆粒物還能影響地氣系統的輻射收支，參與非均相的化學反應。

碳的氧化物

主要有二氧化碳、一氧化碳等氣體污染物。

氮氧化物

主要有一氧化氮和二氧化氮等氣體污染物，以及由此可能產生的二次污染物。氮氧化物主要來源於石油的燃燒，尤其是機動車的廢氣排放。氮氧化物能與大氣中的一些物質反應，並能在太陽紫外線作用下發生光化學反應，生成一些有強烈刺激性和毒性的有機物，形成光化學煙霧，嚴重污染環境，損害人類健康。

硫化物

最主要是二氧化硫。二氧化硫主要來自於含硫煤炭的大量燃燒、自然界的火山爆發等。二氧化硫被排放到大氣中後，會參與氧化過程，與一些氧化性較強的物質發生化學反應，能轉變為三氧化硫，三氧化硫溶解於降水中形成酸雨。這是迄今為止認為的最主要的空氣污染物。

鹵化物

主要有氟化氫、氯氣和氯化氫等氣體污染物。

碳氫化合物

主要包括烷烴、烯烴和芳烴類複雜多樣的含碳含氫化合物。

氧化劑

主要是指在空氣中具有高度氧化性質的一些化學物質，例如臭氧及其它過氧化物。

放射性物質

除了上述常見的空氣污染物外，還可能由於一些偶然事件使大氣受到放射性污染物的污染。例如由於核裝置的事故能使大氣受到放射性污染，在20世紀80年代，前蘇聯（現在烏克蘭）車諾比核電站發生反應堆外泄事故，引起大火，使大量的放射性塵埃被排放到大氣中，造成大範圍長時間的嚴重空氣污染，數千人死亡或病變。